鐘 權(quán)，夏 欣

(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)

0 前 言

心墻堆石壩具有充分利用當(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[1-2]。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)采用土石壩型式。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)立方米，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[3-4]；同時(shí)，堆石料料源往往分散分布，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[5]。

1 工程概況

1.1 工程概述

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第10級(jí)電站[6]。水庫(kù)正常蓄水位1 690.00 m，正常蓄水位以下庫(kù)容為10.15億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容4.15億m3，具有季調(diào)節(jié)能力。電站總裝機(jī)容量為2 600 MW。

攔河大壩為礫石土直立心墻堆石壩，壩頂高程1 697.00 m，最大壩高240 m，壩頂長(zhǎng)約502.85 m，上下游壩坡均為1:2，壩頂寬度16 m。壩體填筑料為上游壓重、上游堆石料、上游過(guò)渡料、反濾料3、心墻礫石土料、反濾料1、反濾料2、下游過(guò)渡料、下游堆石料、下游壓重。大壩設(shè)計(jì)總填筑量約3 417萬(wàn)m3，其中，堆石料2 274萬(wàn)m3，過(guò)渡料291萬(wàn)m3，礫石土心墻料428萬(wàn)m3，反濾料168萬(wàn)m3。大壩結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖1。

圖1 大壩結(jié)構(gòu)型式

1.2 施工特性

長(zhǎng)河壩水電站大壩是目前國(guó)內(nèi)外建在深厚覆蓋層上的最高礫石土心墻堆石壩，其壩體填筑施工主要有以下技術(shù)特點(diǎn):

(1)工程所處在深切河谷地段，施工條件差；

(2)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；

(3)河谷狹窄，填筑工作面較小，施工機(jī)械布置影響填筑強(qiáng)度；

(4)大壩填筑時(shí)間長(zhǎng)、填筑強(qiáng)度高，能否保證連續(xù)供料成為制約填筑強(qiáng)度的因素之一；

(5)填筑質(zhì)量要求高，從壩料開(kāi)采與制備到壩面攤鋪、碾壓各工序要求嚴(yán)格；

(6)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 填筑料源規(guī)劃

2.1 土料場(chǎng)

高塑性黏土料源開(kāi)采自距壩址約60 km下游海子坪黏土料場(chǎng)，開(kāi)采總量22.1萬(wàn)m3，一次開(kāi)采后全部堆存于野壩堆場(chǎng)再二次開(kāi)采上壩。

礫石土心墻料源開(kāi)采來(lái)自距壩址22 km左岸湯壩土料場(chǎng)和距壩址23 km左岸新蓮?fù)亮蠄?chǎng)，開(kāi)采總量428萬(wàn)m3。

2.2 反濾料生產(chǎn)場(chǎng)

上游反濾料3、下游反濾料1、下游反濾料2、心墻基礎(chǔ)水平反濾料(分為反濾料1和反濾料2兩層)、下游壩基水平反濾料4均由骨料篩分系統(tǒng)生產(chǎn)摻配而來(lái)，人工骨料加工系統(tǒng)工程建于壩址下游約6 km大渡河左岸磨子溝溝口，系統(tǒng)主要進(jìn)行大壩反濾料以及工程混凝土砂石骨料供應(yīng)，系統(tǒng)處理能力為1 000 t/h。反濾料毛料來(lái)自江嘴石料場(chǎng)及磨子溝明挖料回采場(chǎng)渣料，反濾料總量166萬(wàn)m3。

2.3 石料場(chǎng)

堆石體料及上下游過(guò)渡料、上下游壓重等料源開(kāi)采自距壩址3.5 km的上游響水溝石料場(chǎng)和距壩址6 km的下游江嘴石料場(chǎng)；金湯河口料場(chǎng)作為備用料場(chǎng)，開(kāi)采總量3 300萬(wàn)m3。

3 大壩填筑施工

3.1 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%。

3.2 施工機(jī)械配備

長(zhǎng)河壩水電站礫石土心墻壩填筑方量大，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)量應(yīng)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)有1.6～4.0 m3挖掘機(jī)；20～25 t自卸汽車(chē)；220～320 hp推土機(jī)；32 t自行式振動(dòng)平碾等。

3.3 大壩填筑強(qiáng)度分析

長(zhǎng)河壩水電站大壩工程于2010年10月截流，2011年5月圍堰完工，2011年8月開(kāi)始進(jìn)入基坑開(kāi)挖，2012年5月下游堆石區(qū)開(kāi)始填筑，2012年11月大壩防滲墻施工完成，2013年7月開(kāi)始心墻填筑，大壩隨即進(jìn)入全斷面填筑施工。至2016年9月，大壩填筑至壩頂高程1 697.00 m，壩體填筑工作完成。2013年7月—2016年9月，壩體填筑強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖2，同期壩體心墻礫石土和上下游堆石料填筑高程上升統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖3。

圖2 長(zhǎng)河壩水電站壩體填筑強(qiáng)度

圖3 長(zhǎng)河壩水電站壩體填筑高程上升趨勢(shì)

從圖2～3中可以得出：

(1)自2013年7月大壩進(jìn)入大規(guī)模、高強(qiáng)度填筑期后，填筑時(shí)長(zhǎng)達(dá)39個(gè)月，月填筑強(qiáng)度基本都在50萬(wàn)m3以上，平均月填筑強(qiáng)度約72.9萬(wàn)m3，最大月填筑強(qiáng)度達(dá)125萬(wàn)m3，且在高峰期填筑強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，超過(guò)90萬(wàn)m3/月的達(dá)17個(gè)月。

(2)壩體填筑初期，隨著施工資源投入不斷增加、填筑施工協(xié)同作業(yè)逐漸成熟，壩體填筑強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)；壩體填筑末期，隨著壩體上部斷面逐漸縮小，壩體填筑強(qiáng)度也逐漸降低。

(3)礫石土心墻料填筑受到汛期降雨的影響較大，2014年及2015年汛期，礫石土心墻料填筑強(qiáng)度明顯降低，2014年7月不足1萬(wàn)m3；堆石料則基本不受汛期的影響，2014年及2015年汛期，堆石料均為大規(guī)模高強(qiáng)度填筑，2015年6月甚至超過(guò)100萬(wàn)m3。

(4)壩體礫石土心墻上升速度與上下游堆石料的總體上升速度基本保持一致。大壩礫石土心墻填筑高程由2013年7月的1 457.00 m上升至2016年9月的1 697.00 m，月平均上升高度6.15 m；壩體填筑高程基本呈直線上升趨勢(shì)，可以看出各月高程上升速度較為均勻。

(5)壩體填筑強(qiáng)度往往會(huì)受到度汛目標(biāo)的限制。為滿足2014年5月底壩體填筑至1 536 m高程的度汛要求，該年4月及5月的堆石料填筑強(qiáng)度由3月的35萬(wàn)m3顯著提高至75萬(wàn)m3和81萬(wàn)m3，且主要用于上游堆石壩；礫石土心墻料填筑強(qiáng)度則穩(wěn)定在21～25萬(wàn)m3/月。規(guī)劃設(shè)計(jì)及實(shí)施過(guò)程中，必須重視度汛目標(biāo)對(duì)壩體填筑強(qiáng)度的要求。

(6)壩體填筑施工受春節(jié)假日的影響，填筑強(qiáng)度有較明顯的降低，如2014—2016年春節(jié)前后，壩體填筑強(qiáng)度分別僅為46萬(wàn)m3/月、67萬(wàn)m3/月和38萬(wàn)m3/月，均低于壩體大規(guī)模填筑期間的平均水平。因此，在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮節(jié)假日對(duì)壩體填筑施工的影響。

4 大壩填筑強(qiáng)度的保證措施

(1)大壩礫石土心墻應(yīng)分區(qū)填筑施工。心墻在高程147.00～1 588.00 m之間，礫石土劃分為4個(gè)區(qū)，分別為鋪料區(qū)、碾壓區(qū)、檢測(cè)區(qū)和合格區(qū)，并按照鋪料、碾壓、檢測(cè)組織流水作業(yè)[7]。為了防止路面土料超壓破壞，要求土料運(yùn)輸車(chē)輛分別以上下游方向進(jìn)料，即上游2個(gè)作業(yè)區(qū)從上游進(jìn)料，下游2個(gè)作業(yè)區(qū)從下游進(jìn)料。此外，為防止沿左右岸分段碾壓形成貫通上下游的搭接條帶，上游兩區(qū)碾壓分界線與下游兩區(qū)碾壓分界線錯(cuò)位布置。

(2)料源供應(yīng)保障充足。①堆石料:前期借用地下開(kāi)挖的部分合格料作為堆石料源，地下開(kāi)挖料是人工骨料生產(chǎn)料源，但開(kāi)挖階段混凝土骨料用量少，為增加該時(shí)段大壩填筑強(qiáng)度，先調(diào)整上壩，待后期料場(chǎng)開(kāi)采強(qiáng)度大幅提高后，再就近向人工骨料系統(tǒng)歸還供料。②過(guò)渡料:采取高單耗爆破加骨料摻配的平鋪立采工藝制備過(guò)渡料，即在石料場(chǎng)按高單耗爆破半成品，挖掘機(jī)裝車(chē)運(yùn)至摻配場(chǎng)，按比例摻入中石、小石、砂，級(jí)配檢測(cè)合格后上壩填筑。③反濾料:反濾料由人工骨料系統(tǒng)生產(chǎn)供應(yīng)，考慮到反濾料摻配場(chǎng)地面積有限，料倉(cāng)總儲(chǔ)量不能滿足上壩強(qiáng)度與脫水時(shí)間的要求，因此需要另外布置備料場(chǎng)儲(chǔ)備反濾料。④礫石土心墻料:由于礫石土心墻料制備工藝相對(duì)復(fù)雜，土料運(yùn)距較遠(yuǎn)，施工期采取在壩區(qū)附近備存措施，確保滿足汛期填筑強(qiáng)度要求。

(3)加強(qiáng)施工交通安全管理。加強(qiáng)工程場(chǎng)內(nèi)交通安全管理，建立健全交通安全管理體系，制定切實(shí)可行的交通安全管理制度和交通安全管理目標(biāo)；加強(qiáng)場(chǎng)區(qū)交通安全管理制度培訓(xùn)和交通安全教育，減少道路交通違法行為；嚴(yán)把車(chē)輛準(zhǔn)入制管理，制定車(chē)輛維修、保養(yǎng)、自查制度，提高安全性能；完善道路安全設(shè)施，不斷改善道路條件。

通過(guò)上述措施，最大限度降低和避免交通安全事故，為大壩高強(qiáng)度填筑提供了強(qiáng)有力的保障[8]。

5 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)河壩水電站大壩進(jìn)入大規(guī)模、高強(qiáng)度填筑期后，填筑時(shí)長(zhǎng)達(dá)39個(gè)月，月填筑強(qiáng)度均超過(guò)50萬(wàn)m3，平均月填筑強(qiáng)度約72.9萬(wàn)m3，最大月填筑強(qiáng)度達(dá)125萬(wàn)m3，且填筑強(qiáng)度高峰期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，填筑強(qiáng)度超過(guò)90萬(wàn)m3/月的達(dá)17個(gè)月，與高山峽谷修建的同類(lèi)工程相比，屬正常偏先進(jìn)水平。

長(zhǎng)河壩水電站地處深山峽谷地區(qū)，施工條件較差。實(shí)踐證明，只要能做好填筑料源科學(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)，即可滿足大規(guī)模、高強(qiáng)度壩體填筑施工。