劉亞洲， 鐘 權(quán)， 楊晨光

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610072)

猴子巖面板堆石壩填筑強(qiáng)度分析

劉亞洲， 鐘 權(quán)， 楊晨光

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610072)

大渡河猴子巖水電站地處高山峽谷地區(qū)，是國(guó)內(nèi)第二高混凝土面板堆石壩。針對(duì)猴子巖面板堆石壩工程特性，結(jié)合料源規(guī)劃、道路布置、機(jī)械設(shè)備配置等情況，總結(jié)分析了猴子巖水電站堆石料填筑強(qiáng)度及其影響因素，并提出填筑強(qiáng)度的保證措施。猴子巖面板堆石壩填筑施工的成功經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程提供借鑒和參考。

猴子巖水電站；面板堆石壩；填筑強(qiáng)度；保證措施

0 前 言

堆石壩因具有充分利用當(dāng)?shù)靥烊徊牧?、適應(yīng)不同地質(zhì)條件、施工方法較為簡(jiǎn)便及抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛采用。隨著我國(guó)水利水電工程的大力建設(shè)和蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的高壩大庫(kù)采用堆石壩型式。堆石壩填筑料用量往往較大，一般可達(dá)數(shù)百萬(wàn)至千萬(wàn)方，因而壩體填筑強(qiáng)度較大。然而，堆石壩大多修建于高山峽谷地區(qū)，施工場(chǎng)地狹窄、道路布置困難，施工條件差；同時(shí)，堆石料料源往往分布分散，運(yùn)距較遠(yuǎn)。因此，如何采取合理有效的保證措施，確保壩體大規(guī)模、高強(qiáng)度填筑施工，是堆石壩填筑施工面臨的問(wèn)題[1-5]。

1 工程概況

1.1 工程概述

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，是大渡河干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第9級(jí)電站，上游為丹巴水電站，下游為長(zhǎng)河壩水電站。電站開(kāi)發(fā)的主要任務(wù)為發(fā)電，總裝機(jī)1 700 MW，水庫(kù)正常蓄水位1 842 m，總庫(kù)容為7.06億m3，具有季調(diào)節(jié)能力。樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程1 848.50 m，壩頂總長(zhǎng)278.35 m，壩頂寬度14 m，最大壩高223.50 m。

壩體填筑總量約為963萬(wàn)m3，其中，堆石料895.3萬(wàn)m3，過(guò)渡料48.1萬(wàn)m3，墊層料19.6萬(wàn)m3。堆石料主要利用壩址上游色龍溝料場(chǎng)、下游桃花料場(chǎng)開(kāi)采料及工程開(kāi)挖可利用石渣料。

1.2 施工特性

猴子巖面板堆石壩所處位置為深切河谷地段，施工條件差；兩岸岸坡陡峻，上壩施工道路布置困難，道路及橋梁工程量大；大壩填筑強(qiáng)度較高，能否保證連續(xù)供料成為制約填筑強(qiáng)度的因素之一；河谷狹窄，填筑工作面較小，影響填筑強(qiáng)度；大壩填筑工程量大，施工工序多，施工強(qiáng)度大，還需確保大壩度汛安全。

2 大壩填筑

2.1 填筑料源規(guī)劃

堆石料分為上游灰?guī)r堆石料填筑區(qū)、下游流紋巖堆石料填筑區(qū)及壓重堆石料區(qū)。其中，上游灰?guī)r堆石料224.5萬(wàn)m3，由色龍溝石料場(chǎng)開(kāi)采以及菩提河壩堆料場(chǎng)回采；下游流紋巖堆石料564.5萬(wàn)m3，由桃花石料場(chǎng)開(kāi)采；上下游壓重堆石料106.3萬(wàn)m3，由色龍溝石料場(chǎng)開(kāi)采以及色古溝棄渣場(chǎng)回采；過(guò)渡料48.1萬(wàn)m3及墊層料19.6萬(wàn)m3均由菩提河壩堆料場(chǎng)回采，墊層料需經(jīng)由砂石加工系統(tǒng)加工。

2.2 填筑道路布置

根據(jù)施工總布置并結(jié)合料源情況，上壩道路的布置采用岸坡與壩坡相結(jié)合的布置方式，充分利用現(xiàn)場(chǎng)原有道路，與壩內(nèi)、壩外增設(shè)的臨時(shí)道路合理結(jié)合。根據(jù)壩體填筑分期要求，在左右岸不同高程分別布置了上壩道路，路面寬6.5～9.0 m，最大縱坡不超過(guò)10%。

2.3 施工機(jī)械配備

猴子巖面板堆石壩填筑方量大，施工強(qiáng)度高，大型機(jī)械化施工是實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度填筑的前提條件，為充分發(fā)揮機(jī)械效率，所選的機(jī)械型號(hào)、數(shù)量相互配套，確保大壩填筑循環(huán)流水作業(yè)。根據(jù)工程的地形條件、施工道路及大壩的施工強(qiáng)度，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果，選用大中型機(jī)械設(shè)備施工，主要施工機(jī)械型號(hào)及數(shù)量為：1.6～4.0 m3挖掘機(jī)共15臺(tái)；20 t及25 t自卸汽車分別為30輛和70輛；220～320 hp推土機(jī)6臺(tái)；32 t自行式振動(dòng)平碾4臺(tái)；22 t拖式振動(dòng)平碾2臺(tái)以及小型振動(dòng)碾3臺(tái)。

2.4 大壩填筑強(qiáng)度分析

猴子巖面板堆石壩基坑開(kāi)挖于2013年6月底完成并開(kāi)始填筑施工，至12月底壩軸線上游填筑至1 680 m高程，壩軸線下游填筑至1691.5 m高程，累計(jì)填筑量167.1萬(wàn)m3，自此大壩進(jìn)入大規(guī)模填筑施工期。2015年12月底，大壩全斷面填筑至1 845.8 m高程，累計(jì)填筑量900.7萬(wàn)m3，壩體填筑基本完成。圖1為2014年1月至2015年12月壩體填筑強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)圖，圖2為同期壩體上下游斷面填筑高程上升統(tǒng)計(jì)圖。

圖1 猴子巖面板堆石壩填筑強(qiáng)度柱狀圖

圖2 壩體填筑高程上升折線圖

從圖1及圖2中可以得出以下認(rèn)識(shí)：

(1)自2014年1月大壩進(jìn)入大規(guī)模、高強(qiáng)度填筑期后，月填筑強(qiáng)度都在20萬(wàn)m3以上，平均月填筑強(qiáng)度約31萬(wàn)m3，最大月填筑強(qiáng)度達(dá)51萬(wàn)m3，且填筑強(qiáng)度高峰期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

(2)大壩填筑高程由2014年1月初的1 680 m上升至2015年12月底的1 745.8 m，月平均上升高度6.91 m；考慮前期填筑部分，壩體(1 625.0～1 845.8 m)填筑期30個(gè)月(2013年7月～2015年12月)，月平均上升高度7.36 m，與高山峽谷的同類工程相比，屬正常偏先進(jìn)水平。

(3)為了滿足2014年汛期度汛要求，2014年上半年壩體填筑強(qiáng)度高，4～6月甚至接近或超過(guò)50萬(wàn)m3/月，這與壩體上游臨時(shí)斷面上升快是一致的。

該填筑期內(nèi)料場(chǎng)開(kāi)采高程較高，開(kāi)采面積小、開(kāi)采條件差，不能大規(guī)模開(kāi)采供料，其高強(qiáng)度填筑得益于菩提河壩堆料場(chǎng)回采料。因此，在高堆石壩填筑前期，必須充分認(rèn)識(shí)備料的重要性。

(4)壩體后期的填筑綜合上升速度略高于前期，這是由于前期填筑作業(yè)面積相對(duì)較大，達(dá)5～6萬(wàn)m2，隨著高程的增加，填筑作業(yè)面積逐漸減小，壩體上升速度相對(duì)增加。

同時(shí)，壩體填筑中后期，色龍溝石料場(chǎng)及桃花石料場(chǎng)均具備大規(guī)模開(kāi)采的條件，供料保證性高，因而壩體填筑上升速度快，2015年7～12月平均上升速度達(dá)8～11 m/月。

(5)2014年及2015年的1～2月，受春節(jié)假日的影響，壩體填筑強(qiáng)度相對(duì)較低。

3 大壩填筑強(qiáng)度保證措施

猴子巖面板堆石壩高峰填筑強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。工程參建各方采取以下措施，以保證大壩高強(qiáng)度填筑得以順利實(shí)施。

(1)料源供給充足。猴子巖面板堆石壩上下游壩體填筑料分別由色龍溝石料場(chǎng)和桃花石料場(chǎng)開(kāi)采供應(yīng)，兩個(gè)石料場(chǎng)分布于壩址上游和下游，運(yùn)距均在10 km以內(nèi)，石料場(chǎng)供料充足是滿足壩體填筑強(qiáng)度的根本保證。

同時(shí)，由于石料場(chǎng)在大壩填筑前期不具備大規(guī)模開(kāi)采的條件，為滿足2014年度汛要求，壩體填筑上升速度快、填筑強(qiáng)度高，主要由菩提河壩堆料場(chǎng)回采料供應(yīng)。菩提河壩堆料場(chǎng)回采料是大壩前期及度汛臨時(shí)斷面施工的必要保障，可為堆石壩工程提供成功經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

(2)施工道路科學(xué)布置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原有道路，分別設(shè)置了上下游至不同高程的壩外連接道路，路面寬6.5～9.0 m，最大縱坡不超過(guò)10%，局部車流量較大的施工道路為混凝土路面，并經(jīng)常進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)；填筑各期分別從壩外連接道路終點(diǎn)接線，分期修筑壩后“之”字形道路，以滿足壩體填筑交通需要；同時(shí)，在近壩道路、菩提河壩堆料場(chǎng)等局部，載重車與空載車形成循環(huán)線；必要時(shí)對(duì)省道S211工程區(qū)內(nèi)路段進(jìn)行了交通管制。

(3)機(jī)械設(shè)備合理配備。施工現(xiàn)場(chǎng)配備了數(shù)量足夠的大型機(jī)械設(shè)備，有近百輛20～25 t自卸汽車，近20臺(tái)1.6～4.0 m3挖掘機(jī)，近10臺(tái)220～320 hp推土機(jī)，近10臺(tái)不同型號(hào)的振動(dòng)碾。現(xiàn)場(chǎng)還設(shè)有機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)點(diǎn)，并適時(shí)補(bǔ)充新設(shè)備，以確保填筑強(qiáng)度。

(4)現(xiàn)場(chǎng)組織管理得當(dāng)。合理規(guī)劃形成了多個(gè)流水作業(yè)面，以便作業(yè)區(qū)循環(huán)流水作業(yè)；料場(chǎng)開(kāi)挖料按材質(zhì)分區(qū)，分別進(jìn)行編號(hào)和堆存，上壩時(shí)“對(duì)號(hào)入座”；現(xiàn)場(chǎng)施工全部采用熟練的、具有豐富經(jīng)驗(yàn)的操作手和機(jī)械手；加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮和協(xié)調(diào)，防止壩面運(yùn)輸車輛擁擠或堵塞，減少等待及裝卸時(shí)間；加強(qiáng)壩面調(diào)度與料場(chǎng)指揮的溝通與聯(lián)系，提高運(yùn)料、卸料、鋪料效率；實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)交接班制度，盡量縮短交接班時(shí)間，提高工作效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前，猴子巖面板堆石壩填筑已基本完成，填筑期間高峰填筑強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。盡管猴子巖水電站地處高山峽谷地區(qū)，施工條件差，但只要做好填筑料源科學(xué)規(guī)劃、施工道路合理布置、機(jī)械設(shè)備配備充足、現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理得當(dāng)，就可滿足大規(guī)模、高強(qiáng)度壩體填筑施工。猴子巖面板堆石壩填筑施工的成功經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程提供借鑒和參考。

[1] 朱永國(guó), 張巖. 猴子巖面板堆石壩關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及建設(shè)進(jìn)展[C]//水庫(kù)大壩建設(shè)與管理中的技術(shù)進(jìn)展—中國(guó)大壩協(xié)會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集. 2012.

[2] 周廷江. 混凝土面板堆石壩壩體高強(qiáng)度填筑施工[J]. 水電站設(shè)計(jì), 2005(4):79-80.

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[4] 周春意, 王仲何. 水布埡面板壩填筑強(qiáng)度分析論證[J]. 人民長(zhǎng)江, 2000,31(3):20-22.

[5] 葉建洪. 紫坪鋪面板堆石壩大方量、高強(qiáng)度填筑施工[J]. 水電站設(shè)計(jì), 2010, 31(1):93-96.

2016- 01- 25

劉亞洲(1979-), 男, 湖北荊門人, 高級(jí)工程師, 從事施工組織設(shè)計(jì)工作。

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