某水库大坝工程中的难点分析及应对措施研究

康明敏+李小萌

摘要：本文以成都市某水库主坝工程施工为例，该水库周边地质环境复杂，混凝土面板坝施工质量要求高、施工工期紧、影响因素多。根据现场实际的勘查并结合相关技术规范，研究在混凝土面板堆石坝工程中所遇到的难点，并提出一套适合该工程的应对措施，可为类似水库主坝工程的施工设计提供一定的借鉴作用。

Abstract： In this paper， the main dam construction of a reservoir in Chengdu is taken as an example. The surrounding geological environment of the reservoir is complex， and it has a high demand for the construction quality of concrete face dam， the construction period is tight and there are many influencing factors. According to the actual investigation and combined with the relevant technical specifications， the difficulties encountered in the concrete face rockfill dam project are studied， and a set of suitable measures are proposed to provide reference for the construction design of the main dam project of similar reservoir.

关键词：主坝；堆石坝；难点分析；措施

Key words： main dam；rockfill dam；difficulty analysis；measure

中圖分类号：0TV698.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）20-0100-03

1 工程及地质概况

该水库位于岷江一级支流-西河上游的文井江山区河段，坝址（下坝址）位于四川省成都市崇州市怀远镇青峰岭社区境内青峰岭大桥上游约1.3km处。坝址距上游（库尾）文井江镇约10km，距下游怀远镇约7km，距崇州市约29km，距都江堰市约38km，距成都市区约72km。水库总库容17141万m3，正常蓄水位763.00m，相应库容16312万m3，水库设计洪水位764.33m，校核洪水位764.85m，最大下泄流量2805m3/s，正常运行死水位727.00m，相应库容4928万m3，最低运行死水位695.00m，相应死库容719万m3，调洪库容829万m3，兴利库容11384万m3，应急备用库容4209万m3。

工程位于龙门山断裂带内的中央断裂与山前断裂之间，且靠近前山断裂，属龙门山强烈活动断裂构造区[1]。场址区不存在区域性活动断裂构造。工程区地震动峰值加速度为0.15g，对应的地震基本烈度为VII度，工程场地区域构造稳定性较差。工程所在西河流域属亚热带湿润季风气候区，又处于鹿头山暴雨区向青衣江暴雨区的过渡带。具有气候温和、湿润多雨、四季分明、春秋短、冬夏长、日照偏少、无霜期较长等特点。降雨量具有年际变化大，年内分配极不均匀的特点，雨量主要集中在汛期6～9月，每年夏秋暴雨频繁，大暴雨一般都具有强度大、历时短的特点。

2 施工重难点分析及对策

2.1 大坝施工特点

①混凝土面板坝施工质量要求高、施工工期紧、影响因素多。

混凝土面板堆石坝最大坝高123.0m，对基础和坝体施工质量要求高。大坝填筑计划在从第三年1月开始坝体填筑，第三年9月底坝体全断面上升至695.0m高程，坝体填筑平均高峰强度23.8万m3/月，月平均上升高度5.7m，第四年6月底坝体全断面填筑至坝顶浪墙基础高程764m高程，坝体填筑平均高峰强度23.5万m3/月，月平均上升高度7.7m，且受到多个雨季的影响，坝体的连续、高强度、快速施工，对坝体填筑施工质量提出了更高的要求。

②坝址地形陡峻，边坡安全控制要求高。

大坝位于呈“V”型峡谷，谷底宽约30～45m，河床高程658～662m，枯水期河水面宽6～30m，水深约0.3～2m。坝址区左岸边坡上陡下缓，上部为陡崖，坡角局部达60～80°，下部为阶梯状斜坡，坡角一般30～45°，最大自然坡高约130m。右岸岸坡为阶梯状斜坡，坡角一般3～32°，局部陡坎达50～70°，下部为II级阶地。道路布置困难，其中左岸强风化带表层岩体结构松弛，较破碎，施工过程中高边坡稳定问题突出。

2.2 大坝施工重点、难点分析

①坝体填筑是本工程的重中之重。

李家岩面板堆石坝最大坝高123m，坝轴线全长373m，坝体填筑工程总量为413.2万m3。面板堆石坝是枢纽工程的关键项目，坝体填筑施工质量控制是施工的重中之重。

本工程坝体填筑施工强度高，上坝道路通行量大，填筑持续时间较长。合理规划各期填筑道路是确保填筑强度、控制工程进度与施工成本的关键。

合理进行坝体填筑时段安排，在满足控制性节点工期的前提下，尽量做到均衡生产。

②混凝土面板堆石坝变形控制、混凝土面板防裂是本工程施工的重点、难点。

李家岩水库面板堆石坝最大坝高123m，最长面板为221m，面板宽度为12m和6m两种，大坝轴线长度373m；保证大坝均衡上升、严格控制大坝变形是混凝土面板坝施工的关键问题。施工过程中，需从坝基开挖处理、施工程序、施工进度安排、坝料开采及坝体填筑碾压质量等方面采取强有力的施工技术措施，控制坝体变形的量值和时空分布，以免出现垫层开裂、垫层和面板脱空、面板发生结构性裂缝等问题。

③土石方平衡调配规划是填筑施工的重点。

本工程土石方填筑总量505万m3，料源由尖尖山混凝土人工骨料场、徐家槽堆石料场、正西山土料场、溢洪道进口段边坡及泄洪放空洞进口段边坡开挖料（大坝上游堆石盖重体填筑用料）、四部分组成。料源结构复杂，绝大部分填筑料（413.2万m3）集中在尖尖山及徐家槽料场，运距远（运距为分别为50km与18km），少量的填筑料为溢洪道与引水洞开挖料。如何提高可利用料获取率，科学调配料源、合理规划施工道路，对施工进度、施工成本及施工质量至关重要。

2.3 针对大坝施工重点、难点采取的对策

2.3.1 大坝填筑质量和施工形象保证措施

①控制好料源质量。

根据不同区域填坝料的粒径及级配要求，加强料场管理，对于填筑料分类存放，避免掺混和污染。装料前，现场施工管理人员向作业人员技术交底，装料司机熟悉坝体各区料的质量要求和技术标准。严禁不合格的料装运上坝。设置专职质检员对每车料进行合格确认后放行上坝，有用料挖装部位及运输车辆上设置填筑坝料种类标识牌，避免混装、混运。

②合理规划坝体填筑。

根据工程特性、混凝土面板分期及控制性工程进度要求，合理安排大坝的填筑高程。从第三年1月坝体开始填筑，第三年9月底坝体全断面上升至695.0m，坝体填筑平均高峰强度23.8万m3/月，平均上升高度5.7m。第四年6月底坝体全断面填筑至坝顶浪墙基础高程764m，坝体填筑平均高峰强度23.5万m3/月，平均上升高度7.7m。第四年7～9月为坝体预留沉降期。第四年10～12月在全年围堰保护下施工砼面板，分两期施工，一期面板施工至724.0m，至第五年2月完成二期面板浇筑。

③确保填筑道路的畅通。

填筑道路分左右岸分别布置，经围堰至基坑道路可满足大坝710m以下坝体填筑，大坝710m～755m由右岸2#、3#、4#公路完成，大坝755m～坝顶部分填筑借助右岸永久上坝公路及左岸7#公路与交通洞完成。专门设立管理机构进行路口指挥、协调，设置醒目的交通标识牌，根据路况及车流量及时调整上坝线路，合理分流车辆，控制各路口上坝运输强度，均衡道路通行量，避免道路拥塞。采用视频监控技术，实时监控开采部位、主要交通道路、路口的车流量及车辆运行情况，成立专业道路维护队，加强道路设施的养护，确保运输道路通畅，成立专业机械应急小组，及时处理路面、坝面设备故障。

④采用先进、高效的机械设备，配置充足的施工资源。

设备配置方面将采用目前国内最先进的大功率机械组合，切实做到从设备质量上和数量上均满足施工要求。徐家槽料场开采工程量大，爆破后的石渣料由T320推土机集料，2～3m3挖掘机装15～20t自卸汽车运输上坝。尖尖山料场对该料场实行集中开采，将开采的毛料用T320推土机集料，1.6m3挖掘机装15t自卸汽车运输至枢纽附近的暂存堆场堆放。摊铺设备以T320HP与T220HP推土机为主，碾压设备选用25t和18t振动平碾。

⑤在大坝碾压质量控制方面，引进“BIM碾压质量实时监控与分析系统”利用我国自行研发的北斗全球卫星定位系统，通过高精度差分定位技术及物联网传感技术，实现对碾压填筑施工过程的全方位数字化监控、动态分析与评价。从而为控制施工过程质量、提升工作效率、保障施工安全提供了科学有效的手段。

2.3.2 应对混凝土面板堆石坝沉降、面板裂缝的措施

①高度重视坝内边坡整形施工质量和两岸坝肩部位的填筑质量。严格按设计要求，通过局部挖除、回填混凝土等措施进行坝内边坡整形，特别是趾板基准线下游0.5倍坝高至坝轴线的岸坡区，基岩岸坡严格按照设计坡比进行削坡。确保坝体填筑料级配要求和碾压质量，减少变形梯度。

②对大坝坝体填筑总体齐平上升、预留足够沉降期，混凝土面板进行浇筑，其面板下堆石体满足3个月沉降期要求。

③严格填筑工艺，做好卸料、铺料、碾压工作。根据各料区层厚，在距填筑面前沿4～6m距离设置移动式标杆，同时在推土机上配备激光控制装置控制填料层厚度与平整度，避免超厚或过薄。由专人进行层厚检查，垫层料及砂砾石料采用水平经纬仪进行铺料过程定点测量控制。常规气候条件下，采用在堆石料喷水、上坝道路定点加水和坝面补充洒水相结合的综合洒水方式，进行坝料加水。垫层料、过渡采用15t自卸汽车后退法卸料，18t振动平碾进行碾压。堆石料采用25t自卸汽车进占法卸料，T320推土机铺料，25t振动碾用进退错距法碾压，定点测量控制铺料厚度。

④确保大坝填筑碾压质量，满足坝体堆石压实度标准。在质量控制方面，采用碾压施工“过程控制”和坝体质量检测“最终参数控制”相结合的质量控制方法，除常规的试坑法外，采用大坝碾压GPS实时质量监控系统、填筑质量无损快速检测的附加质量法等技术，实现对碾压遍数、碾压轨迹、行车速度、激振力状态、压实厚度等碾压参数的全过程、精细化、在线实时监控，对施工过程进行在线监测、预警和反馈控制，使施工过程始终处于受控状态，以确保坝体填筑碾压质量、提高施工效率。

⑤重视面板混凝土施工，预防面板混凝土温度和干缩裂缝。优化混凝土配合比，在混凝土中掺加减缩剂、高效减水剂、引气剂、掺合料和聚丙烯纤维，严格控制混凝土塌落度，减小单位用水量。面板钢筋架立筋采用特制“三角板凳”支撑，减少面板与下承层之间的约束。合理配置施工机具，使之相互配套，确保混凝土外在质量，滑模施工连续浇筑，上升速度均衡，减小滑模滑動时的机械损伤。搞好混凝土面板的保温、保湿养护工作，做好混凝土表面早期养护及蓄水前的终生养护，降低外界因素的破坏。

2.3.3 土石方平衡调配措施

①在实施阶段将引进土石方平衡计算机软件系统，对坝料调配进行模拟、演算、动态管理，力求大坝填筑土石方调配方案经济可行、合理可靠。并结合大坝填筑分期分区规划，在充分考虑技术经济指标的情况下，尽可能地提高存料场回采料利用率，最大限度地减少有用料的损耗和料场开采量。②制定严格的挖装、运输、上坝、储存管理办法和实施细则；并充分向作业层进行技术交底，使生产人员清楚有用料施工方法及工艺。③将有用料和弃渣分开挖装及运输，按“先剥离，后开采”的原则施工，在有用料集中的部位，采取中大型挖装设备快速施工。④设置明显的标志牌，标定分区料及流向的回填部位。根据施工图纸或监理人指示，灌浆选用的水泥品种为：普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥，用于回填灌浆的水泥强度等级不低于32.5，用于帷幕灌浆和固结灌浆的水泥强度等级不低于42.5[2]。

灌浆用水符合JGJ63-89第3.0.4条的规定，拌浆水的温度不得高于40℃[2]。

掺合料：在灌浆浆液中如果要掺入砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃等掺合料，各种掺合料质量应符合SL62-94的规定，其掺入量通过试验确定，试验成果报监理工程师审批[3]。

外加剂：水泥浆液中可掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或批准的其它外加剂，各种外加剂的质量符合SL62-94的规定，其最优掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定，试验成果报送监理人，所有能溶于水的外加剂以水溶液状态加入[3]。

3 结论

本文针对成都市某水库主坝在施工设计过程中所遇到的困难进行分析，通过现场实际勘查及结合相关规范提出一系列的防治控制措施。对类似的水库主坝建设设计工程具有一定的指导及借鉴意义。

参考文献：

[1]王二七，孟庆任，陈智樑，等.龙门山断裂带印支期左旋走滑运动及其大地构造成因[J].地学前缘，2001（2）：375-384.

[2]丁威，冷发光，赵文春.《混凝土用水标准》JGJ63-2006解析[J].施工技术，2007，36（4）：92-93.

[3]水利部水电工程技术咨询中心.中华人民共和国行业标准：水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94[M].中国水利水电出版社，1994.