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        江坪河水電站高面板堆石壩填筑質(zhì)量控制

        2020-09-11 09:51:20趙慶輝袁業(yè)輝
        水力發(fā)電 2020年6期
        關(guān)鍵詞:墊層壩體大壩

        趙慶輝,陳 波,袁業(yè)輝

        (長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430079)

        1 工程概況及主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

        江坪河水電站為一等大(1)型工程,由混凝土面板堆石壩、右岸泄水建筑物(包括隧洞式溢洪道和泄洪洞)、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物組成。水庫正常蓄水位470.00 m,汛期限制水位459.70 m,死水位427.00 m,正常蓄水位以下庫容12.56億m3,調(diào)節(jié)庫容6.78億m3,具有多年調(diào)節(jié)能力。電站裝機(jī)2臺(tái),總裝機(jī)容量450 MW,多年平均年發(fā)電量9.64億kW·h。

        混凝土面板堆石壩壩頂高程為476.00 m,壩頂寬10.00 m,壩頂長度414.00 m,最大壩高219.00 m,大壩上游坡比為1∶1.4,下游綜合坡比為1∶1.4,局部坡比1∶1.36,設(shè)置4級(jí)馬道,馬道寬2 m。大壩壩體根據(jù)面板堆石壩的特點(diǎn)分為粘土鋪蓋層(ⅠA區(qū))、蓋重層(ⅠB區(qū))、墊層料區(qū)(ⅡA區(qū))、過渡區(qū)(ⅢA區(qū))、上游堆石區(qū)(ⅢB區(qū))、下游堆石區(qū)(ⅢC區(qū))和下游面大塊石護(hù)坡。

        墊層料(ⅡA區(qū))最大粒徑為400 mm,特殊墊層料(ⅡB區(qū))最大粒徑為200 mm。墊層料及特殊墊層料碾壓干密度為2.25 g/cm3,相應(yīng)孔隙率15.4%,灑水量5%~10%。墊層料要求平碾用質(zhì)量不小于20 t自行振動(dòng)碾,坡碾用10 t牽引式振動(dòng)碾,特殊墊層料要求平碾用質(zhì)量10 t或小型振動(dòng)碾,碾壓遍數(shù)均不少于8遍。

        過渡料最大粒徑為300 mm,過渡區(qū)碾壓指標(biāo)為干密度2.20 g/cm3,相應(yīng)孔隙率18.8%,灑水量15%,32 t自行式振動(dòng)碾,碾壓遍數(shù)不少于10遍;兩岸接坡帶和壩基找平層及低壓縮區(qū)過渡料(最大粒徑為300 mm)碾壓遍數(shù)不少于12遍。

        堆石料最大粒徑為600 mm,級(jí)配良好。碾壓指標(biāo)為干密度2.20 g/cm3,相應(yīng)孔隙率18.8%,灑水量15%,采用32 t自行式振動(dòng)碾,碾壓不應(yīng)少于12遍。

        2 材料與填筑施工質(zhì)量控制

        2.1 料場與石料開采

        堆石料、過渡料料場位于壩址下游左岸栗山坡,距壩址約5.5 km。料場出露地層為冰漬礫巖,巖質(zhì)較為堅(jiān)硬。石料場的自然邊坡均為順向坡,開挖自上而下沿巖層傾向每5 m分梯段進(jìn)行開采,開挖高程約355.00~385.00 m。

        (1)根據(jù)石料場巖層地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,在料場開采前先對(duì)表面履蓋層進(jìn)行剝離,然后采取鉆孔梯段爆破方式開采。為了有效控制爆破開采的壩料顆粒級(jí)配指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求,開采過程中不斷優(yōu)化爆破參數(shù),從而達(dá)到理想的爆破效果。對(duì)于爆破產(chǎn)生的超徑大塊石及時(shí)采取2次爆破和機(jī)械破碎進(jìn)行解小,并采用抽水噴灑方式保濕確保開挖料含水量。

        (2)壩料采用反鏟裝車,25 t自卸汽車直接運(yùn)輸上壩,裝車時(shí)料斗盡量放低以減少壩料碰撞破碎。對(duì)開采出來級(jí)配差的壩料,裝車時(shí)及時(shí)在料場進(jìn)行摻合調(diào)整壩料級(jí)配,確保級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求。壩料料開采盡量與上壩強(qiáng)度協(xié)調(diào),做到即挖即用、直接上壩避免反復(fù)翻挖造成壩料的細(xì)化和粗細(xì)分離。

        2.2 壩體填筑質(zhì)量控制難點(diǎn)

        (1)栗山坡石料場巖層堅(jiān)硬特征明顯,巖層裂隙發(fā)育明顯,堆石料、過渡料在開采和碾壓過程中不易破碎細(xì)化,上壩料顆粒級(jí)配及碾壓密實(shí)控制難度較大。

        (2)由于受上壩道路規(guī)劃和交叉施工干擾影響,大壩填筑過程中形成壩后、7號(hào)洞口及右岸3個(gè)后回填坑,壩各區(qū)壩料控制、碾壓搭接施工質(zhì)量控制難度較大。

        (3)兩岸自然坡陡且地質(zhì)缺陷明顯,壩肩填筑質(zhì)量控制難度較大。

        2.3 碾壓實(shí)驗(yàn)

        合理的碾壓參數(shù)直接影響面板壩碾壓質(zhì)量,本工程大壩填筑施工前進(jìn)行壩料碾壓生產(chǎn)性試驗(yàn),在滿足設(shè)計(jì)要求的條件下,模擬實(shí)際施工條件,通過碾壓試驗(yàn)復(fù)核設(shè)計(jì)指標(biāo)和確定壩體填筑最終碾壓參數(shù)、填筑工藝。

        試驗(yàn)場地選擇390.00 m高程壩面,面積30 m×30 m,并用白灰線畫出試驗(yàn)區(qū)域和試驗(yàn)單元,以及機(jī)械進(jìn)出場方向的指示標(biāo)志。壩基填筑面平整處理后平整度不超過10 cm,經(jīng)碾壓壓實(shí)至不低于填筑料設(shè)計(jì)要求的密實(shí)程度。在試驗(yàn)場地進(jìn)行測量放線,并標(biāo)識(shí)鋪料厚度。試驗(yàn)料的攤鋪根據(jù)不同料種分別采用進(jìn)占法和后退法鋪料,鋪料厚度為壓實(shí)后厚度加上預(yù)壓縮量。鋪料平整結(jié)束后,采用水車按擬定的灑水量均勻?yàn)⑺?2 t自行式振動(dòng)碾全振方法碾壓作業(yè),輪跡重疊寬度應(yīng)控制在18~28 cm,按試驗(yàn)規(guī)定的施工參數(shù)進(jìn)行碾壓作業(yè)。測量碾壓后填筑層面的高程,計(jì)算每層不同碾壓遍數(shù)的沉陷量和壓實(shí)后填筑料厚度,并觀察壓實(shí)層底部有無空隙,上下層面結(jié)合是否良好、有無光面及剪力破壞現(xiàn)象等,并作記錄。在試驗(yàn)單元內(nèi)挖坑檢查碾壓后的壓實(shí)密度、顆粒級(jí)配以及墊層料滲透系數(shù)。通過碾壓試驗(yàn)最終確定參數(shù)如下:

        (1)墊層料最大粒徑為40 mm,特殊墊層料最大粒徑為 20 mm。碾壓指標(biāo)干密度為2.25 g/cm3,相應(yīng)孔隙率15.4%,灑水量5%~10%,均碾壓8遍。

        (2)過渡料最大粒徑為300 mm,過渡區(qū)碾壓指標(biāo)干密度為2.20 g/cm3,相應(yīng)孔隙率18.8%,灑水量15%,32 t自行式振動(dòng)碾,碾壓10遍;兩岸接坡帶和壩基找平層及低壓縮區(qū)過渡料最大粒徑為300 mm,碾壓12遍。

        (3)堆石料最大粒徑為600 mm,級(jí)配良好。碾壓指標(biāo)干密度為2.20 g/cm3,相應(yīng)孔隙率18.8%,灑水量15%,采用32 t自行式振動(dòng)碾,碾壓12遍。

        3 主要的質(zhì)量控制措施

        江坪河水電站大壩壩體填筑質(zhì)量控制采取碾壓施工過程控制和壩體質(zhì)量檢測控制相結(jié)合的質(zhì)量“雙控”方法,取得了良好效果。

        3.1 壩基岸坡處理

        填筑施工前,首先針對(duì)壩基及岸坡的處理、各分區(qū)邊線情況進(jìn)行檢查;各填筑區(qū)施工前要求施工單位對(duì)邊界進(jìn)行測量放樣并灑灰線,監(jiān)理部測量監(jiān)理工程師及第三方不定期對(duì)填筑范圍線進(jìn)行檢查;要求對(duì)岸坡上表層浮土和雜草進(jìn)行清除,并且對(duì)岸坡形成倒坡及振動(dòng)碾無法碾壓到的部位要求采取漿砌塊石補(bǔ)坡的處理方式,保證坡面平順。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,岸坡的處理和驗(yàn)收隨壩體的上升而進(jìn)行,每次岸坡的驗(yàn)收高度為5~10 m。壩基及岸坡采取參建四方聯(lián)合驗(yàn)收的方式予以驗(yàn)收。正常填筑施工過程中,由施工單位提出單元工程填筑申請(qǐng),現(xiàn)場監(jiān)理工程師對(duì)該單元的倉面予以檢查驗(yàn)收,重點(diǎn)檢查該單元工程試驗(yàn)情況、表面平整度、邊線控制情況等。

        3.2 鋪料控制

        鋪料采用“先粗后細(xì)”的順序進(jìn)行,“進(jìn)占法”結(jié)合“倒退法”鋪料,推土機(jī)平料,用反鏟對(duì)填筑面邊角、粗料集中部位的大粒徑料進(jìn)行清理。為控制鋪填厚度,在填筑面分區(qū)劃線、設(shè)置填筑層厚度標(biāo)尺,在岸坡上劃線標(biāo)注鋪填層高度,每層鋪料后采用水準(zhǔn)儀檢查鋪料厚度,確保厚度滿足要求。

        3.3 壩料加水

        在壩料上壩中途設(shè)立專用加水點(diǎn),監(jiān)理部安排專人進(jìn)行壩料加水管控。對(duì)每一車上壩料加水時(shí)間、時(shí)長及加水車牌號(hào)進(jìn)行詳細(xì)記錄,不按要求加水車輛嚴(yán)禁上壩,現(xiàn)場監(jiān)理與施工管理人員對(duì)當(dāng)班壩料加水情況進(jìn)行確認(rèn)簽字。采用經(jīng)試驗(yàn)確定的加水時(shí)長60 s進(jìn)行控制;現(xiàn)場監(jiān)理根據(jù)加水點(diǎn)出水量、天氣情況等,調(diào)整加水時(shí)長,保證壩料加水充分。壩面補(bǔ)水采用灑水車,施工過程中要求灑水車不間斷灑水,保證壩料充分濕潤;根據(jù)天氣情況加大壩面補(bǔ)水頻次,以保證壩料含水滿足設(shè)計(jì)要求;嚴(yán)格按照碾壓前必須補(bǔ)水、補(bǔ)水不到位不準(zhǔn)碾壓的要求進(jìn)行壩面補(bǔ)水管控;要求每天做好補(bǔ)水記錄并得到現(xiàn)場監(jiān)理確認(rèn)。

        圖1 大壩填筑碾壓前后對(duì)比

        表1 壩體填筑質(zhì)量檢測成果統(tǒng)計(jì)

        3.4 碾壓控制

        采用自行式振動(dòng)碾進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓,在施工中重點(diǎn)控制壩料的顆粒級(jí)配及碾壓遍數(shù),加強(qiáng)施工過程工序質(zhì)量檢查,嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)控制碾壓質(zhì)量。定期檢查碾壓機(jī)具性能(包括振動(dòng)碾的振動(dòng)頻率、振幅、激振力和行走速度等),及時(shí)更換性能不穩(wěn)定設(shè)備。大壩填筑碾壓遍數(shù)控制主要以GNSS定位技術(shù)為主,監(jiān)測盲區(qū)及極端天氣由現(xiàn)場監(jiān)理工程師現(xiàn)場質(zhì)控。碾壓前,要求及時(shí)告知碾壓監(jiān)控人員所要碾壓的區(qū)域、高程等,碾壓設(shè)備一旦碾壓就開始監(jiān)控,監(jiān)控過程中碾壓設(shè)備不得隨意離開監(jiān)控區(qū)域直至碾壓結(jié)束?,F(xiàn)場監(jiān)理根據(jù)碾壓監(jiān)控信息和碾壓軌跡、碾壓面實(shí)際情況,及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)碾至滿足要求(見圖1)。

        3.5 填筑驗(yàn)收控制

        每一個(gè)上升填筑層監(jiān)理嚴(yán)格執(zhí)行準(zhǔn)填證簽發(fā)手續(xù)。準(zhǔn)填證簽發(fā)之前,監(jiān)理認(rèn)真檢查料源是否滿足設(shè)計(jì)要求,加水點(diǎn)是否能正常運(yùn)行;仔細(xì)核查岸坡修整與處理是否完成并通過四方聯(lián)合驗(yàn)收;分區(qū)劃線、層厚控制措施是否按要求已完成到位。同時(shí),要求提供前一個(gè)填筑層的試驗(yàn)檢測報(bào)告,綜合施工自檢試驗(yàn)報(bào)告成果、碾壓監(jiān)控成果以及附加質(zhì)量法檢查成果以判斷已碾壓填筑層質(zhì)量是否滿足要求(見表1);對(duì)碾壓不到位或明顯缺陷部位及時(shí)進(jìn)行處理、補(bǔ)碾,直至滿足設(shè)計(jì)要求后簽發(fā)準(zhǔn)填證同意上面一層填筑。填筑過程中,隨時(shí)用1 m直尺檢查攤鋪厚度;攤鋪完成后及時(shí)進(jìn)行攤鋪平整度檢查驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后檢查補(bǔ)水是否到位,檢查驗(yàn)收后同意碾壓。碾壓前檢查驗(yàn)收是否分區(qū),監(jiān)督分區(qū)碾壓。正式碾壓前,及時(shí)通知碾壓監(jiān)控,對(duì)特殊天氣等因素導(dǎo)致無法監(jiān)控時(shí),要求及時(shí)通知現(xiàn)場監(jiān)理以便旁站監(jiān)督碾壓;同時(shí),對(duì)碾壓無法監(jiān)控的部位或區(qū)域加強(qiáng)試驗(yàn)檢測以判斷碾壓是否滿足要求。

        3.6 實(shí)驗(yàn)檢測

        各區(qū)壩料碾壓完成后,結(jié)合碾壓監(jiān)控成果現(xiàn)場及時(shí)進(jìn)行碾壓質(zhì)量檢查(碾壓軌跡、錯(cuò)距等),確認(rèn)碾壓滿足要求后及時(shí)進(jìn)行干密度試驗(yàn)檢測,試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行上面一層填筑施工。

        4 質(zhì)量檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)

        在壩體填筑施工中,充分發(fā)揮第3方質(zhì)量檢測實(shí)驗(yàn)室和施工單位實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)督、檢測作用,以此促進(jìn)試驗(yàn)檢測管理工作。根據(jù)試驗(yàn)檢測成果,對(duì)工程質(zhì)量實(shí)施動(dòng)態(tài)控制。嚴(yán)格執(zhí)行第3方檢測機(jī)構(gòu)的1票否決權(quán),只要檢測有1組不合格,監(jiān)理工程師及時(shí)要求施工單位進(jìn)行返工處理,處理后再進(jìn)行取樣試驗(yàn)檢測。大壩各分區(qū)填筑碾壓后的試驗(yàn)檢測成果見表1,檢測的干密度、孔隙率、滲透系數(shù)等均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

        5 結(jié) 語

        江坪河水電站大壩工程合理利用冰漬巖填筑面板堆石壩壩體,通過采取有效的工程質(zhì)量控制措施,壩體填筑質(zhì)量得到了可靠保證。試驗(yàn)檢測結(jié)果顯示,冰漬巖填筑面板堆石壩壩體填筑質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,質(zhì)量控制措施在技術(shù)上是可行的、成功的。下閘蓄水后,大壩原型監(jiān)測數(shù)值變化較小且趨勢穩(wěn)定,混凝土面板未發(fā)現(xiàn)異常,大壩整體運(yùn)行正常。

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