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专 业 推 荐 专 业 推 荐 精 品 文 档 精 品 文 档 云龙水库粘土心墙堆石坝填筑施工综述 陈永清,庞林军 (中国水利水电第十四工程局有限公司 曲靖分公司,云南 曲靖 655000) 摘 要:云龙水库粘土心墙堆石坝填筑施工中,通过不断对施工技术措施的优化,合理配置资源,严格控制各施工工艺,施工质量 符合设计及规范的要求。 关键词:粘土心墙堆石坝;施工工艺;技术方案;质量控制 中图分类号: tv64114 +1 文献标识码: a 文章编号:1006 - 3951(2009)增刊- 0026 - 05 a summary of embankment construction of the yunlong reservoir clay core rock - fill dam chen y ong - qing , pang lin - jun (china water conservancy and hydropower 14th construction bureau co. , ltd. , qujing branch , qujing 655000 , yunnan , china) abstract: the construction qualityof yunlong reservoir clay core rock - fill dam meets both the design and the specifica2 tions requirements by constantly optimizing construction technical measures , rationally allocating resources and strictly controlling various construction technologies. key words: clay core rock - fill dam; construction technology; technical proposal ; quality control 1 概 述 云龙水库是昆明市掌鸠河引水供水工程的水源 工程,位于昆明市西北部禄劝县的云龙乡,距昆明市 区约137 km。云龙水库初期规模总库容4. 48亿 m 3 ,终期规模总库容4.84 m 3 ,属大(二)型水库工程, 工程等别为二等,永久性建筑物设计标准为2级。 水库设计洪水标准:设计洪水为500年一遇,校核洪 水为5000年一遇。 云龙水库大坝为粘土心墙堆石坝,总填方为 161.4万m 3 ,最大坝高77.33 m ,坝轴线长242 m。 大坝断面:心墙顶高程2 094. 00 m ,宽3. 0 m , 上、 下游坡度10.25 ,心墙上游设2.0 m厚两层反滤 料,下游设3.0 m厚两层反滤料,大坝上游坝体与施 工围堰结合,利用坝体做抬头挡水围堰,堰顶高程2 057. 00 m ,采用上游粘土斜墙防渗。大坝上游平均 坝坡12.1 ,下游平均坝坡11.8 ,坝顶宽10 m ,最大 坝底宽318 m。坝体填筑断面图见图1。 图1 坝体填筑断面图 62 云南水力发电 y unnan water power 第25卷 增刊 收稿日期: 2009 - 06 - 15 作者简介:陈永清(1974 - ) ,男,云南宣威人,工程师,主要从事水利水电工程施工技术管理工作。 2 设计指标及施工参数 2.1 心墙粘土料 2.1.1 斜墙粘土料主要设计指标 1) 填筑压实标准为:p = 98 %。 2) 设计干密度为:d设不小于93 %dmax。 3) 设计含水量wop = 2 %3 %。 4) 高塑性粘土料控制指标按湿密度(c)控制, 一般要求c值大于0.98。 c=f c 式中:f 填土湿密度(试验范围1. 891. 94 gcm 3 ) ; c 与填土相同的含水率用标准击实的湿 密度(试验值1.93 gcm 3) 。 5) 铺筑厚度2530 cm ,振动凸块碾压10遍,行 车速度3 kmh ,震幅中等。 2.1.2 周边粘土料主要设计指标 1) 填筑压实标准为p = 98 %。 2) 设计含水量wop = 3 %4 %。 3) 铺筑厚度15 cm ,采用电动立式冲击夯夯压6 遍。 2.2 反滤料填筑设计指标 1) 压后相对密度不小于0.75 ; 2) 铺筑厚度为50 cm ,振动平碾静压4遍,行车 速度为3 kmh。 3) 反控制干密度为2.052.15 gcm 3 , 反控 制干密度为2.002.10 gcm 3 。 2.3 堆石体填筑设计要求及施工参数 1) 压实干密度:d大于2.1 gcm 3 。 2) 孔隙率:小于23 %。 3) 颗粒级配在设计包络线之内。 4) 渗透系数:k大于1.010 - 2cm s。 5) 石料铺筑厚度:按100 cm控制,最大厚度小 于120 cm。 6) 碾压设备:14 t振动平碾,激振力19. 2 t ,行 车速度1.53 kmh;碾压遍数:8遍。 7) 适量撒水,保持石料湿润。 8) 采用进占法铺料。 3 基础处理及坝料开采 3.1 基础处理 3.1.1 盖板混凝土施工 心墙盖板混凝土标号c20 ,抗渗指标 6。盖板 混凝土范围为坝横0 + 000. 81m0 + 245. 51m ,高程 2 018.002 094. 00 m。施工先对大坝右岸f2断层 进行混凝土回填,然后自下而上进行结构混凝土施 工(先河床后岸坡的施工方法)。混凝土浇筑分为 31块,采用组合定型钢模板,钢管架支撑加固,混凝 土伸缩缝间设止水并安装沥青杉板,混凝土采用溜 槽和溜桶入仓,采取边施工混凝土边进行灌浆的方 式。 3.1.2 基础灌浆 大坝基础处理主要有固结灌浆、 帷幕灌浆两种, 布置于盖板混凝土。坝体心墙帷幕灌浆共设两排 孔,孔距为2.0 m ,排距为1. 4 m。心墙盖板均布设 固结孔,孔距为45 m ,靠近心墙帷幕三分之一坝 高以下增设两排固结孔,孔距为2. 0 m ,所有的孔均 呈梅花型布置。帷幕灌浆采取孔口封闭、 孔内循环, 自上而下分段进行灌浆,施工采用先固结、 后帷幕, 先下游,后上游的施工方法。对于f2断裂带设置3 排帷幕孔,先灌下游排,再灌上游排,最后灌中间排。 同一排上相邻的两个次序孔之间,以有后序排上第 一序孔与其相应部位前序排上最后次序孔之间在岩 石中钻孔灌浆的间隔高差不得小于15 m ,每一排帷 幕灌浆分为三个次序施工,即 序孔 序孔 序孔。其钻孔顺序应为先钻先导孔、 序孔、 序 孔、 序孔。固结灌浆透水率不大于5 lu ,帷幕灌浆 透水率不大于3 lu。 3.2 坝料开采与制备 3.2.1 粘土防渗料开采 为确保粘土防渗墙体的防渗效果,必须选好粘 土料场,依据碾压试验任务书、 设计施工技术要求, 展开对土料场粘土进行生产性试验及现场碾压复核 试验,按设计要求制定施工方案,选择施工机械设备 及现场施工条件等进行填筑前粘土碾压试验,确定 施工技术控制指标及施工参数。经现场及室内试验 粘土料的各项指标均满足设计要求。 大坝渗墙体防渗料及周边高塑性粘土料采用岔 河村土料场及 号土料场的土料。根据设计图纸和 大坝填筑施工计划,坝体心墙防渗料主要以风化料、 混合料为主,粉土料为辅。料场开采施工现场宽阔, 地形平缓,料源均处于地下水位之上,便利机械化开 采,可采用多个工作面交叉同时施工的方式进行立 面开采,若土料天然含水量偏高,大于最优含水量的 部位进行平面开采,降低天然含水量。开采前由试 验人员进行土料的含水量等设计指标检测,确定开 采方式。土料开采采用反铲与推土机相配合,15 t 自卸汽车运输。 3.2.2 反滤料的制备 72 陈永清,庞林军 云龙水库粘土心墙堆石坝填筑施工综述 反滤料主要是防止渗透破坏,是保证土石坝安 全运行的一个重要因素。反滤料采用k2m 2 - 3 、k2m 2 - 1 白云质石英砂岩,弱风化岩石,岩石强度高,饱和抗 压强度大于60 mpa ,软化系数大于0. 65。反滤料分 型反滤料、 型反滤料,其加工和掺配由专用的砂 石系统进行生产。 型反滤料由小石、 机制砂和掏 洗砂按30 %40 %30 %的比例采用装载机配合推土 机掺拌而成; 型反滤料经过砂石系统闭合的生产 线直接生产而成。 型反滤料小于0. 075 mm粒径 含量不超过5 % ,渗透系数应大于5. 810 - 3 ,控制 在10 - 3之内 ; 型反滤料的渗透应控制在10 - 2 。反 滤料经检验合格后分别堆放在干净的场地,并经常 保持湿润。 3.2.3 堆石料开采 堆石料、 反滤料加工料源来自于 、 石料场, 位于大坝下游河流右岸山体,距坝址直线距离为0.4 1.2 km ,石料场岩性为白垩系上统马头山组砂岩、 白云岩、 粉砂岩、 泥页岩,从新到老为k2m 3 - 4 、k2m 3 - 3 、 k2m 3 - 2 、k2m 3 - 1 、k2m 2 - 3 、k2m 2 - 2 、k2m 2 - 1 岩层。层理、 节 理、 卸荷裂隙发育,呈张性,将岩石切割成5. 0 15.0 m大块状体,块体厚度5. 06. 0 m ,岩层略为 顺向坡。根据石料实际特征,结合对坝料的要求,开 采方式为中孔径14. 0 m深孔梯段多排微差挤压爆 破方案,要点为密布孔,钻孔底部布置于厚层砂岩 中,爆破孔距裂隙面1. 0 m ,适当提高炸药单耗量, 装药采用袋装乳化炸药配合多孔粒状硝酸铵炸药进 行满孔装药。爆破后可满足上坝填筑要求。根据 、 石料场岩层特性和确保边坡稳定性,施工中后 缘边坡采用预裂爆破方法。 4 坝体填筑程序及施工方法 4.1 坝体填筑程序 根据大坝填筑设计断面坝料的特征,反滤层填 筑宽度小的特点,采用 “先反后土” 即:坝壳料 反滤 料 心墙料的顺序进行施工较为困难,结合我局以 往土石坝施工的成功经验,采用 “先土后反” 、“先细 后粗” 的程序进行施工。经现场取样试验,采用该方 法进行施工完全满足设计要求。各种坝料填筑程序 为:测量放线 铺料 平料 洒水 碾压 检查验 收 下一循环。 1) 测量。控制坝坡线、 不同坝料填筑分界线及 填筑层高。 2) 卸料。坝壳堆石料采用进占法,反滤料采用 后退法,防渗土料采用进占法。 3) 平料。反滤料采用人工配合推土机、 反铲平 料,坝壳堆石料、 防渗料采用推土机平料。防渗料厚 度检查采用插钎法。 4) 洒水。堆石料在碾压前、 碾压时进行适量洒 水,增加润滑,破坏棱角,便于压实。 5) 碾压。防渗料采用振动凸块碾碾压。反滤 料采用自行式振动平碾碾压,周边小区料采用小型 振动夯夯实。坝壳堆石料采用自行式振动平碾碾 压。碾压工艺采用进退错距法,垂直于水流方向(平 行坝轴线方向)碾压,当两种料齐平时,须骑缝进行 碾压。 6) 检查验收。完成上述各施工工序并验收合 格后进入下一循环的施工。 4.2 坝体填筑施工方法 4.2.1 防渗体填筑 防渗体填筑采用分层铺筑碾压法。在填筑之 前,清除盖板混凝土表面的乳皮、 粉尘、 砂浆和油污 等,洒水湿润混凝土面,再在混凝土面上涂刷一层厚 35 mm的浓粘土浆(土水重量比12. 53) ,并铺 一层50 cm厚粘粒含量较高的粘土(周边料 ) , 以利 于结合。采取随刷随填,防止粘土浆风干。心墙土 料从第二层填土开始,两岸结合处每层涂刷一层厚 35 mm的浓粘土浆,涂刷高度2530 cm ,泥浆未 干前在1. 52. 0 m范围内采用粘粒含量较高的粘 土先于同层填土进行填筑。土料采用反铲配合8 t 和15 t自卸车辆进行装料运输上坝,进占法卸料,推 土机平料,德国宝马自行式振动凸块碾进行振动碾 压10遍。振动凸块碾工作重量为16 t ,激振力为45 t ,震动频率为2030 h。两岸接触带采用反铲配合 人工进行铺填,hd - 60立式冲击夯进行夯压,人工 进行刨毛处理。为保证心墙设计填筑断面,铺料时 在上下游坡面法线方向超填1015 cm ,并应严格测 量检查,每层填筑压实合格后,人工配合反铲进行修 坡,以满足设计要求。 斜墙每一铺土面应尽量平起,以免造成过多的 接缝。为配合碾压施工,防渗体铺筑应平行坝轴线 顺次进行,及时平料并应铺筑均匀、 平整。在施工过 程中严格控制铺土厚度,不得超厚。现场测量人员 及时对铺土层厚进行测量检查,现场试验人员控制 土料含水量,对发现不合格的土料及时处理。 根据施工道路布置情况,渡汛坝体填筑的进度 和运输车辆运行安全情况来看,对道路进行优化,采 取穿越大坝心墙防渗料的措施:来自大坝下游的堆 石料及上游的反滤料(反滤料加工系统在坝址上游, 82 云南水力发电 2009年增刊 石料场在坝址下游 ) , 在填筑施工中为防止大坝心墙 防渗料在车辆过往处产生剪切破坏,车辆过往范围 内采取在已压实的合格层面上铺设一层3550 cm 的风化土料,再铺设12 mm厚的钢板形成通道。每 层设23个通道路口,通道使用完成后,将其风化 土料全部铲除,并检测已压实的土层是否产生剪切 破坏。这样既保护压实土层,又加快施工进度。防 渗墙体粘土料施工工艺见图2。 坝面的保护措施:施工期间降雨之前,用平碾碾 压将土料压成光面封闭坝面,同时用塑料布覆盖,并 使坝面有12 %坡度,让雨水顺上下游两侧排走。 天晴后推掉5 cm厚表面高含水量土层,检验土料含 水量合格后再继续上料。在雨季来临之前对坝面采 取如下施工措施: 1) 大坝二枯度汛坝体填筑达到预期填筑高程 后,心墙防渗料按照常规的施工方法进行最后一层 施工,碾压合格后,再进行抛光碾压,之后再铺设5 10 cm厚的细砂进行坝面保护(坝面排水坡降i= 1 %) ,其中在心墙防渗料与上下 型反滤料接触部 位(2.0 m范围 ) , 坝面采取铺设塑料布遮盖; 图2 斜墙粘土料施工工艺流程图 2) 两岸坡、 心墙混凝土盖板与心墙防渗料、 反 滤料接触部位采取挖截水沟 (100 号水泥砂浆砌筑) 拦截地表水进行保护心墙防渗料、 反滤料。 4.2.2 反滤料填筑 反滤层从应力应变来看,是协调心墙与堆石体 之间的变形,防止堆石对心墙的钳制而产生拱效应; 从水力学观点看对心墙防渗体起反滤保护作用。因 此,对反滤材料有严格的质量要求。云龙水库粘土 心墙堆石坝反滤层分上下游 、 反料,反滤料均按 照设计要求进行母材的开采并由专用系统进行机械 加工、 掺配,经检验合格后采用装载机配合15 t自卸 车辆装料运输上坝,后退法沿坝轴线方向卸料,人工 配合反铲进行平料,边界线用人工修整,并剔除交界 面的超径石,德国宝马bw219dh - 3自行式振动平 碾进行静压4遍,行车速度为3 kmh。反滤层与防 渗体平起上升填筑,每填筑两层土料,便填筑一层 反料,再填筑一层 反料,当土料和反滤料齐平,各 层层间接缝均采用 “骑缝碾压”,使各种料结合良好, 以保证各边界的结合质量。在铺料前依照测量所放 出分界线,设置石灰线标明各层反滤料、 堆石料的边 界线,保证各填筑料的施工范围和质量。 每层反滤料填筑好之后,不准汽车和其它施工 机械在上面任意行驶,过车的路口每层变换一次新 土,路口在填筑前都要专人进行处理。 反滤层厚度、 铺筑位置及反滤料的粒径、 级配、 不均匀系数、 含泥量等,均符合设计要求。加工好的 反滤料,经检验合格方可使用。 在运输和铺筑过程中,应保持反滤料处于湿润 状态以免颗粒分离,并防止杂物或不同规格料物混 入。铺筑反滤层须自底部向上进行,不得从坡面上 向下倾倒。 反滤料填筑施工工艺见图3。 图3 反滤料填筑工艺流程图 4.2.3 堆石体填筑 在堆石料填筑前,在清理合格并经验收的河床 冲积层表面后,对坝基坑槽部分采用粒径小于40 cm 碎石渣回填找平。每层的铺筑厚度不超过120 cm , 振动平碾压8遍,对振动平碾不能碾压的部位,采用 电动夯板夯实。 堆石料与各种上坝材料平起上升填筑。堆石料 采用反铲配合20 t自卸车辆装料运输上坝,采用进 占法卸料,推土机随时跟进平料,边倒料边推平,每 铺一层后,用振动平碾沿坝轴线方向进退错距法振 动碾压8遍。 堆石体与岸坡和反滤层接触边界,采用较细的 石料进行铺筑,与岸坡接触带,在铺筑时尽量形成一 92 陈永清,庞林军 云龙水库粘土心墙堆石坝填筑施工综述 定的坡度,有利于碾压。对于超径石,采用反铲挖运 分散或自卸车运至坝坡作超径堆石料或护坡块石, 各接触带均采取 “骑缝碾压” 的方法,以保证各边界 接触良好。 在填筑过程中严格控制来料、 料场装车时尽量 剔除超径石,并避免出现分离。坝面遇到超径石时 用推土机或反铲扒至另外工作面进行改小。 坝体填筑由于分段、 分期填筑和保留填筑运输 斜坡道等形成的临时坡面,对于堆石体接缝应采用 反铲将坡面进行处理,将未压实层挖除,结合新填筑 层进行碾压,新老交界面作搭接碾压处理。堆石体 填筑工艺流程参见图4。 图4 堆石体填筑工艺流程图 5 结束语 坝料填筑的施工质量控制项目有:铺层厚度、 碾 压遍数、 断面结构尺寸等,检查项目和控制指标有压 实度、 干密度、 孔隙率、 颗粒级配和渗透系数等。坝 壳堆石料和反滤料采用注水法,心墙防渗料土料采 用灌砂法测定各项指标。 土石坝填筑质量的好坏,关键是对施工工艺的 控制,因此,要求严格按碾压试验提供的碾压参数进 行施工,主要为:碾压机具、 碾压遍数、 铺层厚度及坝 料料质等,对于强度较底的填料,还要控制洒水量。 土石坝填筑工序复杂,并相互衔接,合理配置资 源,协调施工工序,采取合理的施工工艺,降低施工 成本,提高施工工效。 通过建立健全质量、 技术管理及监督体系,推广 运用三新技术和科技成果,使其在实践中得到贯彻 落实,搞好技术先行,深入施工现场,跟踪检查技术 措施的落实情况,了解、 讨论施工问题,解决技术共 性问题,加强信息反馈沟通,改进、 完善技术措施。 坝体填筑施工过程中经过一、 二期的度汛坝体填筑 实践,充分证明了这种人力资源、 机械设备配置、 优 化技术方案是合理的,大坝施工质量满足设计要求, 施工质量总体优良。 (上接第16页)表8 岩锚吊车梁混凝土实测干缩