張俊陽

(中國葛洲壩集團第二工程公司，四川 成都 610091)

0 引言

在抽水蓄能電站堆石壩施工中，壩體設(shè)計有多個填筑區(qū)域，技術(shù)要求各異；受料源的制約，往往筑壩材料不單一；施工組織中還要克服分區(qū)填筑、接縫處理、壩面狹窄等諸多不利因素，因此造成壩體填筑質(zhì)量控制困難。在句容抽水蓄能電站上水庫大壩工程施工中，技術(shù)人員針對上述技術(shù)難題進行研究，結(jié)合數(shù)字化施工技術(shù)，總結(jié)出了堆石壩在各施工工序中的質(zhì)量控制重點。

1 工程概況

句容抽水蓄能電站位于江蘇省句容市境內(nèi)，距南京市65 km，為一等大(1)型工程，電站總裝機容量1 350 MW(6×225 MW)。電站上水庫大壩采用瀝青混凝土面板堆石壩，最大壩高182.3 m，壩頂長度811.45 m，壩頂寬度10 m。整個壩體由主堆石、次堆石、過渡料、反濾料、墊層料及增模料等多種填筑區(qū)組合而成，壩體填筑典型斷面如圖1所示。

圖1 上水庫大壩壩體填筑典型斷面圖

2 主要施工技術(shù)指標(biāo)

大壩壩體各填筑料施工技術(shù)要求如表1所示。

3 項目重難點分析

料源地質(zhì)條件復(fù)雜，筑壩材料設(shè)計指標(biāo)要求高。句容電站上水庫大壩填筑料主要來源于上庫A、B、C區(qū)庫岸及庫盆開挖料，不另設(shè)料場。根據(jù)設(shè)計地勘資料顯示，整個料場范圍內(nèi)巖脈、斷層、破碎帶、溶洞及溶蝕裂隙等不良地質(zhì)發(fā)育、料源十分復(fù)雜，選料工作難度大。

大壩填料種類繁多，設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及填筑質(zhì)量要求高。句容電站上水庫大壩填筑料包括主堆石、次堆石、過渡料、反濾料等共7種填料，品種多，相較于同類工程而言，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求更高，控制難度大。

大壩填筑規(guī)模大，施工工序復(fù)雜，組織困難，質(zhì)量控制難度大。句容電站上水庫總填筑量約1 642萬m3，總工期48個月，工期緊，強度大。大壩填筑過程中，由于填筑區(qū)域多，設(shè)備類型復(fù)雜且數(shù)量大，干擾因素多，施工組織及質(zhì)量控制難度均較大。

表1 面板堆石壩壩體填筑料施工技術(shù)要求表

4 質(zhì)量控制要點

4.1 料源的質(zhì)量控制

1)根據(jù)設(shè)計地勘資料，合理規(guī)劃料源。針對上庫庫盆及庫岸開挖區(qū)地質(zhì)復(fù)雜情況，將開挖區(qū)共分為3個區(qū)，其中開挖 A區(qū)主要提供大壩主堆石、過渡料，部分用于加工墊層料、反濾料；開挖 B 區(qū)、C區(qū)因巖脈及斷層發(fā)育，且難以從開挖料中剔除，因此主要提供次堆石，局部質(zhì)量較好石料則用于主堆石料。

2)料源開采質(zhì)量控制。根據(jù)不同地質(zhì)情況，采取毫秒微差擠壓爆破施工技術(shù)，動態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，嚴格布孔、鉆孔、驗孔、聯(lián)網(wǎng)爆破等各道施工工序，確保上壩料顆分級配、最大爆破粒徑滿足設(shè)計要求。

3)針對不同料源及上壩填筑料技術(shù)指標(biāo)要求，認真開展爆破試驗及填料碾壓試驗，并根據(jù)試驗成果指導(dǎo)后續(xù)大規(guī)模施工。

4)料源鑒定。壩體填筑料爆破后，由參建四方組成料源鑒定小組，對料源實行動態(tài)管控，確定料源去向，避免不合格料上壩。在挖裝過程中如發(fā)現(xiàn)料源發(fā)生變化，及時通知料源鑒定小組二次鑒定，重新確定去向。

5)料源復(fù)核。每季度復(fù)核回填料最大干密度、顆粒級配包絡(luò)線，并根據(jù)復(fù)核成果進行相應(yīng)調(diào)整。

4.2 壩料的分選挖裝質(zhì)量控制

填筑料裝車采用分選方式，按主次堆石最大粒徑70 cm、過渡料最大粒徑30 cm進行選裝。裝車過程中剔出超徑石，并注意料質(zhì)級配良好。超徑石集中二次解炮或采用破碎錘進行二次破碎，不合格料嚴禁上壩。填筑料裝車前，采用挖掘機進行翻拌，避免裝車時發(fā)生粗骨料集中現(xiàn)象。

4.3 填筑料加水量控制

料源加水主要采用加水站定點加水與碾壓前壩面補水相結(jié)合的方式進行，總加水量10%，加水站及壩面加水量各占5%。

1)加水站加水。采用土石壩上壩料智慧加水系統(tǒng)進行加水，該系統(tǒng)可實現(xiàn)自動車輛識別、料源判斷、自動稱重、加水量自動計算、自動加水、車輛自動放行，達到加水過程精準(zhǔn)控制，可有效提高施工效率，確保加水量的準(zhǔn)確性及加水的均勻性。

2)壩面補水。指派專班負責(zé)，利用高壓水槍及灑水車進行壩面補水，補水量通過攤鋪面積及厚度經(jīng)計算確定，利用水表控制。

4.4 料源的運輸與卸料質(zhì)量控制

嚴格執(zhí)行掛牌制度，對各類運料車輛進行統(tǒng)一編號、掛牌標(biāo)識，以避免卸料出現(xiàn)錯誤。

根據(jù)大壩壩面面積、填筑強度、設(shè)備配置情況確定不同料質(zhì)分區(qū)。在壩料上壩前，撒白灰劃出料區(qū)分界線，并建立監(jiān)控碾壓單元格，擺放料區(qū)標(biāo)示牌，并指派專人指揮卸料。

嚴格卸料方式。主、次堆石料采用進占法卸料，即將回填料卸在回填層平臺的前沿1.2～1.5 m，起層時先按3～4 m梅花形間距采用后退法進行卸料，推土機平料，當(dāng)填筑面積足夠大后，自卸汽車在填筑層上采用進占法卸料；過渡料及反濾料則采用后退法卸料，以減少骨料分離。

料堆的間距根據(jù)鋪料層厚度及運輸車輛裝載方量通過計算確定，力求布料均勻，避免卸料過于集中或補料現(xiàn)象發(fā)生。

4.5 平料、層厚控制

堆石料每層松鋪厚度通過碾壓試驗確定，采用堆餅法進行控制，由測量人員確定填筑單元“堆餅”厚度，并插桿標(biāo)識。層厚控制盡量遵循“寧薄不厚”的原則。

堆石料卸料后應(yīng)采用推土機及時平料，表面應(yīng)平整無起伏；對凸出表面的大石塊應(yīng)采用破碎錘進行破碎處理。嚴格按照控制邊線卸料，上下層錯縫搭接，搭接寬度50 cm。

為保證壓實質(zhì)量，各壩料應(yīng)進行寬填，超填寬度應(yīng)不小于0.5 m，待壓實后再進行修坡處理，同時注意對回填邊線的控制；對局部大型設(shè)備無法鋪料處，采用人工輔助機械鋪料。

4.6 碾壓質(zhì)量控制

在壩體填筑中，采用“雙控”法進行質(zhì)量控制，既要控制碾壓參數(shù)，還必須確保坑測法檢測結(jié)果能夠滿足設(shè)計要求。

采用大壩碾壓質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)對碾壓質(zhì)量進行控制，該系統(tǒng)采用北斗RTK高精度定位技術(shù)及智能傳感技術(shù)，可實現(xiàn)現(xiàn)場振動碾施工過程的數(shù)據(jù)采集，跟蹤施工過程軌跡，實時計算碾壓遍數(shù)、碾壓速度、激振力等關(guān)鍵指標(biāo)，實時超標(biāo)報警。駕駛室內(nèi)布置有信息平板，可向操作手實時反饋作業(yè)狀況，業(yè)主、監(jiān)理手持終端監(jiān)控，實現(xiàn)同步信息跟蹤。

碾壓采用錯距法，相鄰條帶間搭接寬度不得小于20 cm，振動碾行走速度控制在2.5 km/h?？鐓^(qū)碾壓時騎界線振壓，騎界線碾壓最小寬度不小于50 cm。

碾壓過程中，對突出平整后填筑面的大塊石，采用破碎錘進行二次破碎或采用挖掘機挖除，避免該區(qū)域填料出現(xiàn)架空現(xiàn)象，影響壩料填筑壓實效果。

在堆石料與岸坡結(jié)合處，沿壩軸線碾壓后，再沿岸坡碾壓相同遍數(shù)。當(dāng)受地形條件限制振動碾無法作業(yè)時，采用15 t液壓平板夯進行夯實。

加強振動碾的維修與保養(yǎng)，按期檢測振動碾的激振力及振動頻率，保證設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，嚴禁帶病作業(yè)。

4.7 不同填筑區(qū)域搭接部位質(zhì)量控制

各區(qū)塊間接縫采用臺階收坡法進行處理，預(yù)留臺階寬度不小于3 m。在相鄰區(qū)塊填筑前，應(yīng)對接坡表面松散體進行挖除，削坡形成緩于1:2的斜坡，并將坡面碾壓密實。

對于不同填筑區(qū)域搭接部位的填筑，嚴格遵循“粗料不得侵占細料”的原則。對主堆石與過渡料、過渡料與反濾料間接觸面范圍，應(yīng)先剔除攤鋪時分離出粒徑大于30 cm的大塊石，然后再進行騎縫碾壓。

對于壩前、壩面沉降測斜管周邊及靠近岸坡處的過渡料、反濾料及墊層料，根據(jù)碾壓試驗成果填筑層厚均為40 cm，與主次堆石層厚80 cm不匹配。為了確保填筑質(zhì)量，在填筑主次堆石前，先填筑一層過渡料、反濾料或墊層料，并按照確定的灑水量進行灑水、夯壓，待主次堆石填筑完成后再填筑另一層石料。

4.8 坡面質(zhì)量控制

壩體填筑施工過程中，每上升兩層必須采用挖掘機按設(shè)計坡比進行修坡，坡面應(yīng)力求平整。當(dāng)填筑至設(shè)計馬道或平臺高程時，對頂面邊緣區(qū)域采用液壓平板夯進行夯壓處理。

大壩兩側(cè)壩基岸坡應(yīng)隨大壩填筑進度采用人工配合挖掘機同步進行清理，為避免清理過程中泥土污染堆石料，靠岸坡側(cè)已碾壓堆石料表面應(yīng)鋪設(shè)彩條布，對邊坡清理的泥土應(yīng)及時運至指定渣場堆放。

4.9 質(zhì)量檢測控制

1)附加質(zhì)量法檢測。大壩每填筑單元碾壓施工結(jié)束后，采用附加質(zhì)量法先進行預(yù)檢測，目的是快速評判碾壓質(zhì)量，提高施工進度。檢測部位由現(xiàn)場監(jiān)理工程師指定或物探檢測人員隨機抽樣，實時反饋信息，對不合格部位及時進行補碾。

2)灌水坑測法檢測。大壩每填筑單元采用附加質(zhì)量法檢測完成后，由第三方試驗室進行灌水法檢測。大壩主堆石料、次堆石料的孔隙率及顆分檢測頻次滿足6萬m3/次，壓實度滿足設(shè)計要求，堆石料的顆粒級配分布曲線在包絡(luò)線內(nèi)；滲透系數(shù)檢測頻次滿足10萬m3/次。

附加質(zhì)量法與灌水坑測法檢測結(jié)果對比如表2所示。

表2 附加質(zhì)量法與灌水坑測法檢測結(jié)果對比表

通過表2中對比數(shù)據(jù)表明，采用附加質(zhì)量法與坑測法檢測結(jié)果基本一致。以附加質(zhì)量法作為輔助檢測手段進行預(yù)檢測，能夠有效提高壩體填筑一次驗收合格率，更有利于質(zhì)量控制。

5 填筑效果質(zhì)量評價

句容電站上水庫大壩從2018年9月底開始填筑，至2022年3月，歷時42個月，大壩已填筑至EL234.0 m高程，最大填筑高度143.9 m，共完成填筑單元550個，驗收合格率100%，優(yōu)良率達98.73%。根據(jù)第三方提供的大壩水管式沉降儀與分布式光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，主堆石區(qū)最大沉降量為266.9 mm，占當(dāng)前壩高的 0.20%；次堆石區(qū)最大沉降量為 406.4 mm，占當(dāng)前壩高的 0.29%。以上數(shù)據(jù)表明，句容電站上水庫大壩在前期階段的填筑質(zhì)量較好，質(zhì)量管控措施有效，完全能夠滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

句容抽水蓄能電站上水庫大壩作為目前世界上在建的最高，且填筑規(guī)模最大的瀝青混凝土面板堆石壩，在填筑施工過程中，克服了料源復(fù)雜、技術(shù)要求高、填筑強度大、組織困難等諸多難題。通過認真研究、精心組織，結(jié)合數(shù)字化施工技術(shù)的運用，精準(zhǔn)提出大壩填筑施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要點，并認真組織落實，確保了施工質(zhì)量，工程施工進度也滿足合同工期要求，得到參建各方的肯定。