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。