瑯琊山抽水蓄能電站上水庫(kù)主壩填筑施工

潘福營(yíng), 史海峰

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司第一分局,四川 成都 610066)

1 工程概況

瑯琊山抽水蓄能電站位于安徽省滁州市西南郊。電站總裝機(jī)容量 600 MW,裝機(jī) 4臺(tái)。電站樞紐主要由上水庫(kù)、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)及地面開(kāi)關(guān)站等組成。電站上水庫(kù)利用小狼洼、大狼洼和龍華寺等幾道溝谷組成的洼地為庫(kù)盆,在幾道溝谷的出口匯合處和庫(kù)區(qū)北岸最低分水嶺埡口分別修建主、副壩各一座。主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,副壩為混凝土重力壩。

上水庫(kù)主壩壩頂高程 174.5 m,最大壩高 64.0 m,壩頂寬 8.5 m,壩頂長(zhǎng) 668.061 m。主壩壩體上、下游壩坡坡比均為 1∶1.4,主壩壩體從上游到下游填筑料依次為:墊層料(2A)、過(guò)渡料(3A)、主堆石(3B)、次堆石(3C)、干砌石護(hù)坡(3D)。在主、次堆石區(qū) 114 m高程以下為壩基排水區(qū)(3F)。150 m高程以下面板上游面底部與趾板之間回填粘土和石渣保護(hù)層。面板以下的周邊縫與過(guò)渡層間設(shè)特殊墊層(2B)。主壩結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1。

2 壩體填筑設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和碾壓施工參數(shù)

主壩總的填筑工程量為 114.17萬(wàn) m3。其中大壩上游堆石料填筑 58.67萬(wàn) m3,主要利用下水庫(kù)出口明渠開(kāi)挖料、上水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi) 1#、2#料場(chǎng)開(kāi)采料填筑;下游堆石料填筑 41.57萬(wàn) m3,利用上水庫(kù)進(jìn)出水口引水渠開(kāi)挖料填筑;過(guò)渡料填筑5.86萬(wàn) m3,排水層填筑料 2.55萬(wàn) m3,采用下水庫(kù)出口明渠開(kāi)挖料填筑;墊層填筑料 5.52萬(wàn) m3,墊層料利用篩分系統(tǒng)的人工砂和小石子摻配而成。壩料填筑質(zhì)量要求及碾壓控制參數(shù)見(jiàn)表 1。

圖 1 主壩壩體分區(qū)圖

表1 壩料填筑質(zhì)量要求及碾壓控制參數(shù)表

3 壩體填筑施工

3.1 施工準(zhǔn)備

對(duì)于用于壩體填筑部位的開(kāi)采石料首先要進(jìn)行爆破試驗(yàn),爆破開(kāi)采石料的級(jí)配需滿(mǎn)足相應(yīng)部位設(shè)計(jì)包絡(luò)線的要求后才能正式進(jìn)行爆破開(kāi)挖。利用合格的爆破開(kāi)采石料再進(jìn)行填筑碾壓試驗(yàn),通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定各區(qū)料合理的鋪料厚度、灑水量、碾壓遍數(shù)、碾壓機(jī)具、鋪料方式等施工參數(shù)。

根據(jù)地形特點(diǎn),在主壩左岸靠近庫(kù)內(nèi)料場(chǎng)側(cè)的不同高程布置了兩條施工道路,右岸靠近進(jìn)出水口側(cè)不同高程壩前沿和壩后各布置了一條施工道路。施工道路采用泥結(jié)碎石路面,路面寬度大于 8 m,施工道路在跨越趾板部位采用鋼架橋形式。

3.2 填筑施工程序

主壩填筑施工程序見(jiàn)圖 2。

圖 2 主壩填筑施工程序框圖

3.3 填筑施工方法

3.3.1 填筑料運(yùn)輸

所有進(jìn)入壩區(qū)的填筑料均須滿(mǎn)足不同填筑區(qū)填筑料的級(jí)配要求。從填筑料挖裝開(kāi)始直至運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅娴娜^(guò)程必須對(duì)填筑料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。料場(chǎng)配置質(zhì)檢人員對(duì)料源首先進(jìn)行控制,對(duì)于主、次堆石料、排水層料、過(guò)渡層料在挖裝中所發(fā)現(xiàn)的斷層夾泥、風(fēng)化料、樹(shù)根等必須及時(shí)清除,不合格的料絕對(duì)不能上壩。壩面設(shè)專(zhuān)職質(zhì)檢人員和試驗(yàn)人員對(duì)填筑料進(jìn)行質(zhì)量控制。

墊層料采用人工砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的粗破混合料和人工砂摻配而成,根據(jù)摻配比例分層攤鋪摻拌。為確保其級(jí)配良好,在挖裝時(shí)采取立面開(kāi)采裝車(chē)。

除墊層料、過(guò)渡層料由于條帶寬度較窄而采用 10 t自卸車(chē)運(yùn)輸外,其它部位的填筑料均采用15 t、20 t自卸車(chē)運(yùn)輸上壩。運(yùn)輸過(guò)程中,不同填筑料的運(yùn)輸汽車(chē)設(shè)明顯的標(biāo)志,由專(zhuān)人管理,以防止填筑料混雜。盡量保證運(yùn)輸車(chē)輛相對(duì)固定且經(jīng)常保持車(chē)廂、輪胎的清潔,防止將殘留在車(chē)廂和輪胎上的泥土帶進(jìn)清潔的料源及填筑區(qū)。壩面上設(shè)調(diào)度人員專(zhuān)門(mén)指揮卸車(chē),防止填筑料出現(xiàn)偏粗或偏細(xì)集中的現(xiàn)象。對(duì)壩面上出現(xiàn)的個(gè)別超徑石挖運(yùn)至壩體填筑區(qū)之外進(jìn)行解小,從裝車(chē)效率和質(zhì)量看,有條件的料場(chǎng)應(yīng)盡量配置大斗容的正鏟,采用立面開(kāi)采,對(duì)于料的級(jí)配控制和生產(chǎn)效率來(lái)說(shuō)較反鏟有很大好處。

3.3.2 卸料、鋪料及灑水

(1)壩體分區(qū)和填筑順序:對(duì)于堆石料的鋪筑,根據(jù)壩面作業(yè)面積劃分作業(yè)區(qū)域,分 2～3個(gè)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行流水鋪筑作業(yè)。填筑前先用白灰灑出各區(qū)料的邊線,先填次堆石、再填主堆石,然后填過(guò)渡層,最后填墊層,一層主、次堆石,兩層過(guò)渡層和兩層墊層平起作業(yè)。具體的填筑順序?yàn)?主次堆石料填筑、碾壓→主堆石料上游邊線修整→過(guò)渡層料鋪筑(為主堆石區(qū)鋪筑厚度的一半)→過(guò)渡層料上游邊線修整→墊層料鋪筑(與過(guò)渡層料平)、碾壓→過(guò)渡層料鋪筑(與主堆石層面平)→過(guò)渡層料上游邊線修整→墊層料鋪筑(與過(guò)渡料平)、碾壓→主堆石料填筑、碾壓→……。施工過(guò)程中嚴(yán)禁大粒徑料區(qū)侵占小粒徑料區(qū)。對(duì)特殊墊層料采用人工鋪設(shè),超前墊層料一定高度即可。

(2)卸料及鋪料方式:由于主、次堆石料粒徑較大,為保證碾壓作業(yè)平整,15 t、20 t自卸車(chē)卸料時(shí)采用進(jìn)占法進(jìn)行,即自卸車(chē)在未碾壓的層面上行駛,卸料后采用 D85推土機(jī)及時(shí)平整,防止出現(xiàn)大塊徑石渣集中等級(jí)配分離現(xiàn)象而影響碾壓效果及填筑質(zhì)量。對(duì)過(guò)渡層料和墊層料采用10 t自卸車(chē)后退法沿壩軸線方向間隔卸料,即自卸車(chē)在已碾壓的壩面上行駛,并使每一料堆相隔一定的距離,然后用反鏟平料。

對(duì)于墊層料的鋪筑,為確保其上游邊線碾壓密實(shí),在鋪筑時(shí)墊層料水平寬度超出其設(shè)計(jì)邊線20 cm,同時(shí),墊層料的外邊沿應(yīng)略高 5～10 cm,以確保振動(dòng)碾的作業(yè)安全。

在鋪料過(guò)程中,為準(zhǔn)確控制填筑層厚,在已填筑的壩面上的不同部位設(shè)置若干層厚控制標(biāo)桿,質(zhì)檢員應(yīng)經(jīng)常檢查鋪筑厚度,及時(shí)進(jìn)行糾偏。

(3)填筑料灑水:冬季負(fù)溫下進(jìn)行填筑施工時(shí),填筑料不進(jìn)行灑水施工。其它階段施工時(shí),填筑料均須進(jìn)行灑水施工。灑水主要在壩面進(jìn)行,實(shí)際灑水量必須按照碾壓試驗(yàn)確定的灑水量進(jìn)行控制,結(jié)合氣候因素、填筑料含水情況,可以對(duì)實(shí)際灑水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.3.3 碾壓施工

主、次堆石料、排水料、過(guò)渡層料、墊層料的水平碾壓均采用碾壓試驗(yàn)確定的振動(dòng)碾型號(hào)和碾壓遍數(shù)進(jìn)行碾壓,碾壓順壩軸線方向按進(jìn)退錯(cuò)距法進(jìn)行碾壓。振動(dòng)碾行進(jìn)速度控制在 2 km/h左右碾壓效果較好。

在墊層、過(guò)渡層、堆石各分區(qū)的交接帶,碾壓搭接寬度不小于 10～20 cm;在各區(qū)之內(nèi)不小于50 cm。在靠近岸坡時(shí),自行式振動(dòng)碾可順岸坡來(lái)回碾壓,對(duì)于 18 t振動(dòng)碾無(wú)法碾壓到位的部位采用手扶式振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓夯實(shí)。對(duì)于上游墊層料,振動(dòng)碾在保證安全的前提下應(yīng)盡可能靠近上游邊緣進(jìn)行碾壓,以確保墊層料上游邊坡的壓實(shí)效果。

3.3.4 特殊部位的施工

需作特殊填筑處理的部位有:放水底孔混凝土周邊的碎石回填,墊層料、過(guò)渡層料與主堆石料銜接部位的填筑,壩內(nèi)層間接縫部位的填筑,壩體與岸坡接坡部位的填筑以及壩內(nèi)埋設(shè)觀測(cè)儀器設(shè)備的周邊回填等。

壩體內(nèi)的觀測(cè)儀器采用挖溝法進(jìn)行埋設(shè),在壩體填筑到儀器埋設(shè)高程 1 m以上時(shí),用反鏟開(kāi)挖儀器埋設(shè)溝槽。儀器按照設(shè)計(jì)要求埋設(shè)完成后1 m范圍內(nèi)采用小型手扶式振動(dòng)夯板進(jìn)行夯實(shí),填筑高度超過(guò) 1 m后振動(dòng)碾才能進(jìn)行振動(dòng)碾壓;對(duì)于放水底孔混凝土周邊也以同樣的方式進(jìn)行處理。對(duì)于各區(qū)料接縫部位振動(dòng)碾要騎縫加強(qiáng)碾壓。為了保證主、次堆石料與岸坡接觸密實(shí),在主、次堆石料與岸坡接觸 2 m范圍內(nèi)填筑過(guò)渡料,對(duì)于振動(dòng)碾無(wú)法碾壓的部位采用小型振動(dòng)夯進(jìn)行夯實(shí)。

3.3.5 壩坡處理

對(duì)于上游墊層料壩坡,壩體每填高 5 m左右反鏟即進(jìn)行一次削坡修整。削坡必須考慮斜坡碾壓時(shí)的壓縮量,削坡修整后的坡面線比設(shè)計(jì)線高出 5～8 cm(法向)。在采用反鏟進(jìn)行修坡時(shí),先于壩坡面上縱橫每隔 10 m打樁掛線,線與設(shè)計(jì)坡面平行并距設(shè)計(jì)坡面一定的距離。對(duì)于反鏟削坡的控制底線,為墊層坡面設(shè)計(jì)線以上 10～15 cm,將反鏟削下來(lái)的墊層料甩在填筑面上重新利用,最后人工掛線進(jìn)行精修坡處理并達(dá)設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)斜坡長(zhǎng)達(dá) 25 m時(shí)即進(jìn)行一次坡面碾壓砂漿施工。斜坡碾壓設(shè)備采用 CAT320反鏟做地錨,D85推土機(jī)牽引 YZ10L斜坡碾上下碾壓。在人工修整坡面完成后,先分區(qū)分片從壩的一側(cè)向另一側(cè)對(duì)墊層坡面進(jìn)行灑水濕潤(rùn),噴水濕潤(rùn)坡面厚度以 15 cm為宜。灑水噴槍帶蓮蓬頭,使水呈小雨霧狀,以避免坡面形成流水沖蝕墊層坡面。開(kāi)始時(shí)上下無(wú)振靜壓 4遍,然后振碾 8遍(具體參數(shù)根據(jù)碾壓試驗(yàn)確定的選用),斜坡碾在振碾過(guò)程中,按“上振下不振”的方式進(jìn)行,上下坡來(lái)回一次為一遍。斜坡碾錯(cuò)位后,其振動(dòng)碾碾跡搭接寬度不小于 100～200 mm。

下游坡面的修整用反鏟每填筑 2 m左右即進(jìn)行一次削坡,壩坡修整完成后反鏟配合送一些砌筑塊石到坡面,這樣做既可以保證砌筑石料的質(zhì)量,同時(shí)亦可減少砌筑石塊的翻滾對(duì)坡面砌筑人員的威脅。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制要求

壩體填筑質(zhì)量控制首先從料源進(jìn)行,料場(chǎng)安排專(zhuān)職質(zhì)檢人員對(duì)各種料源進(jìn)行質(zhì)量控制,不合格的料絕對(duì)不能上壩,超徑石盡量在料場(chǎng)處理好。同時(shí)在壩面安排質(zhì)檢人員控制碾壓施工參數(shù),嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的施工參數(shù)進(jìn)行施工。按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的壩料壓實(shí)檢測(cè)項(xiàng)目和取樣次數(shù)見(jiàn)表2。

試驗(yàn)人員按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的項(xiàng)目和頻率進(jìn)行取樣檢測(cè)。監(jiān)理工程師實(shí)行全過(guò)程跟蹤,每次抽檢的數(shù)量根據(jù)實(shí)際的填筑情況由監(jiān)理工程師在現(xiàn)場(chǎng)確定。試驗(yàn)檢測(cè)主要采用挖坑灌水法,滲透系數(shù)采用雙環(huán)注水法進(jìn)行檢測(cè)。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)后的本工程試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果匯總見(jiàn)表 3。

表2 壩料壓實(shí)檢測(cè)項(xiàng)目和取樣次數(shù)表

表3 大壩填筑料現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)成果匯總表

從以上各數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表中可以看到,各填筑區(qū)的主要施工指標(biāo)(如干密度、孔隙率、滲透系數(shù))均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

壩體內(nèi)部埋設(shè)的變形監(jiān)測(cè)儀器的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,壩體最大累積沉降量為 184 mm,沉降值約為壩高的 0.3%,沉降量較小,說(shuō)明壩體填筑密實(shí)度高,填筑質(zhì)量良好。

5 結(jié) 語(yǔ)

瑯琊山抽水蓄能電站上水庫(kù)面板堆石壩填筑施工結(jié)果表明,以下幾點(diǎn)對(duì)于填筑施工質(zhì)量控制是有利的。

(1)對(duì)于料場(chǎng)裝車(chē),有條件時(shí)應(yīng)盡量利用大斗容的正鏟進(jìn)行立面開(kāi)采,這樣做對(duì)于填筑料的級(jí)配控制有利。

(2)墊層料采用后退法堆料和反鏟鋪料相結(jié)合的方式,對(duì)于減少墊層料的浪費(fèi)和施工質(zhì)量以及安全有利。

(3)對(duì)于碾壓質(zhì)量來(lái)說(shuō),嚴(yán)格控制振動(dòng)碾的行走速度比增加碾壓遍數(shù)更有效。

(4)對(duì)于干砌石護(hù)坡應(yīng)配置應(yīng)足夠的砌筑人員,及時(shí)跟進(jìn)壩體填筑面,對(duì)于砌筑人員的安全和保證砌筑石塊的質(zhì)量大有好處。