21粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工工法1

粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工工法 1.1.前言前言 粘土心墙堆石坝是一种当地材料坝，由于它具有因地制宜、就地取材的特点，因 而在我国近几年的水利建设高潮中得到了很大的发展。随着筑坝材料试验研究的深入、 新型土石方机械的大量投入和施工技术水平的提高，缩短施工进度成为可能。该坝型 工程施工包括挖、运、填、压等多道工序和相匹配的工程机械来完成。特别是在泸定 水电站，大坝填筑有效工期为 9 个月，总填筑方量约 730 万 m3，平均月填筑强度约 81 万 m3，高峰月填筑强度达 106 万 m3。通过使用此工法，有效地保证了蓄水及防洪 度汛的双重节点目标得顺利实现。该工法易于掌握、质量便于控制，可以得到较大范 围的推广运用。 2.2.工法特点工法特点 2.1 结合粘土心墙堆石坝应用越来越广泛的特点，采用专业快速的施工技术和方 法，针对性较强。 2.2 工法应用了综合机械化施工技术。 2.3 施工快速，对工期保证有力。 2.4 填筑质量满足相关要求。 3.3.适应范围适应范围 主要适用于前期工程受移民征地、复杂基础处理等影响正常施工进度，而完工节 点目标不变的大型粘土心墙堆石坝填筑施工。 4.4.工艺原理工艺原理 本工法的工艺原理是：通过成立强有力的协调机构、对粘土心墙堆石坝坝体填筑 合理的分区流水作业、各料区填筑参数的优化确定、采用平起填筑与临时断面填筑相 结合的方式，增加大型设备的投入，建立行之有效的检测验收联动机制，增强运输道 路的运输能力，采取特殊有效措施，达到粘土心墙堆石坝快速填筑的施工目的。 4.1 坝体分区及各种填筑参数的确定 心墙堆石坝一般分为 9 个大区，按照顺水流方向从上到下依次为：上游压重区、 上游堆石区、上游过渡区、上游反滤区（F1、F2）、粘土心墙区（高塑性粘土和普通 粘土）、下游反滤区（F1、F2）、下游过渡区、下游堆石区、下游压重料区。各种料 区铺料厚度及碾压遍数根据碾压试验和相邻料区的匹配关系确定。 4.2 坝体各料区施工顺序的确定 为保证坝体整体质量，特别是心墙区的填筑质量，坝体各料区填筑原则是：保证 —243— 粘土料、反滤料、过度料的结构尺寸，填筑时不允许反滤料侵占粘土料、不允许粗颗 粒侵占细颗粒。各区填筑顺序如图 4-1 所示。 图 4-1坝体填筑顺序分区示意图 4.3 填筑施工工艺 上坝料运输与卸料、铺料、坝料洒水、坝料碾压、坝体分区交界面处理、单元临 时断面边坡的处理、坝内临时道路、坝体填筑上下游坡面处理。 4.4 填筑方法 根据不同时段的特点，采用平起填筑与临时断面填筑相结合的方法。为加快施工 进度，一般采用平起填筑施工，平起施工有几个优点：减少了接缝、接坡、削坡等工 序，保证了填筑质量；保证有尽可能大的堆石填筑面，利于大机械化的施工；有利于 在以后继续填筑时布置进入防渗料区的施工道路；运输反滤料及过渡料的大型自卸汽 车不横穿防渗料区；有利于减小料界偏差和相邻料平起填筑时的跨缝碾压；均衡坝体 的施工强度。但是，在越来越多的工程实践中，为满足渡汛的要求、分期蓄水提前发 挥效益的要求，均要求施工单位在短时间内大坝上升到某一高程，而受多方面的制约， 全断面填筑不具备可能性，一般均采用临时挡水断面填筑施工方法，在冬雨季，心墙 部位不能进行填筑的情况下只得进行堆石料填筑时也只能进行临时断面的填筑，临时 断面的设计应综合多方面的因素的考虑并通过稳定性复核，在临时断面填筑至设计高 度后，再进行尾两侧坝料填筑，为加快施工进度，在临时断面填筑中，应正确分析临 时断面尺寸与坝体填筑的需要，不可为一味减少临时断面填筑量而影响大型机械的正 常施工，反而达不到经济、快速的目的，在后期的填筑中，接缝、接坡、削坡工作将 增加很多工程量，为保证施工质量，这也是必须要确保施工到位的项目，同时也是填 筑临时断面必须多付出的代价。 5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 坝体填筑施工总程序 （1）坝基上、下游堆石区基础开挖完成经验收后进行坝体填筑施工。坝体填筑前 期，首先进行上下游堆石区基础下的垫层料和水平反滤料及其对应的复合土工膜安装 及堆石区料施工，待河床段心墙区范围基础处理、灌浆廊道混凝土施工完成后，进行 灌浆廊道顶部以下部位粘土心墙及高塑性粘土施工。然后进行正常的坝体全断面填筑， —244— 整体上升至坝顶填筑高程。坝体填筑施工总程序图见图 5-1。 图 5-1坝体填筑施工总程序图 上下游堆石区基础开挖 下游堆石区振冲碎石上游堆石区 （含相应垫 层、水平反滤料） 心墙区基础处 下游堆石区 （含相应垫 层、水平反滤料） 验收合格 廊道混凝土施工 建基面以下水平反滤料及坝基 建基面与廊道顶部间心墙区 坝体全断面填筑到廊道顶部 坝体全断面填筑到 1385.5m （2）心墙区的填筑程序为首先填筑基底水平反滤料，再填筑心墙两侧反滤料，然 后填筑心墙料，每层心墙料与同层反滤料同时碾压，平起上升。每上升 2 层反滤料和 心墙料后上升一层过渡料。上、下游一定范围（宽 30m）堆石料随心墙区一起填筑上 升，心墙区每上升 2 层同时上升 1 层堆石料，依次循环填筑上升。 5.2 坝体填筑单元施工程序 （1）高塑性粘土料区及粘土心墙料区坝体填筑一个单元施工程序见图 5-2。 填筑单元平面测量 转 入 下 一 单 元 填 筑 填筑单元边线测量、放线 进料、卸料 平料、层厚控制 凸块碾碾压 不合格 碾压质量检查、取样 单元验收 基础面验收 土料挖装运 控制土料含水量 图 5-2坝体粘土、高塑性粘土填筑施工程序图 —245— （2）堆石料区、过渡料区及反滤料区坝体填筑一个单元施工程序见图 5-3： 填筑单元平面测量 转 入 下 一 单 元 填 筑 填筑单元边线测量、放线 进料、卸料 平料、层厚控制 补充洒水 碾压 不合格 碾压质量检查 单元验收 基础面验收 填筑料挖装 坝外加水 图 5-3大坝填筑施工程序图 （3）坝体填筑心墙料、反滤料、过渡料、堆石料等衔接部位施工程序 心墙料、反滤料、过渡料和一定范围（30m）的堆石料平起上升。首先进行第 1 层反滤料（铺厚 40cm）和 2 层心墙料（铺厚 40cm）填筑，再进行第 2 层反滤料和 2 层心墙料填筑，然后进行第 1 层过渡料及第 1 层堆石料填筑；第 2 层反滤料和心墙料 与第 1 层过渡料、堆石料一起碾压，依次循环填筑上升。见下图 5-4。 第 1 层反滤料 反 滤 心 墙 下 一 个 循 环 填 筑 填 筑 2 层 过 渡 1 层 （反滤料、心墙料、过渡料）洒水、碾压、验收 第 1 层过渡料 第 2、4 层心墙料 第 2 层反滤料 （反滤料、心墙料）洒水、 碾压、验收 填 筑 一 层 第 1、2 层心墙料 堆石料 （反滤料、心墙料、过渡料、堆石料）洒水、碾压、验收 图 5-4坝体心墙区、反滤区、过渡区、堆石区衔接部位填筑施工程序图 —246— 5.3 填筑实施参数 堆石坝坝体填筑施工参数，是保证坝体填筑质量和进度的基础。碾压试验是填筑 前最为重要的技术参数论证工作，也是确定大坝能否顺利填筑及确保大坝安全的重要 环节，一般而言，在招标文件中或填筑技术要求中，提出的指标是建议性，均要求在 碾压试验中进行复核和验证。碾压试验根据工程类