巫世奇，張正勇，梁韶輝

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都610066)

1 工程概述

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河干流梯級(jí)規(guī)劃中“兩庫十四級(jí)”的第十一個(gè)梯級(jí)，擋水壩為混凝土面板砂礫石-堆石壩，水庫總庫容22.49億m3，正常蓄水位1 820 m，最大壩高164.8 m，壩頂寬度12 m，壩長795 m，電站裝機(jī)容量755 MW。

大壩填筑總量約為2 494萬m3，其中，砂礫料約為1 227.8萬m3，過度料約為59萬m3，墊層料約為36.6萬m3。壩料從上游至下游依次分為混凝土面板、擠壓邊墻、墊層料(Dmax≤60 mm)、過渡料(Dmax≤150 mm)、砂礫石料(Dmax≤600 mm)、堆石料(Dmax≤600 mm)。墊層料填筑區(qū)位于面板及擠壓邊墻下游側(cè)，過渡料填筑上游側(cè)，填筑寬度3.0 m。

墊層料由砂礫石料篩分加工而成，墊層料Dmax≤60 mm，小于5 mm的含量為30%～45%，小于0.075 mm含量<8%，滲透系數(shù)控制在10-3～10-4cm/s。設(shè)計(jì)相對(duì)密度Dr≥0.9。采用C3料場(chǎng)篩分料，填筑時(shí)兩岸沿岸坡向下游延伸填筑20 m。

2 墊層料加工

2.1 加工系統(tǒng)布置

墊層料加工系統(tǒng)布置于C3-1-1砂礫石料場(chǎng)內(nèi)，加工系統(tǒng)總占地面積約為1.0萬m2，加工系統(tǒng)主要由受料倉、給料機(jī)、振動(dòng)篩、皮帶、電機(jī)等組成。

2.2 加工工藝及效率

系統(tǒng)的主要工藝為，通過天然砂礫石料篩分去除超徑石，以獲得成品墊層料。其生產(chǎn)工藝過程為，在指定的C3-1-1和C3-1-2砂礫料場(chǎng)用1.8 m3液壓反鏟挖料，20 t自卸汽車?yán)\(yùn)至篩分系統(tǒng)卸料平臺(tái)卸入受料坑。受料坑上設(shè)自制的篦條篩(墊層料受料坑上的篦條間距為150 mm)，底部設(shè)置給料機(jī)，經(jīng)給料機(jī)送至膠帶機(jī)后到達(dá)振動(dòng)篩(振動(dòng)篩為雙層篩，上層間距為100 mm下層間距為60 mm)，在振動(dòng)篩篩除無用料后將剩余的物料經(jīng)膠帶機(jī)輸送到各自的成品料區(qū)堆存或直接上壩。

墊層料高峰月填筑強(qiáng)度為6.34萬m3，經(jīng)全面分析施工進(jìn)度計(jì)劃后發(fā)現(xiàn)，墊層料填筑需求量極不均衡，大壩墊層料填筑的實(shí)際高峰發(fā)生在2017年3月～10月和2019年7月～11月，強(qiáng)度為4.57萬m3/月。因此墊層料加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為，滿足后續(xù)大壩填筑期間分期填筑的不均衡生產(chǎn)強(qiáng)度要求，取月生產(chǎn)強(qiáng)度6.34萬m3，墊層料填筑壓實(shí)后密度取2.26 t/ m3，每月有效生產(chǎn)天數(shù)取25 d，每天有效生產(chǎn)小時(shí)數(shù)為16 h，則其成品生產(chǎn)能力為：63 400×2.26/25/16=358.21 t/h。

墊層料加工系統(tǒng)成品料生產(chǎn)能力取360 t/h；毛料處理能力為：360/0.53=679 t/h，取值680 t/h；系統(tǒng)加工首次篦除0.225×680=153 t，二次篦除(0.47-0.225)×680=166.6 t，因此首次毛料處理能力為680 t，二次毛料處理能力為(690-153)=527 t。

2.3 加工料質(zhì)量檢測(cè)成果

成品墊層料加工檢測(cè)頻率嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，每周對(duì)加工料料源進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，保證每月成品墊層料料源檢測(cè)次數(shù)不低于四次，自大壩墊層料填筑以來，累計(jì)料源檢測(cè)82組，其中合格組數(shù)為80組，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。墊層料料源顆粒級(jí)配檢測(cè)圖見圖1。

圖1 墊層料料源顆粒級(jí)配檢測(cè)

3 生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)參數(shù)確定

大壩墊層料填筑前，首先根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求開展了不同碾壓機(jī)械、鋪料厚度等多參數(shù)組合生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)成果確定了墊層料填筑最優(yōu)施工參數(shù)，作為壩體墊層料填筑施工依據(jù)。

3.2 試驗(yàn)主要成果

(1)鋪料厚度40 cm、26 t振動(dòng)碾、行駛速度2.0 km/h、在充分灑水碾壓8遍后相對(duì)密度為0.93，能夠滿足設(shè)計(jì)相對(duì)密度≥0.90指標(biāo)要求，為最優(yōu)組合參數(shù)。對(duì)選出的最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)復(fù)核，共計(jì)進(jìn)行相對(duì)密度、顆粒級(jí)配試驗(yàn)檢測(cè)6組，滲透系數(shù)檢測(cè)3組，復(fù)核檢測(cè)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

(2)鋪料厚度20 cm、3.5 t振動(dòng)碾、行駛速度2.0 km/h、在充分灑水碾壓16遍后相對(duì)密度為0.93，能夠滿足設(shè)計(jì)相對(duì)密度≥0.90指標(biāo)要求，為最優(yōu)組合參數(shù)。鋪料厚度為20 cm，反鏟液壓平板夯，打夯時(shí)間控制不少于90 s。對(duì)選出的最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)復(fù)核，共計(jì)進(jìn)行相對(duì)密度、顆粒級(jí)配分析檢測(cè)6組，滲透系數(shù)檢測(cè)3組，復(fù)核檢測(cè)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3 施工參數(shù)結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定的大壩墊層料填筑碾壓參數(shù)為：

(1)鋪料厚度20 cm，采用后退法卸料，充分灑水(根據(jù)計(jì)量系統(tǒng)確定加水量為6%～8%(質(zhì)量比)為宜)，3.5 t自行式振動(dòng)碾激振碾壓16遍，行車速度控制在2.0 km/h。

(2)鋪料厚度40 cm，采用后退法卸料，充分灑水(根據(jù)計(jì)量系統(tǒng)確定加水量為6%～8%(質(zhì)量比)為宜)，26 t自行式振動(dòng)碾激振碾壓8遍，行車速度控制在2.0 km/h。

(3)鋪料厚度20 cm，采用后退法卸料，充分灑水(根據(jù)計(jì)量系統(tǒng)確定加水量為6%～8%(質(zhì)量比)為宜)，反鏟液壓平板夯，打夯時(shí)間控制不少于90 s。

4 墊層料填筑施工工藝

大壩墊層料填筑總量約36萬m3，施工周期長、場(chǎng)地狹小(寬度窄僅3 m)，并具有隨上游擠壓邊墻及下游過渡料、砂礫石料同步均衡施工的特點(diǎn)。其施工質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到大壩整體沉降變形及面板混凝土的施工質(zhì)量。因此從墊層料填筑的各個(gè)工序進(jìn)行控制，才能保證墊層料填筑質(zhì)量整體優(yōu)良。

4.1 攤鋪

攤鋪方法：采用40 t自卸車運(yùn)輸至墊層料填筑面，1.6 m3液壓反鏟攤鋪，局部或邊角部位采用鈀子、鐵鍬進(jìn)行找平。擠壓邊墻下游側(cè)1 m范圍內(nèi)墊層料攤鋪厚度為20 cm，采用分層攤鋪、碾壓施工，以確保該部位壓實(shí)質(zhì)量，同時(shí)保證成型后的擠壓邊墻不受墊層料攤鋪破壞影響。擠壓邊墻下游側(cè)10 cm墊層料全部采用人工進(jìn)行攤鋪找平。

4.2 灑水

為保證施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制料源含水量，壩面利用布設(shè)水管進(jìn)行移動(dòng)加水。加水量根據(jù)時(shí)間及水流量按墊層料飽和含水(6%～8%)控制，確保加水量符合碾壓試驗(yàn)確定參數(shù)值。

4.3 碾壓

碾壓方法：墊層料分別采用26、3.5 t振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，為了保證成型后的擠壓邊墻不受碾壓刮碰損壞，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際碾壓范圍及參數(shù)控制如下：①擠壓邊墻邊角部位至下游側(cè)(0～0.2 m)寬度范圍內(nèi)，采用手持平板夯夯實(shí)。鋪料厚度為20 cm，打夯時(shí)間不少于90 s；②擠壓邊墻至下游側(cè)(0.2～1.5 m)寬度范圍內(nèi)鋪料厚度20 cm，3.5 t自行式振動(dòng)碾激振碾壓16遍，行車速度控制在2.0 km/h，③擠壓邊墻下游側(cè)(1.5～3.0 m)寬度范圍內(nèi)采用26 t自行式振動(dòng)碾激振碾壓8遍，行車速度控制在2.0 km/h。

在填筑施工質(zhì)量控制中重點(diǎn)控制鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、振動(dòng)碾行走速度與激振力、加水量等參數(shù)。采用人工配合機(jī)械進(jìn)行墊層料攤鋪和找平，多種機(jī)械設(shè)備對(duì)墊層料填筑進(jìn)行碾壓夯實(shí)，多次復(fù)核性碾壓試驗(yàn)取得最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行施工。

4.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)每一層墊層料鋪料前，針對(duì)墊層料、過渡料界限灑劃白灰線進(jìn)行分區(qū)并用彩旗標(biāo)示。鋪料過程中，在鋪料設(shè)備前進(jìn)方向放置厚度標(biāo)識(shí)桿控制鋪料厚度，現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員、專(兼)職質(zhì)檢人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽查。

(2)填筑作業(yè)面質(zhì)檢人員檢測(cè)不合格的壩料，禁止攤鋪，必須立即清除，墊層料鋪料區(qū)域不能被其他壩料侵占。

(3)擠壓邊墻結(jié)合部位墊層料受填筑區(qū)域條件影響，易造成墊層料攤鋪、碾壓不到位、或因操作不當(dāng)對(duì)擠壓邊墻造成破壞。故在擠壓邊墻及墊層料結(jié)合部位施工時(shí)，應(yīng)采用人工進(jìn)行輔助。針對(duì)該部位碾壓不到位的現(xiàn)象，采用手持式振動(dòng)夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)重點(diǎn)對(duì)此部位進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行下一層填筑。

5 施工質(zhì)量檢測(cè)成果

墊層料填筑施工質(zhì)量檢測(cè)主要包括：滲透系數(shù)檢測(cè)、相對(duì)密度檢測(cè)。

5.1 檢測(cè)方法

試驗(yàn)檢測(cè)方法操作參考DL/T5129—2013《碾壓式土石壩施工規(guī)范》、NB/T 35016—2013《土石筑壩材料碾壓試驗(yàn)規(guī)程》、依據(jù)《施工設(shè)計(jì)圖紙》、SL237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)范》、SL345—2007《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》及監(jiān)理批復(fù)的試驗(yàn)大綱嚴(yán)格進(jìn)行。

主要試驗(yàn)方法有：現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)采用挖坑灌水法，現(xiàn)場(chǎng)顆粒級(jí)配分析采用篩析法，最大干密度、最小干密度采用原級(jí)配現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)密度試驗(yàn)進(jìn)行，滲透系數(shù)試驗(yàn)采用試坑雙環(huán)注水法進(jìn)行。

5.2 最大干密度、最小干密度試驗(yàn)

在碾壓試驗(yàn)前，按照NB/T 35016—2013《土石筑壩材料碾壓試驗(yàn)規(guī)程》中砂礫料原級(jí)配現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)密度試驗(yàn)開展最大干密度、最小干密度試驗(yàn)。

5.3 壩面試驗(yàn)檢測(cè)成果

目前大壩墊層料累計(jì)填筑約22萬m3，累計(jì)試驗(yàn)檢測(cè)組數(shù)為778組，合格率達(dá)到100%。通過對(duì)墊層料試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的分析，墊層料顆粒級(jí)配、滲透系數(shù)、相對(duì)密度均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，且試驗(yàn)檢測(cè)重點(diǎn)針對(duì)擠壓邊墻后側(cè)0.2～1.5 m范圍內(nèi)進(jìn)行，結(jié)果表明該部位填筑質(zhì)量受控。

6 結(jié) 語

通過本工程墊層料填筑施工，指出了墊層料施工過程中的質(zhì)量控制重點(diǎn)、難點(diǎn)。面對(duì)工期緊、強(qiáng)度大、自然環(huán)境惡劣等困難因素，高質(zhì)量、高效率施工，為今后類似工程提供了有價(jià)值的參考。

[1] 劉先行. 高面板堆石壩大壩填筑設(shè)計(jì)與施工[J]. 水力發(fā)電, 2009, 35(3): 44- 46．

[2] 周建新, 周俊芳. 水布埡大壩墊層料制備工藝與質(zhì)量控制[J]. 水利水電施工, 2009(6): 89- 92．

[3] 曾興旺. 水利工程土石方填筑碾壓施工質(zhì)量控制[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2015, 23(3): 10- 11．