上库副坝三坝体填筑施工技术论.docx
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上库副坝三坝体填筑施工技术论
惠州抽水蓄能电站上水库副坝三坝体填筑施工技术
摘要：
惠州抽水蓄能电站上水库副坝三为粘土心墙堆石坝，坝轴线采用直线布置北接副坝二，南接垭口三。
合理安排坝体填筑施工工序及各个填筑料的结合部位质量控制为重点与难点，本文主要介绍副坝三坝体填筑的施工技术，对粘土心墙堆石坝的施工具有一定的借鉴作用。
关键词：
抽水蓄能电站粘土心墙堆石坝施工工艺
一、概述
广东惠州抽水蓄能电站装机容量2400MW，位于广东省惠州市博罗县城郊，距广州112km，距惠州市20km，距深圳77km。
枢纽工程由上水库、下水库、输水建筑物、地下厂房洞室群、地面开关站及场内公路等组成。
上水库为范家田水库，位于小金河的上游，处于3条较开阔的冲沟交汇而成的山间盆地之中，由主坝、四座副坝和库周山岭围成。
上库主坝为碾压砼重力坝（左坝头为砼心墙堆石坝），副坝一为砼墙（上游碾压堆石护坡），副坝二、三、四均为粘土心墙堆石坝。
主坝坝顶长156m，最大坝高56.1m；副坝一～副坝四坝顶长分别为104m、169m、167.08m、151.203m，坝高分别为12.76m、39.3m、26.23m、32.1m。
副坝三位于副坝二右侧坳口近东西向的坳口，为粘土心墙堆石坝，坝轴线采用直线布置，近似南北方向，北接副坝二，南接垭口三。
主要工程量为：
垫层粗砂碎石4378m3，过渡料17056m3，反滤料4876m3，上游堆石39694m3，下游堆石16068m3，干砌石5127m3，高塑性粘土1575m3，粘土心墙9394m3，M7.5浆砌石309m3，φ100PVC排水管151m。
其中750m高程以下，垫层粗砂碎石3085m3，过渡料9825m3，反滤料2582m3，上、下游堆石29116m3，高塑性粘土949m3，粘土心墙4856m3。
二、施工布置
1、施工道路
为了副坝三堆石体填筑，拟修建三条施工道路，其中FR1施工道路起点接范家田水库模板堆放场，终点接副坝三上游面右侧，终点高程为740m,主要负责坝体右侧739.8m～745m高程的坝体填筑；FR2a施工道路起点接R1（进拌和站）公路，终点接副坝三下游面坝轴0＋080处，终点高程为743.49m，主要负责743.49m～748m高程的坝体填筑；FR2b施工道路终点接副坝三下游面坝轴0＋040处，终点高程为754.00m，主要负责754.00m～760.00m高程的坝体填筑；FR3施工道路起点接垭口三,终点接副坝三上游面坝轴0＋120处，终点高程为760.00m，主要负责760.00m～767.30m高程的坝体填筑。
施工道路路面宽7m，纵坡不大于12％，随着坝体的上升，施工道路逐步填筑上升。
为便于雨季施工，各施工道路路面均铺填30cm石渣，并碾压密实。
2、风、水、电
副坝三已布置有电源及供水主管，施工时直接从此引接。
施工照明：
坝体填筑料施工为连续施工，晚间进行施工时需保证照明的强度，在岸坡上布置几盏3.5kw的照明灯，供整个工作面照明，在局部适当的位置配置几盏1kw的碘钨灯，交叉照明。
三、工艺流程
1、开挖面验收
坝体堆石料填筑前，必须根据上水库副坝三开挖图逐断面验收合格，开挖面验收合格后才能进行坝体填筑。
2、坝体填筑
坝体填筑包括：
堆石体填筑，粗砂碎石垫层填筑，高塑性粘土、粘土心墙填筑，反滤层填筑，过渡层填筑及干砌石护坡与下游浆砌石排水沟。
坝体填筑应沿坝轴线方向进行，严禁垂直坝轴线方向碾压。
特殊部位如：
两岸接坡结合部位，只能垂直坝轴线方向碾压时，应摊铺成薄层，以蛙式打夯机、振动冲击夯、装载机等碾压。
坝体的各种填筑料应全断面平起施工，跨缝碾压，均衡上升。
心墙必须采取先填反滤料后铺土料的平起填筑法施工，使土料在有侧限条件下碾压密实。
2.1堆石体填筑
2.1.1施工放样
堆石体按迎水面法线方向超填40cm放样。
2.1.2进料
料源采用下库4#渣场和上库0#支洞的洞渣料，堆石料采用进占法卸料。
根据填筑面积和单车方量，控制填筑进料车数和单车铺筑面积，在填筑面两侧挂线（高出建基面或已碾压面80cm）控制松铺厚度，使松铺厚度不超过80cm，按单车石渣铺筑面积3m×3.5m用石灰打点控制局部松铺厚度。
夜间施工时设专人指挥倒车。
堆石料应按每5000m3检测一组颗粒级配。
堆石料级配上、下包络线表
堆石料
d（mm）
5
10
20
40
60
100
200
400
800
上包络线
%
5
12
20
32
40
50
74
100
下包络线
%
2
5
8
12
20
40
68
100
2.1.3摊铺与高程控制
进料完后，以推土机初平，用水准仪测量松铺厚度。
确认松铺厚度未超过80cm后，推土机再次精平。
松铺厚度超过80cm时，应用石灰标出超铺区域及超铺厚度，由施工员负责指挥机械将超铺区域渣料推至低凹处，直到达到要求为止。
2.1.4洒水
洒水量根据《上水库副坝堆石料碾压试验报告》中的成果，按3%~5%的体积比控制。
采用上坝料在坝上洒水的办法，坝上洒水在精平后用洒水车在工作面上洒水。
2.1.5压实
压实机械采用YZ20E压路机，碾压方向平行于坝轴线方向，前进和后退均为1遍，左右两相邻条带搭接宽度为25cm,前后两相邻条带搭接长度大于2m。
碾压时遵循以下原则：
先轻后重，先慢后快，先两侧后中间。
相邻两次压实，相互错位重叠，防止漏压或互不重叠，整个仓面压完一遍之后再重复进行碾压。
碾压速度：
振动碾行走速度不超过2.0～3.0km/h，现场由专人负责指挥以防超碾和欠碾。
碾压遍数：
静碾一遍，再加有振碾压8遍。
2.1.6坝体堆石料压实现场质量检测
坝体压堆石料压实现场质量检测包括：
干密度检测与含水率检测。
堆石料现场密度检测，采用挖坑灌水法。
挖坑灌水法测密度的试坑直径为2000mm,试坑深度为碾压层厚。
堆石料含水率检测，采用烤干与酒精烧干联合法。
只有在干密度与含水率检测合格后，方能进行下层填筑。
2.2粘土心墙（含高塑性粘土）填筑
2.2.1施工放样
为了保证粘土心墙的有效设计厚度按每侧超填5cm施工放样，用台阶法逐层收坡。
2.2.2进料
粘土心墙料源取自Ⅱ6土料场，采用PC200反铲挖掘机挖装，18t自卸汽车运输；高塑性粘土采用购买的博罗龙溪高塑性粘土。
土料先检测含水量，合格料直接运输上坝，不合格料则运至范家田水库内储料场（现模板堆放场），经过处理后再用汽车二次转运上坝。
粘土心墙的铺筑沿坝轴线进行，卸料时采用进占法，汽车不得在已压实土料面上行驶。
汽车穿越粘土心墙的路口段，应经常变换位置，不同填筑层路口段应交错布置，对路口段超压土体应予以处理。
2.2.3土料处理
土料含水率应在施工含率的控制范围内。
若土料含水率偏小应坝面洒水或在储料场加水处理；若土料含水率偏大则应翻晒或掺料处理。
2.2.4摊铺与高程控制
用石灰打点控制每车土料，卸料范围。
进料完后，以推土机初平，用水准仪测量松铺厚度，确认松铺厚度未超过30cm后，推土机再次精平。
松铺厚度超过30cm时，应用石灰标志超铺区域及超铺厚度，由施工员负责指挥机械操作手将超铺区域推至凹陷处直到达到要求为止。
2.2.5压实
压实机械采用YZ20E压路机，碾压方向平行于坝轴线方向，前进和后退均为1遍，左右两相邻条带搭接宽度为25cm,前后两相邻条带搭接长度大于2m。
碾压时遵循以下原则：
先轻后重，先慢后快，先两侧后中间。
相邻两次压实，相互错位重叠，防止漏压或互不重叠，整个仓面压完一遍之后再重复进行碾压。
碾压速度：
振动碾行走速度不超过2.0～3.0km/h，现场由专人负责指挥以防超碾和欠碾。
碾压遍数：
静碾一遍，再加有振碾压6遍。
为利于层间结合，在摊铺下一层前，再用羊角碾以2.0～3.0km/h碾压一遍。
2.2.6粘土心墙压实现场质量检测
粘土心墙压实现场质量检测包括：
干密度检测与含水率检测。
干密度与含水率采用环刀法检测。
只有在干密度与含水率检测合格后，方能进行下层填筑。
2.3垫层、反滤层及过渡层填筑
2.3.1施工放样
垫层与过渡层按设计要求放样，为了保证反滤层的有效设计厚度按每侧超填10～15cm施工放样。
反滤层与过渡层用台阶法逐层收坡。
2.3.2进料
料源采用砂石料场提供的过渡料、反滤料与东江砂。
过渡料与反滤料进料用20t自卸汽车运输，直接上坝，卸料采用进占法。
垫层料由过渡料与粗砂组成，两者掺和比例为1：
1，粗砂采用业主提供的东江砂。
过渡料、反滤料与垫层料装车前应按每200m3～500m3检测一组颗粒级配且每层至少检测一次。
级配检测合格后才能装车上坝。
反滤料、过渡料级配上、下包络线表
反滤料
d（mm）
01
05
1
2
5
10
20
40
60
上包络线
%
5
15
30
50
80
100
下包络线
%
5
95
20
38
53
70
88
100
过渡料
d（mm）
2
5
10
20
40
60
100
200
300
上包络线
%
5
18
30
50
68
80
100
下包络线
%
5
15
25
45
55
70
90
100
2.3.3填筑料处理
反滤料与过渡料填筑前需洒水处理，使之满足施工含水率的要求，洒水采用填筑前在仓面用人工移动橡胶管洒水的方法。
洒水量根据《上水库副坝堆石料碾压试验报告》中的成果，按3%~5%的体积比控制。
垫层料制备：
可采取一层过渡料一层粗砂按比例逐层铺筑，用挖土机立面开采混合方法制备掺和料。
洒水亦采用坝上洒水的办法。
2.3.4摊铺与高程控制
反滤料、过渡料应水平连续铺填在施工图所示的料区内，铺料要近似水平并防止分离或形成空隙，每层铺料厚度不大于30cm。
垫层料每层铺料厚度为30cm，并在上、下游坡面处超填10cm～15cm，碾压后的最终厚度不小于50cm。
高程控制同粘土心墙。
2.3.5压实
压实机械采用YZ20E压路机。
碾压基本要求与碾压速度同堆石料，碾压遍数：
反滤层为静碾一遍，再加有振碾压6遍；过渡层为静碾一遍，再加有振碾压4遍。
2.3.6现场质量检测
反滤层、过渡层与垫层压实现场质量检测包括：
干密度检测与含水率检测，干密度与含水率采用环刀法检测。
只有在干密度与含水率检测合格后，方能进行下层填筑。
2.4.护坡
护坡采用人工干砌块石护坡，坝壳堆石料每上升一层，护坡即上升一层。
护坡石料需选择质地坚硬、不易风化的石料。
砌筑护坡前，应进行坝坡修整，使之符合设计要求。
2.5.结合部处理
粘土心墙、上下游反滤层及过渡层与岩石岸坡接合，必须采用斜面联结，不得有台阶、急剧变坡，更不得有反坡。
对于局部凹坑、反坡以及不平衡的岩面，可用砼补齐，使其成为顺坡。
粘土心墙与岩面结合部位还需刷5mm厚的浓粘土浆，随填随刷，以保证心墙与岸坡结合良好。
2.6.雨季施工
雨季施工时，宜将粘土心墙、上下游反滤层及过渡层与坝壳部分堆石料筑高，以便在雨天继续填筑坝壳堆石料，保持坝面稳定上升。
粘土心墙的填筑面应稍向上游倾斜或中央凸起向上下游倾斜，以利排泄雨水。
粘土心墙雨季填筑应适当缩短流水作业长度，土料应及时平整、及时压实。
降雨来临之前，应将已平整尚未碾压的松土，用振动平碾快速碾压形成光面。
下雨至复工前，严禁施工机械穿越和人员践踏心墙与反滤料。
雨后复工要处理彻底，首先人工清除心墙表层局部积水，并视未压实表土含水率情况，可分别采取翻松、晾晒或清除处理。
含水率超标以及被泥土混杂和污染的反滤料应予以清除。
严禁在有积水、泥泞的坝面上填土。
反滤料与过渡料及坝壳堆石料雨天可继续施工，但须防止料物被泥沙污染。
四、结语
心墙堆石坝是在20世纪40年代以后才有所发展的，其背景是土力学理论和实践的发展，以及大型施工机具的出现，使得在合理工期内完成大量土石方成为可能。
近几十年来，土质心墙堆石坝已逐渐成为世界上高坝建设的主流坝型之一。
心墙堆石坝在我国也发展得非常迅速，惠州抽水蓄能电站上水库副坝三坝体填筑设计合理，施工工艺先进，效果显著，确保了大坝按期下闸蓄水和提前发电，社会效益和经济效益显著
。
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