坝体填筑碾压技术在箐沟水库大坝施工中的应用

（张千军，贵州中核水利水电建设有限责任公司，贵州省贵阳市，550000）

（Zhang Qianjun,GuiZhou Zhonghe Water Construction and Hydropower Construction co.,ltd,Guiyang City, Guizhou Province,550000）

摘要：本文主要介绍堆石坝填筑碾压技术在箐沟水库施工中的成功应用。通过对坝体构成元素分析和填筑料试验结果参数控制，在实践中结合实际情况分区块填筑碾压，严格控制施工程序，尤其是对特殊部位，做到了细致缜密的分析和处理，通过此施工应用提高了施工单位的施工技术应用能力。

Abstract: this paper mainly introduces the successful application of rockfill dam filling and rolling technology in qinggou reservoir construction. Through the analysis of the elements of the dam body and the control of the parameters of the test results of the filling materials, in practice combined with the actual situation of block filling and rolling, strict control of the construction process, especially for the special parts, to do a meticulous analysis and treatment, through this construction application to improve the construction unit's ability of application of construction technology.

关键词：填筑碾压，参数控制，特殊部位处理

Key words: filling and rolling, parameter control, special site treatment

1、工程概况

箐沟水库大坝为混凝土面板堆石坝，Ⅳ等小（1）型工程，水库主要任务是向汪家寨镇提供生活用水，总投资1.98亿。水库正常蓄水位2094.00m，总库容142万m³，坝顶长205.80m，宽8.00m，坝顶高程2097.80m，最大坝高52.50m，大坝上、下游坡比均为1∶1.4。

2018年1月25日坝基开挖验收通过，2018年2月8日开始进行坝体填筑碾压施工，2018年9月30日大坝填筑至2096.4高程，至此坝体填筑完成，坝体开始进入自然沉降期。

2、坝体构成元素

坝体自上游向下游分为盖重层(1B区)、铺盖层(1A区)、混凝土防渗面板、挤压边墙（每层顶宽12cm，高40cm，迎水面坡比1:1.4，背水面坡比1:0.125）、垫层料区(2A区)、特殊垫层区（2B区）、过渡区(3A区)、主堆石区(3B区)、下游次堆石区(3C区)和下游干砌块石护坡。

1A区顶高程2064.0，厚4.0m；1B顶宽4.0m，上游坡1:2.0；2A区垫层料水平宽度3.0m，采用主料场灰岩料经砂石系统破碎、筛选出满足设计级配要求的石料；2B区特殊垫层料水平宽度1.5m，采用主料场灰岩料经砂石系统破碎、筛选出满足设计级配要求的石料；3A区过渡料水平宽度3.0m，采用主料场灰岩料；3B区采用主料场灰岩料，3C区采用主料场灰岩料。具体分布见下图：

3、坝体碾压试验成果参数

坝体填筑现场碾压试验自2018年1月15日开始，2018年1月26结束，委托检测公司参照堆石坝坝体填筑相关技术指标进行碾压试验，填筑料现场碾压试验结果见下表：

填筑料碾压成果参数表

4、坝体填筑规划

（1）坝体填筑规划原则

1）坝体填筑与料场开挖相结合，尽可能使开挖料直接上坝填筑，减少二次倒运工作量。

2）坝体填筑与大坝导流、度汛，统一安排，使填筑施工连续进行。

3）坝体填筑同趾板砼施工结合，使大坝填筑与趾板砼浇筑平行作业、互不干扰施工。

4）在保证按期达到各期填筑计划目标的前提下，使各期填筑强度比较均衡，减少高峰强度与平均强度的差距，避免资源的不合理配置。

（2）坝体填筑单元划分

1）工作面填筑单元划分：单元面积大小，根据施工设备种类、型号和数量而定。单元太小，给车辆卸料、洒水及碾压造成困难；单元太大，给单元循环造成困难，根据以往的工程经验，每层各区料均以1个单元进行控制。

2）填筑单元循环：第一个单元铺料平料，第二个单元洒水碾压，第三个单元质量检查，循环往复。三个环节须衔接有序，若有一个环节衔接不上，就会影响筑坝强度。

5、坝体填筑碾压施工

坝体填筑碾压施工流程如下图所示：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

堆石坝填筑碾压施工流程图

 

（1）基础清理与验收

大坝坝基验收于2018年1月25日完成。2065高程下部趾板混凝土浇筑完成，导流隧洞施工具备通水条件，基坑排水有序，具备坝体填筑条件。

（2）测量放线

在坝体填筑过程中，进行控制的坝体结构线主要有：挤压边墙与垫层料、垫层料与过渡料、过渡料与主堆石料、主堆石料与下游次堆石料以及下游堆石料与干砌块石护坡。为便于坝体结构线施工放样，在坝体填筑前，已根据控制点坐标、大坝轴线桩号填筑面高程等参数建立了数学模型，编制计算程序输入全站仪中。

在实际放样中的放样程序为：

1）根据填筑的部位采用全站仪测量其对应的大地坐标，根据大地坐标计算该部位的桩号，然后根据桩号及填筑高程计算出结构边线的大地坐标。

2）根据计算出的结构边线的大地坐标采用全站仪实际放点。

（3）坝料运输、卸料、铺筑、洒水

1）坝料运输

A.主堆石料、下游次堆石料及过渡料：使用主料场爆破开采料，采用20t自卸车自主料场坝料开采工作面由反铲挖掘机装车再运输至库区坝料填筑工作面；

B.过渡料：主要采用主料场爆破开采料，采用20t自卸车自主料场坝料开采工作面由反铲挖掘机装车再运输至库区坝料填筑工作面，按照碾压试验现场掺和适量的砂及碎石；

C.垫层料和特殊垫层料：主要采用砂石系统所加工料，采用20t自卸车自砂石系统加工现场由装载机将已按相关规范要求混合到位的垫层料或特殊垫层料装车再运输至库区坝料填筑工作面；

D.上坝料的运输车辆均设置标志牌，以区分不同的来料，如运输主堆石区料（3B）的挂上主堆石区料（3B）的标志牌等。

2）坝料卸料

A.主堆石料、下游次堆石料采用进占法为主卸料：起层时按2～3m梅花型间距，采用后退法卸料，推土机平层，填筑面积足够后，车辆在填筑层上采用进占法卸料，细颗粒与大颗粒石料间的嵌填作用，有利于提高干密度，确保填筑质量。大坝填筑碾压方式见下图：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大坝填筑施工示意图

B.垫层料（2A）、过渡料（3A）料采用后退法为主卸料：在已压实的层面上采用后退卸料形成密集料堆，再用挖掘机平料，这种卸料方式可减少填筑料的分离，对防渗、减少渗流量有利。

3）铺料

A.根据大坝填筑料碾压试验成果参数，控制大坝各区料铺料层厚。

B.为准确控制填筑层厚，在大坝左右岸坡测设填筑层高线，坝体中间已填筑的坝面上不同部位设置控制标杆，推土机操作手根据标杆上标识进行平料，在平料过程中，质检员随时检查其铺筑厚度，及时纠偏，铺筑厚度误差不超过±5cm。

C.对于主堆石区推土机平料过程中，出现个别超径石时，由反铲将超径石清理到下游次堆石区填筑面上，经破碎后用作次堆石区填料。

D.对下游次堆石区中出现超径石时，采用液压冲击锤将超径石破碎。

4）填筑料洒水

在碾压前，冬季负温下填筑坝料不洒水，其它时间均进行洒水作业。本工程填筑料洒水主要采用坝面洒的方式。

A.选用11Kv（扬程120米、φ50口径）潜水泵从导流洞出口下游泉点出露水池抽水至坝面，通过人工牵引管道散水。

B.加水量控制：按照批准的碾压试验确定的加水量，根据水泵抽水能力、坝面填筑面积、填筑厚度计算出最佳洒水用时，在水管出口部位加装水表，主要采用洒水时间控制洒水量，使坝料碾压时符合最佳含水量。

（4）碾压作业

1）水平碾压

根据不同坝料，分别采用了不同碾型进行碾压。

A.特殊垫层料、垫层料、过渡料及堆石料均采用25t振动平碾进行碾压；垫层料与趾板相接的不便于平碾碾压的部位，采用HCD125型振动冲击夯（跳起高度40-65mm，冲击能量85/100N·m，前进速度10-13m/min，冲击次数250-750次/分，电机功率3kW，质量110kg，夯板尺寸：300mm×280mm）进行薄层压实。

B.碾压方式沿平行坝轴线方向按进退错距法进行来回碾压，振动碾行进速度控制在2km/h左右，错距宽按下式进行确定：

b=2B/n

式中，B振动碾前轮宽度，n为规定的碾压遍数，b为错距宽度。

碾压时，其起步的碾压条带按规定的碾压遍数来回碾压，一个来回为2遍，之后错距（错距宽为b），在第二条带上碾压2遍（即一个来回），再错距（错距宽为b），如此循环。

C.过渡料及垫层料由于宽度较小，不便于采用错距法进行碾压，其碾压方式采取搭接碾压，即在一条带碾压至规定遍数后，错距形成二碾压条带，第二碾压条带与第一条带搭接20cm左右，碾压至规定遍数。

D.在河床底部不规则部位以及与岸坡接坡段，与碾压方向采取顺坡面走向，确保坝料碾压密实。

E.对于垫层料，在碾压时振动碾碾压至距挤压边墙约30cm处，由测量队对边界线进行放样，并标记，靠近挤压边墙处的垫层料用HCD125型振动冲击夯进行夯实，以确保垫层料压实效果。

F.各填筑料碾压遍数设专人用翻牌方式计数，确保碾压遍数，保证碾压质量。

2）边角部位碾压

特殊垫层料采用了20t静碾碾压，靠近趾板周边缝1m范围，为保护趾板砼，采用HCD125型振动冲击夯夯实。

（5）特殊部位处理

1）坝体分区交界面

A.垫层区与过渡区交界面处理：垫层区、过渡区铺料时按测量放样线先铺填过渡区料，用反铲与人工配合将过渡区滚落到垫层区边的大于15cm以上的块石清除，然后再铺填垫层区料。采用20t自行式振动碾，同时碾压垫层与过渡料，垫层、过渡区料与主堆石区一定范围平起上升。各料区高差最大为40cm。

B.过渡区与主堆石区交界面处理：先铺一层主堆石料，再铺一层过渡料，碾压一层过渡料然后再铺一层过渡料，在铺过渡料前，先将主堆石料上游侧坡面上大于30cm的块石清除到下游侧，使过渡区与主堆石区有一个平顺的过渡。每上升一层主堆石料，上升二层过渡料。第二层过渡料与该层主堆石料同时碾压。

C.主堆石区料与下游次堆石区料交界面处理：由于主堆石区料可侵占下游次堆石区料，因此铺料时，先铺主堆石料，然后再铺下游堆石区料。主堆石料铺料厚度为90cm，下游次堆石料铺层厚度为90cm，因此先铺筑主堆石料，再铺下游次堆石料主堆石料与次堆石料同时上升，然后用振动碾同时进行碾压。

2)坝内层间接缝部位

坝体采用分区填筑，先填筑区与后填筑区之间存在坡面衔接问题。

A.超前填筑过程中，在能采取预留台阶收坡方式进行施工下，尽可能采用台阶收坡法，台阶预留宽度不小于1.0m。

B.相邻区域填筑时，先人工剔除接坡大块径石渣，避免出现架空现象；铺筑层厚同预留台阶高，对后填坝料碾压时，重点对接缝进行骑缝碾压。

C.对于立面上分区所形成的接坡，其预留的临时边坡一般在1:1.5～1:2.0，采用推土机对预留的临时边坡逐渐削坡，并与新填筑层一同碾压。见下图所示：

坝内接坡处理示意图

3）坝体与岸坡接坡部位

靠近岸边地带采用最大粒经不大于300mm的过渡料或小区料铺填，以防出现架空现象。

过渡料宽度为2.0m，铺层厚度为堆石料的一半，采用25T自行式振动碾顺坡进行碾压。在铺筑两层过渡料后开始铺筑堆石料，过渡料与堆石料一并碾压。

4）上坝路与坝体结合部位

坝区内采用坝体相同料区的石料进行分层填筑。填筑质量按相同区料的填筑要求控制。当坝体填筑上升掩盖该路段时，路两侧的松渣采用反铲分层挖除至相应填筑层，一起平料碾压。

坝区外上游侧路段与坝体接触部位，当该路段完成运输任务后，采用反铲挖除，并清理松渣，按坝前挤压边墙要求施工挤压边墙。挤压边墙浇筑完成后，在挤压边墙上游侧采用碎块弃渣填筑上坝道路，挤压边墙下游侧填筑垫层料，垫层料填筑碾压后，铺设跨挤压边墙钢板，挤压边墙两侧填筑高于挤压边墙10cm，以保证跨边墙钢板不会直接接触挤压边墙，达到保护挤压边墙效果。

（6）坝体各分区料填筑碾压施工

1）坝体垫层料区（2A）的填筑碾压

垫层料位于坝体最上游侧，是面板基础。垫层料水平宽3m，铺层厚度40cm。垫层料由砂石加工系统生产。铺料时，先把3A料上游坡面上大于10cm的料清除到下游面。垫层料采用3m³装载机装20t自卸汽车运到工作面卸料，采用挖掘机平料。为保证水平碾压质量，确保水平宽度碾压到位，铺料时每层往上游水平方向超填20～30cm，上游坡面在挤压边墙上设临时挡渣板，拦挡超填部分的垫层料，垫层料必须严格按最佳含水量控制洒水，特别是新生产的垫层料要严格控制加水。每层垫层料与同层过渡料一起碾压。

2）坝体过渡料区（3A）的填筑碾压

过渡料位于主堆石料与垫层料之间，对垫层料起反滤作用。过渡料主要从石料场采用控制爆破开采。加水量按碾压试验确定的参数实施。过渡料水平宽度3m，填筑层厚40cm，采用18t自行振动碾碾压。碾压参数经试验确定并报监理人批准后实施，3A区铺料前，采用反铲配合人工将3B区滚落到3A区及边缘的大于30cm的块石清除，3A区料碾压与同层的2A料同时进行。

3）坝体主堆石区（3B）的填筑碾压

主堆石料是坝体的骨架，主堆石料来源于石料场开采的新鲜灰岩，主要用1.6m³挖掘机挖装，20t自卸汽车运到工作面，采用推土机进行平料，25t振动碾碾压。平料时，在工作面前进方向，每20m放置标志杆，以控制铺料厚度；标志杆有专人负责挪动，当推土机平料前进时，及时向前挪动，并指挥推土机平料，前进法卸料及平料时，大粒径石料一般都在底