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大坝填筑施工

第11章大坝填筑施工

11.1概述

11.1.1主坝坝体结构及主要工程量

街面水电站大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶长度500.5m，宽10m，坝顶高程294.5m，最大坝高126m。

大坝上游面坡度为1：

1.4，下游面设为4条斜马道，大坝下游面综合坡度为1：

1.4。

坝顶上游侧设防浪墙，防浪墙顶高程为295.7m。

坝体填筑材料分成垫层区（ⅡA区）、过渡区（ⅢA区）、主堆石区（ⅢB区）及下游次堆石区（ⅢC区）。

垫层区及过渡区坡度均为1：

1.4，水平宽度均为3m。

过渡层下游侧为主堆石区，主堆石区上游坡度1：

1.4，下游坡度1：

0.25。

为了提高料场的利用率，充分利用开挖弃渣，在主堆石区下游侧设次堆石区。

次堆石区上游坡度1：

0.25，下游平均坡度1：

1.4。

坝下游面设水平宽为1.0m的干砌块石护面层。

周边缝下设特殊垫层区（ⅡB区），上游225.00m高程以下设砂性粘土铺盖区（ⅠA区）和石渣护面（ⅠB区）。

主坝坝后布置混凝土量水堰，长度约50.2m，堰高16.3m，顶宽4m，兼作下游围堰。

坝体填筑总量为331.85万m3（包括上游砂性粘土防渗体），各区填筑工程量见表11-1-1。

大坝坝体填筑工程量表

表11-1-1

序号

填筑区名称

单位

工程量

备注

1

垫层料（ⅡA）

m3

106569

水平宽3m

2

周边小区料（ⅡB）

m3

5177

3

过渡料（ⅢA）

m3

169073

水平宽3m

4

上游主堆石区（ⅢB）

m3

1882337

5

下游次堆石区（ⅢC）

m3

925972

6

砂性粘土铺盖（ⅠA）

m3

46710

7

石渣护面（ⅠB）

m3

152767

8

干砌块石护坡

m3

27013

水平宽1.0m

9

浆砌块石护坡

m3

2360

水平宽1.0m

10

混凝土挤压边墙

m3

15004

合计

m3

3318500

11.1.2坝体分区技术要求

招标文件对坝体各区填筑材料技术要求见表11-1-2。

坝体填筑材料分区技术要表表11-1-2

材料分区

材料

Dmax（mm）

D<5mm

P（%）

D<0.1mm

P（%）

设计干密度（g/cm3）

渗透系数

cm/s

孔隙率

n（%）

碾压层厚（cm）

碾压遍数

加水量

垫层区（ⅡA）

人工破碎及筛分后的砂岩料

80mm

35%~45%

4%~7%

≥2.27

1×10-2~

5×10-4

17%

40

6~8

5~7%（体积比）

周边小区料（ⅡB）

人工破碎及筛分后的砂岩料

<40

35%~45%

4%~7%

≥2.27

1×10-2~

5×10-4

17%

20

6~8

7~10%（体积比）

过渡区（ⅢA）

洞渣料、5#石料场开挖料

400

/

<5%

≥2.23

1×10-1

18.6%

40

8~10

堆石体积

的10~20%

上游主堆石区

（ⅢB）

建筑物开挖料和5#、1#石料场料

800

/

<5%

2.19

/

20%

80

8~10

堆石体积

的10~20%

下游次堆石区

（ⅢC）

建筑物开挖料和5#、1#石料场料

800

/

/

2.18

/

20.5%

80

8~10

堆石体积

的10~20%

上游砂性粘土铺盖（ⅠA）

过筛的冲积砂或人工粉细砂组成

1.0

/

10%~20%

/

/

/

30

/

3~5%（体积比）

上游石渣护面

（ⅠB）

建筑物开挖中的土石混合料

/

/

/

/

/

/

30

/

3~5%（体积比）

11.2坝体填筑规划及进度安排

11.2.1坝体分期填筑规划

本工程最大坝高126m，坝体填筑总方量为331.85万m3，根据招标文件施工总进度计划安排要求在2004年10月下旬截流，大坝填筑施工从2004年11月中旬开始，到2005年4月30日前达到EL216m以上临时挡水度汛高程，到2006年5月1日前一期面板浇筑完成具备导流洞下闸蓄水条件，同时要求每期面板混凝土浇筑前坝体有3个月以上的预沉降期，按照技术上可行、经济上合理的原则，将大坝填筑分成四期五个阶段填筑：

Ⅰ期坝体填筑——2004年11月10日至2005年3月31日，共4.7个月，大坝全断面填筑到EL216m高程，挡200年一遇全年洪水标准，填筑工程量102.3万m3，平均填筑强度21.8万m3/月。

由于大坝前期填筑受河床段趾板施工影响，不能全断面填筑，考虑在大坝中后部区域先填，坝前区预留60m范围在趾板混凝土浇筑完成后跟进填筑，因此又把Ⅰ期坝体填筑划分成两个阶段，第一阶段为2004年11月10日至2004年12月31日，大坝中后部填筑到EL190m高程，填筑工程量约28万m3，月填筑强度16.5万m3/月；第二阶段为2005年1月1日至2005年3月31日，大坝全断面填筑到EL216m高程，填筑工程量约74.3万m3，月填筑强度24.8万m3/月。

Ⅱ期坝体填筑——2005年4月1日至2005年9月30日，共6个月，坝体全断面填筑到EL266m高程，具备一期面板混凝土浇筑条件，填筑工程量161.25万m3，平均填筑强度26.9m3/月。

Ⅲ期坝体填筑——2005年10月1日至2005年12月31日，共3个月，坝体全断面填筑到EL290m高程，填筑工程量43.9万m3，平均填筑强度14.7万m3/月。

Ⅳ期坝体填筑——2006年7月16日至2006年9月30日，共2.5个月，坝顶静碾区填筑，填筑工程量15500m3。

坝前砂性粘土及护面石渣填筑——2006年2月20日至2006年3月25日共35天，进行坝前砂性粘土铺盖和石渣保护填筑，填筑工程量19.95万m3，月填筑强度18万m3/月。

坝体分期填筑规划详见（《坝体分期填筑规划》表11-2-1）、（《坝体分期填筑规划图》JM02DB/C1-22）。

11.2.2施工进度安排

根据施工总进度计划坝体填筑工程主要施工项目进度安排如下：

2004年11月10日开始大坝填筑，至2005年3月31日完成大坝Ⅰ期临时度汛高程填筑，2005年9月30日前坝体全断面填筑到266m高程，2005年12月31日大坝填筑到顶，坝后坡砌石随坝体填筑而同步上升。

大坝上游面挤压边墙混凝土施工与坝体填筑穿插进行，坝前砂性粘土及保护石渣填筑在2005年3月25日前完成，具体安排及填筑强度情况详见：

大坝填筑进度计划及强度曲线表11-2-2。

坝体分期填筑规划表表11-2-1

序号

填筑分期

时段

工程面貌

工程量

（万m3）

历时

（月）

平均强度

（万m3/月）

1

Ⅰ期填筑

2004.11.10~2004.12.31

大坝中后部填筑到190m高程

28

1.7

16.5

2005.1.1~2005.3.31

大坝全断面填筑到216m高程

74.3

3

24.8

2

Ⅱ期填筑

2005.4.1~2005.9.30

大坝全断面填筑到266m高程

161.25

6

26.9

3

Ⅲ期填筑

2005.10.1~2005.12.31

大坝全断面填筑到290m高程

43.9

3

14.7

4

Ⅳ期填筑

2006.7.16~2006.9.30

坝顶静碾区填筑

1.55

2.5

0.62

5

坝前砂性粘土铺盖填筑

2006.2.20~2006.3.25

坝前砂性粘土铺盖填筑

19.95

2

18.0

合计

331.85

说明：

进入坝体高峰期填筑后，施工干扰因素相对较少，施工不均匀系数按1.3考虑，最高填筑强度约为35万m3/月。

大坝填筑施工进度计划及强度曲线表11-2-2

项目名称

工程量

（万m3）

工期

（天）

2004

2005

2006

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

坝体中后部填筑到190m

28

50

大坝全断面填筑到216m

74.3

90

大坝全断面填筑到266m

161.25

184

大坝全断面填筑到290m

43.9

92

混凝土挤压边墙施工

1.5

365

坝下游砌石护面施工

2.94

366

坝前砂性粘土填筑

4.67

35

坝前护面石渣填筑

15.28

35

坝顶静碾区填筑

1.55

77

大坝填筑强度曲线

（万m3/月）

11.3填筑道路规划及坝料运输

11.3.1大坝填筑道路规划

11.3.1.1施工道路布置

街面水电站大坝高126m，坝后设有6.5m宽的永久“之”字形道路，坝体填筑总方量331万m3，主要料源有：

储备在库区内枢纽建筑物前期的开挖可利用料、下游位于右岸上坝公路边的1#、2#石料场、左岸下游文江溪内的5#主料场、溢洪道及地下厂房的开挖料、上游库区的6#备用料场等，其中主要料源来自左岸下游文江溪内的5#主料场，建筑物开挖料尽可能使用，其他三个石料场作为备选料场，必要时使用，上游库区的6#石料场暂不考虑使用。

根据施工总进度计划安排，大坝一、二期的填筑强度较高，其中2005年1月至9月连续9个月要求持续保持高强度填筑，月填筑强度达到26.9万m3。

考虑施工不均衡系数，高峰月填筑强度约为35万m3，上坝道路规划除要充分考虑各料源的上坝便利外，重点要保证高峰期的填筑强度需要，坝外上坝填筑道路拟规划布置7条主要施工道路，其中上游4条，下游3条，各条道路的分布及规划如下：

一、下游填筑道路布置

1、左岸下游205线：

从5#主料场经溢洪道出口205m高程平台接坝后“之”字形道路的205m高程接口，并从205m高程接口处沿左岸岸坡修一条道路一直通到基坑底部，该道路为大坝主要填筑道路，使用期贯穿于坝体填筑的全过程。

2、左岸下游235线：

从205线分叉跨过溢洪道反弧段，接坝后“之”字道的235m高程转弯处，该道路前期作为溢洪道陡槽段开挖出渣用，在大坝填筑到EL235m高程后开始起用，时间约为2005年5月分，先把溢洪道反弧段混凝土浇筑完成后，架钢梁桥跨过溢洪道顶部接通该道路，作为从5#主料场至坝体EL235m高程以后填筑的上坝道路，该道路接通后可缩短从主料场上坝约300m的运输距离，并与下层205线形成循环线，减轻完全靠坝后“之”字道上坝的运输压力，对保证坝体中部的高强度填筑有较大的作用。

3、右岸下游205线：

从地下厂房交通洞出口修一段道路接到右岸坝后205m高程，通过坝后205m高程的马道连通左右岸，该道路主要作用是使地下厂房的开挖石渣直接上坝填筑，并保证5#主料场的施工物资供应。

4、右岸260线：

从右岸上坝公路接一条道路接坝后260m高程的“之”字形道路上，供大坝260m高程以上填筑从1#、2#石料场取料上坝用。

二、上游填筑道路布置

1、上游右岸190线：

从库区1#中转料场至右岸上游190m高程已有现成的沿江道路，该道路在右岸趾板基础开挖后中断，架一座跨趾板桥接通并修一条斜坡道通到基坑底部，该道路作为1#中转料场石料上坝填筑使用。

另外从右岸190线经上游围堰降至坝前170m高程，该道路与坝体填筑无关，供坝前砂性粘土石渣铺盖填筑使用。

2、上游右岸216线：

从人工砂石料场沿右岸岸坡修一条道路通右岸上游216m高程，架一座跨趾板桥接通并沿右坝肩修一条斜坡道通到坝内约200m高程（大坝上游区填筑到190m高程时下游区的填筑高程约为200m高程），把190m的趾板桥翻到216m高程，主要供垫层料运输使用。

3、上游右岸240线：

从216线叉一条路通右岸上游240m高程，架一座跨趾板桥接通并沿右坝肩修一条斜坡道通到坝内约216m高程，供该高程区域垫层料运输使用。

11.3.1.2道路标准及特性

主要施工道路设计路面宽度：

从5#主料场至左岸下游205线及235线为主要运输道路，路基宽8.5m，路面宽7.5m，最大纵坡控制在11%以内；其他场内道路路面宽7m，最大纵坡控制不超过13%。

路面结构均为泥结石路面。

主坝填筑施工道路布置一览表

表11-3-1

序号

道路名称

道路起止点位置

道路长度（m）

路面宽度（m）

最大坡度（%）

1

下游左岸205线

左岸文江溪5#主料场~左岸下游205接口~基坑170m高程

1300

7.5

11

2

下游左岸235线

左岸下游205线~跨过溢洪道反弧段~坝后235m高程

300

7.5

11

3

下游右岸205线

右岸下游沿江道路~厂房交通洞出口~右岸坝后205m高程

160

7.0

11

4

下游右岸260线

右岸下游上坝公路~坝后160m高程

250

7.0

11

5

上游右岸190线

右岸上游中转料场~坝前190m高程

1200

7.0

11

6

上游右岸216线

右岸上游砂石料场~坝前216m高程~坝内200m高程

700

7.0

13

7

上游右岸240线

右岸上游砂石料场~坝前240m高程~坝内216m高程

1200

7.0

13

11.3.1.3坝内斜坡道的设置

本工程趾板区地质条件较差，趾板施工工作量较大，而且大坝前期的填筑强度较大，为保证大坝一期度汛面貌按期完成，在河床段趾板施工的同时安排坝后区填筑同步进行（坝前区预留60m），因此，在坝前和坝后两个区域形成高差，最大高差控制在20m以内，为确保坝内各区道路畅通，满足后填区道路需要，在先填区的上游面设置“之”字形坝内斜坡道，二期以上坝体保持全断面均匀上升，不设斜坡道。

坝体内运输斜坡道的水平宽度不少于7m，最大纵坡不大于10%，特别困难地段不陡于12%，斜坡道的边坡不得陡于1：

1.4；坡道处的堆石料应符合所在区的坝料要求，随坝体上升找平过程中，坡道侧面未压实的堆石料须挖除，使该堆石体与后填筑的堆石体一并压实成符合设计要求的整体。

11.3.1.4上游进坝跨趾板桥的设置

为满足库区内中转料场的石料和大坝垫层料上坝填筑需要，缩短运距，拟在大坝右岸上游面190m、216m、240m高程处或附近合适部位设置进坝跨趾板桥，具体位置宜选择在趾板相对较为平缓，岸坡处理工程量相应不会过大的部位。

趾板桥采用钢栈桥，按20吨自卸车通行设计，由4榀组合钢桁架组成，桥面净宽4.5m，跨度12~14m，单车道，桥面结构为20×20cm方木，方木与方木之间采用蚂蝗钉连接，桥墩采用浆砌块石结构。

11.3.2填筑运输道路及坝料运输

11.3.2.1大坝Ⅰ期（216m高程以下部位）填筑道路

大坝Ⅰ期（216m高程以下部位）填筑量约102.3万m3，填筑道路主要有两条：

一条从5#主料场经左岸下游侧205线上坝，前期修斜坡道通到基坑内，坝体填筑到205m高程以上，从坝后“之”字道上坝；另一条从大坝上游中转料场（包括左岸溢洪道开挖料）经右岸上游190线上坝，把中转料场的多余的储备料（预留10万m3用于垫层料加工）尽可能使用完，大坝上游面填筑到190m高程后，把跨趾板桥翻到216m高程，改从上一层道路上坝，坝前和坝后两区的填筑高差采用坝内斜坡道连接。

道路布置详见《大坝开始填筑施工道路布置图》（JM02DB/C1-23）、《大坝预填筑施工道路布置图》（JM02DB/C1-24）、《大坝Ⅰ期填筑施工道路布置图》（JM02DB/C1-25）。

11.3.2.2大坝Ⅱ期（216m~266m高程部位）填筑道路

大坝Ⅱ期（216m~266m高程部位）填筑量约161.1万m3，月填筑强度26.9万m3/月，填筑道路有5条：

从5#主料场经左岸下游侧205线、235线上坝，该两层道路承担了绝大部分上坝填筑运输任务，前期从205线经坝后“之”字形路上坝，当大坝填筑到235m高程以后，从235线上坝，205线返回形成循环道，解决上坝强度高与坝后“之”字道路面宽度不足的矛盾；另外从地下厂房交通洞出口修一段路接坝后“之”字路，用于地下厂房开挖料直接上坝，上游右岸从砂石料场有一条路通坝上游240m高程架趾板桥通到坝内，用于大坝垫层料及库区中转料场中多余的填筑料上坝填筑；当大坝填筑到260m高程以后，从右岸上坝公路在下游侧沿右岸坡修一条道路通到坝后“之”字路第三个转弯处，用于1#、2#石料场开采料的上坝运输，垫层料绕过坝顶也从该道路上坝。

道路布置详见（《大坝Ⅱ期填筑施工道路布置图》（JM02DB/C1-26）。

11.3.2.3大坝Ⅲ期（266m~290m高程部位）填筑道路

大坝Ⅲ期填筑填筑强度较低，月填筑强度14.7万m3/月，料源由左岸5#料场和右岸1#、2#料场联合供料，上坝道路在二期道路的基础上沿坝后“之”字路上坝，垫层料从右岸下游260线上坝。

道路布置详见（《大坝Ⅲ期填筑施工道路布置图》（JM02DB/C1-27）。

11.3.2.4大坝Ⅳ期填筑道路

大坝Ⅳ期填筑为坝顶静碾区，料源从右岸1#、2#料场开采，从右岸上坝公路可直接上坝。

施工过程中可根据具体的地形和施工情况，根据来料方位增设上坝填筑道路，以缩短上坝运输距离，满足填筑强度需要。

各道路特性见大坝填筑施工道路布置一览表11-3-2。

11.3.2.5填筑料运输

上坝填筑料的运输以20T自卸车为主，10～15T自卸车辅助，共配置自卸汽车65台，2～3m3挖掘机装车。

上坝填筑道路的运输车辆保持相对固定，并经常保持车箱、轮胎的清洁，在上坝前设置冲洗除尘设施，防止轮胎上的泥土污染料源或填筑区。

运输卸料严禁从高处往下卸料，防止颗粒分离，一切不合格的坝料禁止上坝。

主要的运输线路派专人负责养护，保持路面清洁，及时扫除路面掉渣，同时装车时注意不宜装得过满，重车下坡时严格控制行车速度。

11.4坝料制备试验

11.4.1堆石料爆破试验

堆石料的开采爆破试验在溢洪道、5#石料场、1#、2#石料场选取有代表性的部位进行，通过爆破试验确定符合大坝堆石料要求的爆破作业参数，在溢洪道、石料场开挖施工中予以实施。

11.4.2反滤料（垫层料和过渡层料）制备试验

垫层料（包括特殊垫层料）由砂石骨料系统按设计提供的级配曲线确定配合比进行试配，通过颗粒分析试验检验是否符合要求，同时确定垫层料制备掺配工艺。

过渡层料首先选用地下厂房开挖洞渣料进行颗粒分析，确定其能否达到设计级配要求，然后再确定掺配加工配合比。

同时对5#石料场爆破开挖的过渡料取样进行颗分试验，以确定取得合格的过渡料的方式。

11.5大坝填筑碾压试验和挤压边墙混凝土生产性试验

11.5.1填筑碾压生产性试验

一、大坝填筑料碾压试验目的

街面水电站混凝土面板堆石坝坝高126m，属百米级的高混凝土面板堆石坝，坝体的沉陷变形是高面板堆石坝的关键技术问题，而坝体的沉陷变形主要由堆石体的模量控制，模量的量值是随堆石体压实密度的提高和堆石级配的改善而提高，大坝填筑石料硬度较大，因此，大坝填筑前进行填筑碾压试验是非常必要和重要的。

试验的目的是验证与核实设计填筑碾压施工参数、设计填筑质量控制标准；选择合适的振动碾压机械，检验所选填筑碾压机械的适当性和性能可靠性；确定经济合理的填筑碾压参数；为设计单位最终核定施工控制填筑质量标准提供依据，确保大坝填筑施工质量。

二、填筑碾压试验的内容

现场填筑碾压试验采用将来大坝填筑拟选用的施工机械、施工方式和施工工艺，对各种筑坝材料进行不同填筑碾压参数的比选与研究。

填筑碾压施工参数主要包括：

碾压机具、行车速度、铺料方式、铺层厚度、碾压遍数、洒水量、压实前后的级配、孔隙率、干容重、渗透系数、压实模量等。

填筑碾压试验就是对同一种岩性的筑坝材料，按各种施工参数的不同取值组合进行试验，考虑到筑坝材料的分区及不同岩性的选择，试验的循环组合次数将非常多，比选试验的工作量巨大，现场试验主要依据设计提供的填筑碾压参数结合我单位在以往面坝堆石坝施工中积累的经验，先对填筑碾压参数进行取值范围的拟定，并采用逐步淘汰法，将己确定了的单一参数最优值，纳入后续试验中。

现场填筑碾压生产性试验场次设计及相应试验研究内容见下表：

现场填筑碾压试验场次设计表（表11-5-1）。

现场填筑碾压试验场次设计表

表11-5-1

试验场次

筑坝材料

填筑

层厚

洒水量

碾压

遍数

碾压

机具

主要试验研究目的

cm

%

遍

1

5#主料场强风化下部与弱

风化掺合料（次堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

2

5#主料场弱风化至新鲜料（主堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

3

溢洪道强风化下部与弱风化掺合料（次堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

4

溢洪道弱风化与至新鲜料（主堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

5

1#、2#料场强风化下部与弱

风化掺合料（次堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

续下表

接上表

试验场次

筑坝材料

填筑

层厚

洒水量

碾压

遍数

碾压

机具

主要试验研究目的

6

1#、2#料场强风化下部与弱

风化掺合料（主堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

7

前期开挖利用料

（主或次堆料）

80

10、15、20、25

6、8、10、12

20T牵引式、25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

8

5#石料场微风化至新鲜料

（过渡料）

40

选定值

选定值

25T自行式

碾压参数

对压实效

果的影响

9

地下厂房开挖料（过渡料）

40

选定