老挝南涧河水电站粘土心墙堆石坝填筑施工

乔泽君

中国葛洲坝集团建设工程有限公司，云南 昆明　 650200

摘　要：老挝南涧河水电站位于老挝XIENG KHOUANG省南椰河上游左侧支流南涧河上。南坝选用粘土心墙堆石坝设计，最大坝高95m，大坝施工质量满足设计要求，施工质量总体优良。

关健词：老挝南涧河水电站；粘土心墙堆石坝；填筑施工

1. 工程概况

老挝南涧河水电站位于老挝共和国XIENG KHOUANG省南椰河上游左侧支流南涧河上，距离省会PHONSAVAN市66km。是一座以发电为主的水电枢纽，主要建筑物有南库挡水坝、南库溢洪道、北库泄洪冲砂闸坝、南北库连通洞、发电引水系统、电站厂房及开关站等。南坝为粘土心墙堆石坝，最大坝高93.00m，坝顶宽度10m，坝顶轴线长度305m。上下游坝坡坡比为1：1.8。坝体从上游向下游依次为上游护坡、上游主堆石区、上游过渡层、上游反滤层Ⅱ、上游反滤层Ⅰ、粘土心墙、下游反滤层Ⅰ、下游反滤层Ⅱ、下游过渡层、下游次堆石区、下游主堆石区和下游护坡。上游施工围堰为坝体的一部分。各分区坝料的填筑方量约为：粘土心墙29万m³，反滤料Ⅰ8 m³，反滤料Ⅱ8万m³，过渡料15万m³，主堆石106万m³，次堆石25万m³，干砌块石3万m³。坝体填筑断面见下图。

大坝填筑断面图

2. 筑坝材料设计要求

2.1粘土心墙

心墙与建基面接触区（1.05m厚）粘土，要求小于0.075mm的颗粒含量大于60%，小于0.005mm的颗粒含量应大于30%，大于5mm颗粒含量小于5%，最大粒径不大于10mm，塑性指数IP10~20，设计压实度98%，填筑含水率按最优含水率偏湿1%~3%，设计干密度不小于1.51g/cm³，压实后原位渗透系数小于1×10^-5cm/s。

底部接触区以上心墙粘土：粘土粘粒（＜0.005mm）含量为15.0%～40.0%，粒径小于0.075mm的颗粒含量大于50%，大于5mm的颗粒含量应小于10%，最大粒径不大于20mm，塑性指数IP为10~20，设计压实度98%，填筑含水率按最优含水率-2%~3%，设计干密度不小于1.51g/cm³，压实后原位渗透系数小于1×10^-5cm/s。

2.2反滤料

反滤层位于过渡层和粘土心墙防渗体之间。反滤层总的水平宽度为4m，分为反滤层Ⅰ和反滤层Ⅱ，水平宽度均为2m。

反滤料Ⅰ：最大粒径D100=20mm，D60=0.51～2.5mm，D15=0.11～0.45mm，无片状和针状颗粒，小于0.075mm的颗粒含量小于5%,不均匀系数小于8，级配连续，压实后的相对密度不小于0.8，压实后原位渗透系数大于5×10-3cm/s。反滤层Ⅰ由硬质花岗岩轧制筛分后混合而成。其母岩单轴饱和抗压强度应大于40MPa。

反滤层Ⅱ：最大粒径D100=75mm，D60=15～30mm，D15=2.8～7.5mm，片状和针状颗粒不大于5%，小于2mm的颗粒含量不超过10%，压实后的相对密度为0.8，压实后原位渗透系数大于1×10-2cm/s。反滤层Ⅱ由硬质花岗岩轧制筛分后混合而成。其母岩单轴饱和抗压强度应大于40MPa。

2.3过渡料

过渡层位于反滤层和堆石料之间。最大粒径D100=300mm，D15=6～18mm，D60=50～120mm，小于0.075mm细颗粒含量小于5%,级配连续，孔隙率18%~22%，渗透系数大于1×10-2cm/s。过渡层可由硬质花岗岩爆破开采获得。其母岩单轴饱和抗压强度应大于40MPa。

2.4堆石料

坝体堆石料分主堆石区和次堆石区，各分区石料要求如下：

主堆石料：最大粒径800mm, 小于0.075mm粒径含量不超过5%,小于5mm粒径含量不超过15%,级配连续，不均匀系数大于10，渗透系数大于5×10-1cm/s，设计干密度不小于2.03g/cm3，孔隙率20%~24%。母岩单轴饱和抗压强度大于40MPa。

次堆石料：最大粒径800mm, 小于0.075mm粒径含量不超过5%,小于5mm粒径含量不超过20%,级配连续，不均匀系数大于10，渗透系数大于5×10-3cm/s，设计干密度不小于1.99g/cm3，孔隙率20%~24%。母岩单轴饱和抗压强度大于30MPa。

3. 坝体填筑施工工艺

坝体填筑施工前，先根据施工图纸所示的坝体材料，选取有代表性的料物进行现场生产性试验，以确定满足有关设计技术指标、各种施工参数和有关质量控制技术要求，确定最优施工参数，以便指导后续施工。

3.1坝体填筑程序

根据大坝填筑设计断面及各坝料的特征,为确保中间粘土心墙防渗厚度，采用先填筑中间粘土心墙再到反滤层的顺序，即心墙粘土→反滤层→过渡层→堆石，按“由里向外、先中间后两侧”的填筑顺序，各分区同步交替上升。经现场取样试验, 采用该方法进行施工完全满足设计要求。各种分区坝料填筑程序为: 测量放样→铺料→平料→洒水→碾压→检查验收→下一循环。

1) 测量放样：控制坝坡线、不同坝料填筑分界线及填筑层高。

2) 卸料铺料：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。防渗料厚度采用插钎法检测。

4) 洒水：堆石料在碾压前和碾压过程中进行适量洒水, 增加润滑,破坏棱角, 以便于压实。

5) 碾压：粘土心墙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。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。

3. 2 坝体填筑施工方法

3. 2. 1 粘土心墙填筑

粘土心墙填筑采用分层铺筑碾压法。在填筑前，心墙基础混凝土垫层与心墙接触的混凝土表面应把混凝土表面乳皮、粉尘及其上附着杂物清除干净。并洒水湿润混凝土表面，再涂刷一层厚度3mm~5mm的浓粘土浆（泥浆土与水质量比为1：1.5~2.5），并在与混凝土垫层接触处铺设1.4m厚（4层）黏粒含量较高的接触粘土带。两岸粘土与基岩结合处浓粘土浆涂刷与基岩接触面上，随填随刷以保持其湿润， 防止粘土浆风干。土料采用反铲配合15 t 自卸车辆进行装料运输上坝, 进占法卸料, 推土机平料, 粘土铺料厚度40cm，心墙土料的铺筑应沿坝轴线方向进行，汽车不得在已压实土料面上行驶，铺料应及时，采用定点测量方式，严格控制铺土厚度，不得超厚。采用自行式振动凸块碾进行振动碾压 10 遍（静碾2遍+振动碾8遍）。振动凸块碾工作重量为 16 t, 激振力为 45 t, 震动频率为 20~ 30 H。振动碾行驶方向以及铺料方向平行坝轴线进行，靠两岸的接触粘土则应用满载的运料汽车或装载机轮胎顺岸边进行压实，人工进行刨毛处理。为保证心墙设计填筑断面尺寸,心墙应同上下游反滤料及部分坝壳料平起填筑，跨缝碾压。采用先填反滤料后填土料的平起填筑法施工，以确保满足设计心墙厚度的要求。心墙本身铺土面应尽量平起，以免造成过多的接缝。部分由于现场施工需要进行分区填筑的，其横向接缝坡度不得陡于1:3；随坝体填筑上升，接缝必须陆续削坡，直至合格面方可填筑；接缝削坡取样检查合格后，必须边洒水、边刨毛、边铺料压实，并宜控制其含水率为施工含水率的上限。现场安排测量人员 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。

3. 2. 2 反滤层填筑

粘土心墙堆石坝的反滤层主要有两个作用，其一，反滤层主要是对心墙粘土防渗体起反滤保护作用；其二，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。因此, 对反滤料的材质、级配、相对密度、不均匀系数、含泥量及其铺筑位置和有效宽度均应严格按照设计要求执行。本项目粘土心墙上下游均设有反滤层，反滤层水平宽度4m，分反滤料Ⅰ和反滤料Ⅱ，各2m。填筑时，反滤料Ⅰ和反滤料Ⅱ同时铺填，一并碾压。反滤层Ⅰ与反滤层Ⅱ采用1:0.75的斜坡连接。铺填过程中应避免混杂。反滤层采用后退法卸料，反滤层的填筑与心墙填筑面保持平起。反滤料及过渡层料均采用1m³反铲进行摊铺，以保证不发生分离及铺料均匀。与反滤料接触的过渡层料的级配应符合设计要求，两者交界处应清除过渡层料中分离的粒径大于75mm的石料。铺料厚度 40cm，含水状态按+5%控制，碾压遍数为 8 遍，其中静碾 2 遍，振动碾 6 遍。反滤层与心墙连接时，可采用锯齿状填筑，但必须保证心墙的设计厚度不受侵占；反滤层与过渡层连接时，亦可采用锯齿状填筑，但必须保证反滤层的设计厚度不受侵占。反滤料压实过程中，应与其相邻的防渗土料、过渡料一起压实。反滤料宜采用自行式振动碾压实。碾压的行驶方向应平行于坝轴线，应防止心墙土被带至反滤层面发生污染。

3. 2. 3 过渡料填筑

严格控制过渡料的材质、级配、相对密度、不均匀系数、含泥量及其铺筑位置和有效宽度均应符合设计要求。过渡料采用1m³反铲进行摊铺，以保证不发生分离及铺料均匀，铺料厚度 40cm，含水状态按+10%控制，过渡料宜采用自行式振动碾压实，碾压遍数为 8 遍，其中静碾 2 遍，振动碾 6 遍。过渡料内不允许设置纵缝。过渡料横向接坡必须清至合格面，使接坡过渡料层次淸楚，不得发生层间错位、中断和混杂。过渡料分段铺筑时，必须做好接缝中各层之间的连接，防止产生层间错动或折断现象、在斜面上的横向接缝应收成缓于1:2的斜坡。过渡料填筑面上散落的松土、杂物应于铺料前清除。

3. 2. 4 堆石体填筑

堆石体填筑包括大坝上、下游主堆石区及下游次堆石区堆石料的填筑，在堆石料填筑前,基础必须按要求清除完腐蚀土、树根等, 对坝基坑槽部分采用级配碎石回填找平。每层的铺筑厚度100cm, 含水状态按+10%控制，过渡料宜采用自行式振动碾压实，碾压遍数为 8 遍，其中静碾 2 遍，振动碾 6 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20t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。 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。各填筑条带带均采取搭接碾压的方法, 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。坝壳堆石料采取大面积铺筑，以减少接缝。坝体内修建的临时坝内道路，其材料均按所经各区的要求填筑，对坝内道路边缘松动或分离的填料，按所在料区填料碾压要求与新填料一起重新进行碾压。

4. 结语

粘土心墙堆石坝填筑量大、各分区筑坝材料质量要求高，需高度重视料源质量，施工时需对料源进行复勘，如与原设计差别较大，需及时采取应对措施，确保料源质量和数量。料源爆破开采需做好开采试验，筑坝堆石料粒径及级配等要一次爆破形成，避免二次加工。

坝料填筑施工前应通过试验确定各分区筑坝料的碾压机具、铺料厚度、碾压遍数以及坝料的质量等。施工过程严格控制各筑坝料的施工工艺，合理配置资源, 组织协调好各施工工序的施工交叉与衔接，确保施工质量及进度。

通过精心组织、本工程已于**年*月完工并已通过竣工验收，大坝施工质量满足设计要求，施工质量总体优良。

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