副坝加固及堤坝施工.doc

1 portela大坝加固工程施工1.1施工概述该工程将portela副坝由El.129.2加高培厚至El131.5并确保其稳定性。具体施工内容为：原Portela大坝的坝顶开挖至El.126.5，移除下游斜坡的0.5m厚覆盖材料。上游增加0.6m厚的抛石层将保护副坝免遭波浪侵蚀，增加1m厚由RR2材料组成的上游过渡区，上游过渡区设置在T1U材料和抛石层之间。下游斜坡将设置0.6m厚由RR2材料组成的保护带，下游在El.125处修建一个4.0m宽的平台，下游坝趾修建0.6m宽，1 m深由RR2材料回填的排水层。在坝顶重新修建7m宽沥青道路。安装压强计和流量计。计划施工时段为2012年6月4日2012年9月21日。 坝体开挖、填筑工程量序号项目单位工程量备注1粘土心墙料(C)m353332上游坝肩材料（T1U)m38023下游坝肩材料（T1D)m366244反滤料(F)m34745上游抛石（RR1)m314066上游过渡（RR2)m314077下游斜坡保护材料（RR2)m31848合计m3178948清表挖根M2880开挖9清表挖根m37078开挖10可裂开岩石开挖m31769开挖11排水渠m363开挖1.2施工程序安排说明1、施工进场后抓紧修筑施工道路。2、进行坝顶开挖及下游坡面清理开挖。3、料场开采道路形成后即开始进行料场开采，并进行坝料碾压的现场生产性试验。4、下游面填筑施工。5、下游面填筑至El.126.5时，上游面及上游面填筑同步上升。石料场剥离开采施工准备施工道路坝顶开挖下游坡面开挖坝基基础清理及排水沟开挖现场生产性试验下游坝体填筑下游坝体填筑至EL.126.5上下游同步填筑至EL.131.25坝顶及路面结构施工1.3施工程序框图 1.4施工道路及坝面水电布置portela副坝加高培厚施工除了发包人提供主干线道路外，上坝道路主要利用现有坝后上坝道路，经修复改造满足施工需要。并根据现场实际地形，以及坝体填筑上升情况，及时对施工道路进行维护调整。施工用水：主要为坝体填筑加水，利用新建在副坝左岸上游供水水池，水直接从库区抽取，管路采用100水管从水池引入填筑区岸坡35m处，在填筑道路的入口处设加水站。为准确按照设计加水量洒水，在坝外进料公路上设置喷淋洒水系统，从供水池接水管至喷淋洒水系统，对每车载料进行控制洒水，系统地面设置排水沟。在坝面上只采用胶管进行辅助洒水。施工照明采用左右岸、坝轴线上下游方向安装5KW的氙灯集中照明。布设位置、高程随坝体填筑分期范围和上升高度而相应调整，满足现场需要。1.5坝体开挖及下游基础清理 开挖采用三一重工SY285C-8液压反铲，由坝体一端向施工道路方向整体推进，坝顶一次性由El.129.2开挖至El.126.5，采用25t自卸车运输，在开挖工程中对原筑坝材料分类装运，在下游就近选择由工程师批准的临时堆料场，将开挖料分区堆放，以便对有用料重新使用。完成坝顶开挖后，对下游面进行削坡施工，削坡分上下两段进行施工。上段El.123 El.126.5由三一重工SY285C-8液压反铲及25t自卸车在坝顶完成，开挖自上而下进行，El.123以下由液压反铲及25t自卸车在坝趾完成，开挖自上而下进行。见副坝开挖填筑顺序示意图。完成下游削坡施工后进行下游基础处理及排水沟开挖，开挖采用液压反铲直接开挖，对于部分较坚硬岩石采用液压破碎锤配合开挖，岩石岩基上的所有强风化的松动岩石及破碎带，都在填筑前予以清除。覆盖层及风化岩石表面充分平整，以便碾压设备正常工作。表面无松质堆积物，积水及流水。开挖有用料经25t自卸车运输就近至临时堆渣场，弃料运输至弃渣场。2填土大坝2.1 施工概述填土大坝修建在靠近水库区的辅助溢洪道两侧，左岸处，填土大坝修建在EI.119处，对着辅助泄洪道的侧墙，坝顶高程EI.131。填土大坝的上游和下游都有2H:1V的斜坡，由以下构成：中心粘土心墙（材料C）底部铺设宽度约19.5m，上游斜坡在EI.128以上为0.5H:1V，EI.128以下为0.5H:1V，下游斜坡为0.5H:1V，心墙顶部的最小宽度是4m，芯墙顶部高程EI.130。2m米宽的反滤层（材料F）位于粘土芯墙的下游，顶部高程EI.129.5m，顶部宽度减少至最小1m。上游游及下游坝肩用高级粗粒底砂（分别是材料T1U和材料T1D），分别填筑在心墙上游侧及反滤层下游侧，保持2H:1V的斜坡。上游设置1m厚的过渡层（材料RR2）和1m厚的抛石（材料RR1），下游设置0.6m厚的防护层（材料RR2）。右岸处，填土大坝将原有大坝与辅助泄洪道的侧壁相连。原有大坝的分区不同于新建大坝的分区。因此，需要过渡坝将原有分区转变为新建大坝的侧壁接触面分区。该过渡坝在最小长度25米之上。原有大坝按照2H:1V的坡度进行开挖，保证施工期间堤坝斜坡的稳定以及原有大坝和过渡填土堤之间完美结合。大坝坝顶将从原有大坝EI.130处提升至过渡区域EI.131处（最大坡度4%）。计划施工时段为2012年8月23日2012年10月21日。坝体填筑工程量序号项目单位工程量备注1粘土心墙料(C)m390662上游坝肩材料（T1U)m374133下游坝肩材料（T1D)m351994反滤料(F)m321055上游抛石（RR1)m317136上游过渡（RR2)m315077下游斜坡保护材料（RR2)m31007合计m3280102.2施工道路及坝面水电布置辅助溢洪道填土大坝施工除了发包人提供主干线道路外，上坝道路主要利用现有坝顶道路，从大坝坝顶上游面EL.130修筑7.5m的施工道路至土堤施工基坑EL119，最大坡度为10%，道路长度约110.6m。此道路分别连通辅助溢洪道左右岸填土大坝，并根据现场实际地形，以及坝体填筑上升情况，及时对施工道路进行维护调整。施工用水：主要为坝体填筑加水，利用新建在大坝左岸上游供水水池，水直接从库区抽取，管路采用100水管从水池引入填筑区岸坡35m处，在填筑道路的入口处设加水站。为准确按照设计加水量洒水，在坝外进料公路上设置喷淋洒水系统，从供水池接水管至喷淋洒水系统，对每车载料进行控制洒水，系统地面设置排水沟。在坝面上只采用胶管进行辅助洒水。施工照明采用左右岸、坝轴线上下游方向安装5KW的氙灯集中照明。布设位置、高程随坝体填筑分期范围和上升高度而相应调整，满足现场需要。 2.3施工程序框图石料场剥离开采施工准备施工道路左岸坝基开挖挖左岸坝堤填筑右岸坝基开挖现场生产性试验右岸坝体填筑坝顶及路面结构工 2.4坝基及现有大坝开挖 测量工程师现场放出堤坝轴线，并做好标识。轴线放样后，采用挖掘机进行开挖，开挖至EL.119，对于原始河床以下部位沟槽开挖，开挖至高程EL.117，然后进行粘土及反滤料填筑。在原始河床以下部分防渗体施工采取开挖一段填筑一段的方式进行。原有大坝按照2H:1V的坡度进行开挖，测量工程师现场放出坝顶开挖边线，EL.126 EL.130部分由挖掘机在坝顶自上而下进行开挖，EL.119 EL.126由挖机在基坑自上而下进行开挖。3坝体填筑石料技术要求及来源3.1粘土心墙料（C）的技术要求粘土心墙材料在压实后几乎不透水。其晶体尺寸比例应为小于80微米的细骨料超过40%，连续10个样本有超过50%的达到上述要求。塑性值应高于15，液限超过30。粘土取自大坝下游右岸的粘土借土区。3.2反滤料（F）的技术要求过滤层材料颗粒级配曲线应遵照USBR1997滤料标准：d15(filter)/d85(base) 5细骨料比例 5%无塑性的细骨料d15(filter)/d15(base)5最大动态密度75mm若基层含有碎石或鹅卵石，其等级应被调节，去除粒径大于5mm的。根据Sherard & Dunningham（1989）的规定，滤料应为非弥漫性。任一15L的样本在铺设并被压实后均应符合该等级标准。反滤料（F）取自大坝下游，在Olifants河上。 3.3上游保护性抛石材料RR1和过渡料RR2RR1用于上游斜坡保护性抛石的抛石材料应为坚硬的，耐用的岩石，不得有裂缝或破碎。其最小尺寸不得小于最大尺寸的三分之一。抛石块（W50）的平均重量为200千克，最小最大重量分别为40千克和1100千克。材料RR2为RR1和T1U之间的过渡。RR2、RR1取自于距大坝现场25千米处rhyolite采石场。3.4大坝上游肩材料T1U组成上游肩的T1U材料由上游冲积砂矿构成。此材料应严格分级，不得包含超过15%的细骨料（80微米）。不得含有超过10厘米大小的块状物，不得有淤泥、植物根或其他有机成分。T1U来自辅助溢洪道开挖有用料。3.5大坝下游肩材料T1D组成下游肩的T1D材料由上游冲积砂矿构成，包含有相当比例的粗糙的圆形的碎石或鹅卵石。此材料应严格分类，无黏著力，透水性良好。此材料不得含有超过5%的细骨料（80微米）渗透率超过10-5 m/s，原地测量(现场压实测试)。此材料不得含有超过30cm的块状物，不得含有淤泥、草根及其他有机物。T1D来自辅助溢洪道开挖有用料。4碾压试验4.1试验前准备根据试验要求作好试验场地规划，坝料碾压试验宜在坝体外的场地进行，严禁在坝轴线上游坝体中进行研究碾压试验，试验区为20m60m，并经平整碾压经监理工程师验收合格后进行，建好供水水池，准备好碾压机具等工作，才进行碾压试验。4.2试验程序（1）粘土心墙区试验（2）上游坝肩区试验（3）下游坝肩区试验（4）反滤料区试验（5）上游过渡料区试验（6）下游保护料区试验4.3碾压试验仪器设备（1）500kg台秤一台（2）烘箱一个（3）环刀及钢圈（全套）（4）天平一架（5）水表2支（6）圆孔筛一套（7）塑料布，及其它常用工具。（8）核子密度仪4.4 碾压试验挖装、碾压和运输机械设备（1）碾压设备 碾压设备选择根据本工程大坝填筑要求及以往施工经验，填筑碾压试验选用设备如下： a、粘土心墙料碾压选用常林RH126凸块振动碾碾压。b、坝肩材料、过渡料、反滤料碾压选用YZ2-12自行振动碾碾压。 c、手扶振动碾 装运、铺料、洒水设备a、装运：采用3m3装载机（1台）、液压反铲（1台）配25t自卸车（4台）。b、平料、铺筑机械：采用人工配合卡特D8型推土机（1台）、三一重工SY285C-8C挖掘机（1台）平料、铺筑。c、试验用水采用生产水池引出主水管至填筑区，支管送至各工作面。4.5填筑碾压试验根据预先选定的铺料厚度、碾压遍数及行走速度、加水量分场次进行铺料和碾压。每一场碾压前，先在试验场地有效面积内布置21.5m方格网，网格上的节点为沉降量测点，先测出基准值后，再进行铺料，铺料推平后，在面上布置与基础网格重叠的网格点，以便测量碾压沉降量。为了测量铺料厚度和沉降量，预先在场外设置临时水准点。碾压时，采取不错距进退碾压，每碾压2遍测量一次沉降量，每次测量前后均校核场外基准点，当沉降趋于稳定后，该场次碾压结束。坝肩料和过渡料加水碾压对比，可将碾压单元面积一分为二，一半加水15%，一半加水20%，洒水采用胶皮管进行，每碾压2遍洒水一次。各坝料具体碾压试验如下（1）粘土料试验：粘土料松铺层厚分30cm和35cm，铺筑宽度8m，用25t自卸汽车卸料推土机按进占法平料。测量其厚度，并作好记录，在已测含水量基础上，根据气温适量加水。然后用常林RH126凸块振动碾碾压6-10遍，在同一水平层碾压时，压痕重叠不应小于5cm，以防止漏碾。当碾压到6遍时，量测一次压实度，作好记录，并取样作干密度、孔隙率试验，也作好记录，然后继续碾压到8遍时，又作一次干密度、孔隙率试验，同样作好记录。同样再碾压到10遍时，再作一次干密度、孔隙率试验，作好记录。第一层碾压完成后，根据铺料厚度，压实度和所测干密度、空隙率，在现场邀请设计和监理人员参加，研究上述工序中的有关问题，并对铺料厚度、加水量、碾压遍数作适当的调整，直到达到或超过设计要求的干密度为止。当第一层达到设计要求后，按相同方法铺第二层作试验。（2）反滤料试验：反滤料松铺厚度30cm和35cm，宽度3m，由25t自卸汽车按前进法卸料，推土机按前进法平料，只允许小粒径石料占据大粒径石料的位置，不允许大粒径石料占小粒径石料的位置。用12t自行式振动平碾碾压2-6遍，行驶速度2-3km/h,并于碾压2、4、6遍时分别作压实度、干密度、渗透系数率、干密度试验，直到达到设计要求为止。（3）坝肩填土材料（T1U及T1D）试验：铺层厚分两种，分别为35m、40cm并严加控制。铺料宽度6m，用25t自卸汽车从石料场运到试验场，按进占法卸料，推土机按前进法推料、平料。平料时大粒径石料推至前缘底部，然后用细料填缝。平料后，在其表面充分加水，达到设计15%和20%的要求，用水表计量加水量，不能凭感觉少加或过量加水，用12t自行式振动平碾碾压6-8遍,同样在碾压到6、8遍时（行驶速度2-3km/h），作压实度、孔隙率、渗透系数率、干密度试验，并作好记录。（4）上游过渡料区及下游保护料区（RR2）试验铺层厚分两种，分别为60、70cm，并严加控制。铺料宽度3m，用25t自卸汽车从存料场运到试验场，按进占法卸料，推土机按前进法推料、平料。平料时大粒径石料推至前缘底部，然后用细料填缝。平料后，在其表面充分加水，达到设计15%和20%（体积比）的要求，用水表计量加水量，不能凭感觉少加或过量加水，用12t自行式振动平碾碾压6-8遍,在开始碾压时就需要调节振动压路机的频率以达到压路机的最大频率。同样在碾压到6、8遍时（行驶速度2-3km/h），作压实度、孔隙率、渗透系数率、干密度试验，并作好记录。（5）在试验区域中的一段使用手扶振动碾设备进行一次压实试验。4.6试验资料整理及成果将上述各种筑坝填料的运输、卸料方式、平料方法、加水量、碾压遍数、压实度、干密度、孔隙率、渗透系数的每次试验资料进行系统整理，绘制相关图表，并根据试验条件进行分析，得出结论，将施工中所必要的铺料厚度、进料方式、平料方法、加水量、碾压遍数、行进速度、压痕尺寸等主要施工参数报监理审批。当得到批准后，在大坝填筑时，必须严格遵照执行，不任意修改。斜坡的修坡、碾压及坡面的保护等相关试验资料同时报与监理审批后，施工时遵照执行。5大坝填筑施工工艺和方法5.1坝体填筑施工程序坝基开挖验收合格，清理干净，基础找平后，即开始坝体填筑。坝体填筑程序主要包括坝料挖装、坝料运输、卸料、洒水、摊铺平整、振动压实和质量检测验收等工作。坝体填筑施工工艺流程见图存料场装料填筑层验收开采料场装料上坝料运输坝外加水上坝料摊铺洒水碾压质量检查验收下一个循环测量立层厚标志杆分区界线标定（1）填筑施工准备施工准备包括填筑层验收、测量、立层厚标志杆和分区界线标定。（2）测量控制按设计要求测定各填筑区的边界线，洒白灰线进行标识，垫层外边线用木板桩吊线控制，各填筑料区每一层交界线都用白灰线标识清楚，两岸坡上标写高程和桩号。（3）装渣采用液压反铲及3m3装载机装车（4）坝料运输坝料运输采用25t自卸汽车，具体机械设备见施工主要机械设备表。（5）坝料摊铺坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料，铺料方向平行于坝轴线，自卸汽车卸料后，采用推土机及反铲配合人工摊料平整，并留有2 4%的向下游方向的斜坡。在填筑区内，放置用钢筋制作的红白标尺，目测法控制层厚，最终铺料厚度根据现场碾压试验成果而定。当坝料已经铺设并平整，组织专门人员手工清除其上的树根及垃圾。（6）洒水为准确按照设计加水量洒水，在坝外进料公路上设置喷淋洒水系统，从供水池接水管至喷淋洒水系统，对每车载料进行控制洒水，系统地面设置排水沟。在坝面上只采用胶管进行辅助洒水。洒水量最终根据试验情况调整。（7）压实心墙料采用12.6t凸块振动碾用进退错距法碾压，其他石料采用12t自行式振动平碾碾压，振动平碾一般沿平行坝轴线方向行进，靠近岸坡、施工道路边坡处除增加顺向碾压外，还要手扶振动碾压实。错距由振动碾碾子宽度和碾压遍数控制，错距由现场碾压试验决定。（8）岸坡或混凝土建筑物结合部位的填筑填土前，混凝土面必须清除其表面的乳皮、粉尘等杂物，岩面上的泥土、污物、松动岩石等必须清除干净。在混凝土或者岩面上填土时，应洒水湿润，并边涂刷浓泥浆、边铺土、边夯实、泥浆涂刷高度须与铺土厚度一致、并应与下部涂层衔接、严禁泥浆干涸后再铺土压实。泥浆土与水质量比宜为1:2.51:3.0.涂层厚度3-5mm裂隙岩面上填土时，应按设计要求对岩面进行妥善处理，再按先洒水，然后边涂刷水泥黏土浆或水泥砂浆、边铺土、边压实（砂浆初凝前必须碾压完毕）程序：涂层厚度5-10mm混凝土墙、坝下埋管两侧及顶部0.5m范围内填土、必须用小型机具压实、其两侧填土应保持均衡上升（9）质量检查根据设计和规范要求，在一定的填筑方量时应进行挖试坑抽检，以检查大坝填筑的质量。除有经验的工程技术人员在施工全过程进行直观检查外，由专业试验人员按规范规定频率进行取样试验检查。5.2各种坝料填筑方法及措施（1）分区填筑技术要求坝体材料分为：粘土料C、反滤料F、坝肩材料T1U、T1D、下游保护料和上游过渡料RR2、上游抛石RR1各种料压实后层厚严格按照设计图纸要求施工。（2）分区填筑顺序粘土心墙坝面填筑作业顺序采用先砂后土法，即先铺反滤料后铺土料，为了减少土砂交错宽度，在铺第二层土料前，采用人工将砂层沿设计线补齐。反滤料采用反铲进行铺料。（3）分区填筑作业施工方法1）心墙料填筑 土料填筑前，先对料场粘土料的含水率进行检测，若含水量偏大，可在土料堆存场就地进行翻晒，直至含水率达到上坝要求为止；若含水量偏低时，可将土料在坝体填筑区内摊铺后，进行均匀洒水，加水后的土料采用推土机松土器深翻掺合均匀。坝基填土前，应将填筑区范围内岩面上的泥土、污物、松动岩块等清除干净，并清除砼表面的乳皮、粉尘等杂物。铺料前，测量放样放出每层的铺填范围和铺土高度，填土结合面洒水，用推土机耙齿刨毛。心墙土料的铺筑应沿坝轴线方向进行，应采用进占法卸料，汽车不应在已压实土料面上行驶，铺料应及时，宜采用定点测量方式，严格控制铺土厚度，不得超厚。采用12.6t凸块式振动碾进行坝面粘土料的压实，边角及局部自行碾压不到的部位采用手扶振动碾，压实方向应沿坝轴线方向进行，施工中采用进退错距法。坝料的碾压遍数及碾压机械的行驶速度以碾压试验中确定的参数为准。心墙的每一填土层按规定参数施工完毕，并经监理人检查合格后才能继续铺筑上一层。在继续铺筑上层新土之前，有必要时应对表土层进行含水量调整的处理，以免形成土层间结合不良的现象。压实土体严禁出现漏压虚土层、干松土、弹簧土、剪力破坏和光面等不良现象。监理人检查认为不合格时，有权要求承包人返工至监理人认可为止。在接合的坡面上应配合填筑的上升速度，将表面松土铲除至已压实合格的土层为止。坡面须经刨毛处理，并使含水量控制在规定的范围内，然后才能继续铺填新土进行压实。2）反滤料填筑反滤料位于心墙料与下游坝肩料之间，对心墙料起着反滤作用。填筑时自卸汽车将料直接卸入工作面，进占法卸料。反滤料用反铲进行摊铺，人工辅助平整，铺层厚度等参数按试验结果执行，接缝处超径块石要清除。平整后洒水、碾压，碾压用振动碾碾压，碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。碾压遍数由碾压试验确定。3）坝肩材料填筑 坝肩材料是大坝的主体，起着骨架的作用。用自卸汽车运输卸料，进占法填筑，推土机平料，采用12t自行式振动平碾振压610遍（试验确定），碾压时采用错距法顺坝轴线方向进行，低速行驶（23km/h），碾压时按坝料的分区、分段进行，各碾压段之间的搭接不少于1.0m。铺筑碾压层次分明，做到平起平升，以防碾压时漏碾欠碾，振动碾难于碾及的地方，应用小型振动碾进行压实，压实变数按监理人指示做出相应调整。4）上游过渡料和下游保护料RR2、上游抛石RR1施工RR2随坝体上升跟进填筑，坝肩材料每填筑两层即进行RR2填筑，用自卸汽车运输卸料，进占法填筑，挖掘机平料，用12t自行式振动平碾碾压6-8遍,在开始碾压时就需要调节振动压路机的频率以达到压路机的最大频率。上游抛石RR1随坝体上升跟进填筑，填筑时充分利用爆破开采中的超径石料，将经挑选合格的块石运至每一填筑层，沿着靠近坝坡边缘堆成条带状，用推土机将其推至坝坡边缘，人工配合反向铲分层支砌，块石大面朝外。如此铺平是为了确保大的岩石碎块分布均匀，小的石块能填充到大石块的缝隙中从而形成理想的均匀的保护性表面。铺设的石块不要求用压路机压实。5.3填筑质量保证措施（1）填筑碾压施工参数严格按照碾压施工参数实施，并做好施工记录；每个单元填筑块都要经过验收，合格后才能进入下一个循环施工。（2）严格控制上坝填筑料的质量，严禁草皮、树根及含泥量超标的填筑料上坝。料场和坝面均安排人员检查，严格区分各区坝料，做到不合格料不上坝。（3）装运坝料的自卸汽车悬挂各区坝料的标识牌，填筑作业面派专人指挥监控，根据标识指挥车辆卸料。上坝填筑运输车辆保持相对固定，并经常保持车箱、轮胎的清洁，主要上坝道路在料场口及上坝路口设置冲洗除尘设施。（4）控制各区料填筑界线和厚度，及时清