砾石土心墙堆石坝施工技术Word文档格式.docx
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心墙防渗土料的渗透系数小于1×
10-5cm/s,抗渗透
变形的临界坡降大于2.5,其渗透破坏型式为流土;
心墙防渗土料的塑性指数大于8,1
小于20;
压实度达到98%(修正普式击实仪)或100%(普式击实仪),细料含水率高于最优含水率的1%~2%。
3.1.2高塑性粘土料
高塑性粘土料中水溶岩含量小于3%,有机质含量小于2%;
最大粒径小于于2mm,颗粒级配满足设计级配曲线网络图;
高塑性粘土料的渗透系数小于1×
10-6cm/s,抗
渗透变形的临界坡降大于8;
高塑性粘土料的塑性指数大于20;
压实度达到98%(普式击实仪);
高塑性粘土料含水率高于最优含水率的1%~4%。
3.1.3反滤料采用卡尔沟人工砂石加工系统加工成人工骨料。
石料呈粒状颗粒,饱和抗压强度大于50Mpa;
B1、B3最大粒径不大于10mm,小于0.075mm的颗粒含量小于2%;
B2、B4最大粒径不大于100mm,小于1.8mm的颗粒含量小于2%。
B5最大粒径不大于200mm,小于2.5mm的颗粒含量小于2%;
B1、B3区渗透系数大于5×
10-3cm/s,B2、B4、B5区渗透系数大于8×
10-3cm/s,压实后的相对密度大于0.8。
3.1.4过渡料
过渡料采石场开采料,饱和抗压强度大于50Mpa;
最大粒径不大于300mm,最小粒径大于0.1mm,小于5mm的颗粒含量不大于15%。
压实后的孔隙率小于23%。
3.1.5堆石料
堆石料采用弱风化~微风化或新鲜的花岗岩开采的石料。
用于D1、D2区堆石料
的饱和抗压强度大于60MPa,软化系数大于0.8,用于D3区堆石料的饱和抗压强度大于50Mpa;
堆石料的最大与最小边长比不超过4,最大粒径不大于800mm,小于5mm的颗粒含量不大于15%。
四、施工程序
4.1坝体填筑分区及单元划分
坝体从上游至下游的最大底宽约780m,自左岸至右岸最小底宽约178m。
为使坝体填筑各个工序连续施工,在全断面填筑施工过程中必须进行施工作业优化,把施工工作面划分成若干个工作面,形成独立施工区及施工单元,以提高坝面上各类施工机械的使用效率,提高上坝强度。
4.1.1工作面分区及单元的划分
(1)工作面分区
1依据施工作业分区
根据施工总进度控制要求和坝体分期填筑施工区干扰影响,依据施工分期进行施工分区:
a.第Ⅰ期填筑分区(670m~760m高程)的第Ⅰ期填筑分为695m高程以下和695m~760m高程两部分进行分区划分。
在695m高程以下部位,垂直坝体轴线分为上游堆石、心墙(包括上游过渡区、反滤区、土料区)、下游堆石3个条带,在以每上升5m高程沿坝体轴线中点分为左、右2个部分,形成6个大作业区,每个大分区再根据施工需要划分成若干单元;
在695m~760m高程部位,垂直坝体轴线分为上游堆石、心墙(包括上游过渡区、反滤区、土料区)、下游堆石3个条带,在以每上升5m高程沿坝体轴线平均分为左、中、右3个部分,形成9个大作业区,每个大分区再根据施工需要划分成若干单元。
b.第Ⅱ期填筑分区(760m~825m高程)
第Ⅱ期填筑分区(760m~825m高程)垂直坝体轴线分为上游堆石、心墙(包括上游过渡区、反滤区、土料区)、下游堆石3个条带,在以每上升5m高程沿坝体轴线平均分为4个部分,形成12个大作业区,每个大分区再根据施工需要分成若干单元。
c.第Ⅲ期填筑分区(825m~854m高程)
第Ⅲ期填筑分区(825m~854m高程)在以每上升5m高程沿坝体轴线平均分为6个部分,形成6个大作业区,每个大分区再根据施工需要分成若干单元。
2依据填筑料种类分区
在施工作业面分区基础上将坝体填筑石料主要划分为7区,即上游堆石区、上游过渡料区、砾石土心墙料区、反滤料区、下游过渡料区、下游主堆石区、下游次堆石区(730m~810m高程部分),在填筑前按设计图和相关的尺寸范围打桩,画线,洒上石灰作出明显标记,各个填筑区埋设控制桩,严格分开不准混料,采取全断面上升填筑,但各填筑区不可能在同一平面上,砾石土料心墙区与两侧反滤料区同时填筑,反滤料优先于砾石土料填筑,并高于过渡料与堆石料1~2层的高度,各分区铺料、碾压时沿坝轴线方向进行施工。
(2)各施工分区单元划分由于各分区工作面较大,将各个分区依施工设备的品种、型号、数量划分成多个同时施工单元,形成流水作业面。
根据类似工程经验,堆石料区每个单元面积控制在3000~5000m2。
砾石心墙区每个单元面积控制在1000~2000m2,过渡料、反滤料单元依据心墙单元进行划分。
4.1.2施工分区填筑及单元的循环
各个施工分区独立施工,分区内单元循环的原则是:
第一个单元在铺料、平料,第二个单元洒水、碾压,第三个单元取样质检验收后铺料,循环施工。
填筑时各工序之间紧密衔接,分段流水作业,确保层次清楚,避免施工干扰。
4.1.3坝体填筑施工程序
(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,首先进行上游的堆石区D1料和下游堆石区D2料基础下的水平反滤料及其对应的堆石区D2料施工,待心墙区范围基础经验后进行心墙区混凝土防渗墙浇筑及心墙高塑性粘土A2料施工。
心墙区混凝土浇筑与心墙区A1、A2料填筑施工交替进行。
心墙填筑与防渗墙施工至680m高程时,心墙区A1、A2土料填筑与混凝土防渗墙、廊道浇筑施工交替进行,直至防渗墙及廊道混凝土施工完成,然后进行正常的坝体全断面填筑,整体上升至854m高程。
坝体填筑施工总程序图见图2-1。
图2-1坝体填筑施工总程序图
2心墙区的填筑程序为首先填筑水平反滤料,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1层反滤料和心墙料后上升一层过渡料,再上升第2层心墙料和反滤料。
心墙区分别与上、下游一定范围(15~20m)堆石料随心墙一起填筑上升,每上升2层过渡料同时上升1层堆石料,依次循环填筑上升。
坝体心墙区施工程序图见图2-2。
图2-2坝体心墙区施工程序图
(2)坝体填筑心墙料、反滤料、过渡料、堆石料等衔接部位施工心墙料、反滤料、过渡料和一定范围(15~20m)的堆石料平起上升,首先进行第1层心墙料(铺厚40)和反滤料(铺厚30)填筑,再进行第1层过渡料(铺厚60cm)填筑,然后进行第2层心墙料和反滤料填筑,第2层反滤料和心墙料与第1层过渡料一起碾压,依次完成4层反滤料和心墙料及2层过渡料后,再进行第1层堆石料填筑,依次循环填筑上升。
4.2施工准备
4.2.1碾压试验参数确定
(1)大坝填筑施工前,选用有代表性的填筑料,模拟正常填筑施工状况及雨季、冬季施工状况,对坝体各区料进行碾压试验,以确定合理的碾压参数。
(2)碾压试验项目主要是对坝体的各填筑分区石料(砾石土心墙料、反滤层料、过渡料、堆石料)的铺料方式、铺料厚度、振动碾的类型及重量、碾压方式、碾压遍数、碾压速度、铺料过程中的加水量、压实层的孔隙率、干密度、沉降量、压实后级配等进行试验,砾石心墙料、反滤料、过渡料还要进行渗透性试验。
(3)坝体填筑碾压试验在开挖料爆破试验完成后,黑马砾石土料厂土料生产出来后进行。
4.2.2坝体填筑前期准备工作
(1)测绘地形图和横断面图。
(2)坝体或基础中观测设备埋设验收后才能填筑,并做好标记、保护工作。
(3)在最终开挖线以下的所有勘探坑槽、断层带用混凝土回填后再进行填筑。
(4)分区分界线用桩点、标志在左、右坝肩上提前画线标明,各层坝体、坝基回填时,各料区标识采用油漆或白灰画线明晰,以便施工人员掌握和质检人员监督。
(5)做好大坝施工和料场、备料场的联系工作,加强进料的调配。
(6)做好坝料分料工作,设专门人员在坝面和上坝路口处指挥汽车卸料,不合格料严禁上坝。
(7)运输各种不同坝料的车辆,必须用明显的标记加以识别。
(8)坝面作业的各种操作人员在施工前进行施工技术、施工规范、质量控制标准要求等有关培训工作,以掌握对坝体各填筑区的层厚、粒径、碾压遍数等参数,做到人人心中有数。
(9)层面或基础经验收合格后才能进行填筑。
4.3大坝填筑施工工艺
4.3.1上坝料运输与卸料
(1)上坝料运输
1运输设备
a.堆石料:
开挖采用3m3、4m3、6m3挖掘机;
运输采用20t、32t自卸汽车;
b.过渡料:
开挖运输同堆石料;
c.反滤料:
开挖采用3m3、5m3装载机装车;
运输采用20t自卸汽车;
d.高塑性粘土料:
采用3m3挖掘机挖装;
e.砾石土料:
采用皮带机及3m3挖掘机挖装;
2运输控制措施
a.运输道路的交叉路口,有专职人员指挥、调度、统计运输车辆。
b.上坝料的运输车辆均设置标志牌,以区分不同的料区,如运输上游堆石料的挂上(D1料)的标志牌等。
c.反滤料、过渡料、心墙土料运输使用的车辆相对固定,并经常保持车厢、轮胎的清洁,防止对填筑区料源污染;
运输过程中对反滤料采取措施防止颗粒分离;
运输过程中保持湿润,卸料高度加以限制。
(2)上坝料卸料
大坝填筑卸料方案主要有进占法和后退法卸料。
1进占法卸料:
自卸汽车行走平台及卸料平台是该填筑层已经初步推平但尚未碾压的填筑面,料物卸在该平台的前沿,再由推土机将料物推至已碾压验收的填筑面上。
优点:
推土机平料时,料物由高往低处滚落,使颗粒较大的石料落在填筑层下部,细颗粒料在填筑层的上面,这有利于工作面的推平整理,提高碾压质量;
同时,细颗粒与大颗砾石料间的嵌填作用,有利于提高干密度。
缺点:
自卸汽车及推土机行走在未经碾压的平台上,对车辆的轮胎及推土机链轨磨损严重。
2后退法卸料:
自卸汽车行走平台是已经验收碾压的填筑面,料物卸在已碾压验收的平台上,再由推土机推平。
自卸汽车在已碾压过的平台上行走,轮胎磨损较小。
推土机平料时,颗粒大的石块容易上浮,难以推平,造成工作面凸凹不平。
大块石的尖角突出,使振动碾行走时跳跃,尖角周围不易压实。
3卸料方案选择
a.对于堆石料、过渡料、砾石土料填筑卸料主要采用进占法选择进占法施工,有利于加快施工进度,确保填筑质量。
卸料质量控制主要在以下三个方面进行,首先料堆卸在未碾压层平台的前沿150cm以内,严禁直接倒在已碾压的平台上;
其次料堆的间距根据铺料层的厚度确定,过密则增加推土机工作量且难以推平,过稀又需要二次补填;
再其次自卸汽车卸料倒车时,有专人指挥,以保证料物的合理位置。
b.反滤料、高塑性粘土填筑卸料主要采用后退法即在已压实的层面上后退卸料形成密集料堆,再用推土机平料。
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。
4.3.2上坝料铺料与整平
在推土机平料过程中,对堆石料将超径石剔出推至填筑面前方20m之外,由装载机运至坝面上指定地点集中存放,一部分直接用于坝后坡干砌石的砌筑,一部分用冲击锤解小;
过渡料的超径石用反铲挖起,用装载机运输到堆石区;
反滤料的超径石用反铲挖起,用装载机运输到过渡区。
4.3.3碾压
(1)振动碾行走方向:
与坝轴线平行;
(2)振动碾行走速度:
2~3km/h;
(3)碾压方法:
主要采用进退错距法(碾轮宽/碾压遍数)。
(4)特殊区域碾压填筑体特殊区域的碾压包括:
高塑性粘土料区与混凝土防渗墙、廊道接缝部位;
心墙料区与反滤料区交接部位;
反滤料区与过渡料区交接部位;
填筑体分期分块接缝处;
两岸坝肩接头区。
1高塑性粘土料区与混凝土防渗墙、廊道接缝部位在靠近混凝土部位采用振动夯板夯实;
同时,采用蛙式打夯机和手扶式振动碾辅助压实。
2心墙料区与反滤料区交接部位在心墙料区采用凸块碾碾压,反滤料区采用自行振动碾碾压,接触部位采用振动平碾碾子的行驶方向平行界面;
3反滤料区与过渡料区交接部位采用自行式振动碾骑缝补碾;
4填筑体分期分块的接缝在靠近分期分块的接缝处边缘1~2m宽范围虽经过碾压但达不到设计要求的,必须利用反铲,将接缝1~2m宽的渣料扒到待铺料的填筑面上,与该填筑层一起水平碾压。
为确保接缝处的干密度达到设计要求,接缝扒料范围加碾2~3遍。
5大坝两岸坝肩接头区必须依据设计要求采用较细填料,使用25t自行碾沿坝肩碾压,碾压不到的部位辅以手扶式振动碾及振动夯板碾压。
(5)水平碾压的质量控制
a.振动碾的滚筒重量、激振频率、激振力满足试验确定的要求;
b.振动碾在使用过程中,每15d测定一次激振力和激振频率;
c.振动碾行走工作时速度控制在2.0~3.0km/h;
d.必须按规定的错距宽度进行碾压,错距宽度宁小勿大,操作手经常下车检查,质检人员经常抽查;
e.一个填筑单元的起始碾压条带(一个滚筒宽度)加碾6遍以上,确保满足设计要求。
4.3.4坝体心墙区的施工
(1)施工分层及分区
由于在心墙区670~695m高程的填筑与防渗墙及廊道混凝土浇筑施工存在相互制约、相互影响,科学合理组织施工是坝体一期填筑进度及强度的保证。
根据心墙区料分布的特点,大坝心墙区共分4类填筑区:
第一类范围在670~675m高程,心墙区内有高塑性粘土料、反滤料及混凝土防渗墙;
第二类范围在675~688.5m高程,心墙区
内有高塑性粘土料、砾石土料、反滤料及混凝土防渗墙和混凝土廊道;
第三类范围在
688.5~695m高程,心墙区内有高塑性粘土料、砾石土料及反滤料;
第四类范围在695m高程以上,心墙区内有砾石土料及反滤料;
心墙区695m高程以下沿坝轴线从左至右分为2个填筑区:
第一填筑区为坝纵0+275以右、第二填筑区为0+275以左。
坝体心墙区填筑施工见图2-3,心墙区695m高程以下填筑施工分区见图2-4。
图2-3坝体心墙区填筑施工分类示意图
第一填
筑区
第二填
图2-4670~695m心墙区填筑分区施工示意图
(2)各类型心墙区填筑施工程序
①第一类心墙区(670~675m高程)填筑施工
第一填筑区在防渗墙浇筑(1.2m或2.4m)完成后,开始进行心墙区的填筑施工,同时进行第二填筑区混凝土防渗墙浇筑施工。
该部位心墙区料全部为粘土料。
填筑顺序为先进行第一层粘土料两侧反滤料(B3、B4)填筑,反滤料填筑时,先铺填外侧的B4料,再填铺内侧的B3料,填筑过程中,两防渗墙之间高塑性粘土料与心墙外的高塑性粘土料(A2)同时铺料、碾压,使混凝土两侧墙体受力均匀,保证防渗墙免遭挤压破坏。
第一层反滤料和粘土料填筑完成后,即进行第一层反滤料外侧的过渡料填筑,然后进行第二层反滤料和高塑性粘土(A2料)的填筑。
这样可以保证反滤料宽度满足设计要求,达到减少反滤料浪费的目的。
第一层反滤料与粘土料同时碾压。
第一层过渡料与第二层反滤料和粘土料同层碾压。
在完成第一填筑区施工后,用同样的方法进行第二填筑区施工。
依次循环填筑上升。
②第二类心墙区(675~688.5m高程)填筑施工第二类心墙区料有高塑性粘土料和砾石土料。
其施工工艺与第一类心墙区的相似。
即第一填筑区防渗墙混凝土浇筑后,开始进行第一填筑区心墙料两侧反滤料、过渡料及心墙土料填筑施工,同时进行第二填筑区混凝土防渗墙浇筑施工。
填筑顺序为先进行第一层心墙料两侧反滤料(B3、B4)填筑,再进行同层高塑性粘土区两侧砾石土料(A1)填筑,和同层高塑性粘土料(A2)填筑。
填筑高塑性粘土料(A2)过程中,两防渗墙之间高塑性粘土料(A2)与心墙外的高塑性粘土料(A2)同时铺料、碾压,使混凝土两侧墙体受力均匀,保证防渗墙免遭挤压破坏。
第一层反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑完成后,再进行第一层过渡料填筑,然后进行第二层填筑反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑。
用同样的方法进行第三、第四层反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑和第二层两侧过渡料填筑。
此时第二填筑区混凝土防渗墙已浇完,紧接着进行第二填筑区心墙部位反滤料、砾石土料、高塑性粘土料、过渡料填筑,填筑程序、方法与第一填筑区相同。
同时进行第一填筑区下一层混凝土防渗墙浇筑。
依次循环填筑上升。
达到680m高程后,防渗墙与廊道混凝土浇筑同时进行,混凝土浇筑与心墙填筑交替进行。
廊道与上下游防渗墙之间的高塑性粘土料主要采用5m3或3m3装载机送入工作面。
3第三类心墙区(688.5~695m高程)填筑施工
第三类心墙区(688.5~695m高程)的填筑施工,因没有混凝土施工影响,两个填筑区可同时施工。
其填筑顺序为先进行第一层心墙两侧反滤料(B1、B2、B3、B4)填筑,再进行同层高塑性粘土区两侧砾石土料(A1)填筑,然后进行同层高塑性粘土料(A2)填筑。
第一层反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑完成后,再进行其两层两侧第一层过渡料填筑,然后进行第二层高塑性粘土料、砾石土料、反滤料、填筑。
依次循环填筑上升。
4第四类心墙区(695m高程以上)填筑施工
第四类心墙区(695m高程以上)只有砾石土料、反滤料、和过渡料。
其填筑顺序为先进行第一层两侧反滤料填筑,再进行第一层砾石土料填筑,然后进行第一层过渡料填筑,再进行第二层反滤料填筑和第二层砾石土料的填筑。
依上方法进行第三、第四层砾石土料、反滤料和第二层过渡料的填筑,依次循环填筑上升。
4.4大坝填筑施工方法
4.4.1心墙防渗土料填筑
心墙防渗土料包括高塑性粘土料和砾石土料。
高塑性粘土位于河床廊道四周和岩坡混凝土板、和砾石土心墙底部的廊道、混凝土防渗墙周围。
砾石土心料位于坝轴线上、下游侧,是坝体防渗的主要材料。
(1)铺料与平料
①高塑性粘土铺料采用后退法施工,砾石土料采用进占法施工,利用20t自卸汽车从料场运至施工部位卸料,推土机平料。
②河床基础经验收合格后根据坝体填筑总体规划,分单元从最低处开始填筑高塑性填粘土料。
在心墙与河床覆盖层、两岸坡或岸坡混凝土板接触部位依据设计要求铺设高塑性粘土接触层(带)。
在心墙底部670m~675m高程填筑料高塑性粘土料,在675m~695m高程填筑料为高塑性粘土料和砾石土料。
在填筑混凝土防渗墙部位,墙身两侧同时进行铺料碾压,使墙身两侧平衡上升。
砾石土料填筑时对砾石集中的土料采用装载机进行挖除处理。
填筑工作面铺料时略向上、下游倾斜2~3%,,以利于
填筑面排水。
3心墙防渗料从第二层填筑开始,其与两岸接触的高塑性粘土接触带先于同层土料进行铺筑。
与心墙接触的基岩或混凝土表面在铺填高塑性粘土料前先清理干净,并采用人工涂刷一层厚3~5mm的浓粘土浆,以利坝体与基础之间的粘合。
4雨后表层土料须晾晒至控制含水量或局部清除干净后,再铺筑上层新土,如土层因含水量大或超碾原因造成“弹簧土”与剪切破坏时,新铺土前必须清除。
为便于施工期排雨水,雨前将填筑面表层松土压实,必要时采取其它保护措施,以免造成雨水泥泞。
5推土机平料时,根据铺土厚度计算出每车土料铺开的面积,以便在填筑底面上均匀卸料,随卸随平,并用插钎法随时检查。
对超厚部位采用人工配合装载机进行清理,对岸边接头及土料与反滤料交界处,则辅以人工铺土。
(2)碾压
1铺料完成后检查达到铺料厚度后进行碾压。
碾压设备主要采用18t凸块振动碾,平行坝轴线方向进行,对于靠近岸坡和建筑物附近边角部位大型设备无法进行碾压的部位采用手扶式振动碾或平板振动器薄层夯实。
为保证压实质量,在相临单元或填筑料接触部位每填筑3层,凸块振动碾补压3遍。
同时配以蛙式打夯机加强边角部位的夯实。
2交界面时,相邻两段交界处交界坡面不小于1∶3,重迭碾压宽度不小于80cm,分界线在立面上错开,错开宽度不小于100cm。
3在靠近两岸的粘土接触带和防渗墙内部压完成后,为确保碾压质量,用满载运料自卸汽车或装载机沿岸坡或防渗墙方向进行压实。
(3)土料的雨季和冬季施工
①雨季施工的一般原则是晴天抢填土料,雨天填坝壳。
在做好天气预报的同时,要做好防雨准备,注意土场及坝面排水。
雨天和雨后一定时间内,禁止机械和人员在已碾压的土面上行走。
雨后复工时,第一层采用薄层铺筑碾压,以免因雨后清淤造成局部坑洼部位填土的超厚,待大面积填平后,再恢复正常的回填。
②入冬前,加强排水和防冻,选择含水量适宜和向阳、背风的开采掌子面的土场。
4.4.2反滤料填筑反滤料包括心墙上、下游侧反滤料和心墙下游堆石底部水平反滤料。
(1)坝基水平反滤料
①坝基反滤料厚度为2m,分6层进行填筑施工。
②坝基反滤料施工采用20t自卸车用后退法卸料,推
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