瀑布溝大壩工程中碎石土心墻料的應(yīng)用

瀑布溝大壩工程中碎石土心墻料的應(yīng)用

1大壩及心墻設(shè)計瀑布溝水庫位于河流上游尼日河匯入河口上游的覺托附近。它位于四川省西部的漢源和甘洛縣。這是一個大型節(jié)水項目，主要用于發(fā)電，防洪和沙子封條，充分發(fā)揮其綜合優(yōu)勢。電站裝機6臺,單機容量550MW,總裝機3300MW,多年平均發(fā)電量145.8億kW/h。大壩為礫石土心墻堆石壩,壩頂高程856.00m,心墻底面最低高程670.00m,最大壩高186m,礫石土心墻的頂高程為854.00m,頂寬4m,底高程670.00m,上、下游坡均為1∶0.25;心墻以寬級配礫石土為主,心墻底部、心墻與岸坡接觸帶、防滲墻頂和混凝土廊道周圍設(shè)高塑性粘土。下游壩殼堆石與覆蓋層之間設(shè)一層2m厚水平反濾層。心墻上、下游側(cè)各設(shè)二層反濾,上游二側(cè)各厚4m,下游二側(cè)各厚6m,反濾層以外為過渡料和堆石料。心墻下部河床覆蓋層采用兩道各厚1.2m、間隔12m的混凝土防滲墻防滲,心墻底面以下最大墻深約78m?；A(chǔ)防滲墻與心墻間采用插入式連接,防滲墻插入心墻深度為15m,墻間設(shè)混凝土廊道。壩體設(shè)計填筑量為2072萬m3,目前,是我國在建的最高礫石土心墻堆石壩。2大壩雨洪保能措施隨著土石壩技術(shù)的發(fā)展,混凝土重力壩、拱壩技術(shù)的不斷提高,同時橡膠壩等新型壩型的運用,傳統(tǒng)土石壩存在著因填筑量大而帶來的建設(shè)時間長的缺點顯得極為突出,如何充分發(fā)揮土石壩本身的技術(shù)要求低、對壩基適應(yīng)性強、當(dāng)?shù)夭牧鲜褂贸浞值膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢下加快施工進度,成為壩型選擇的重要方面,在確保填筑施工質(zhì)量及安全運行的前提下快速施工是各方都關(guān)心的問題。土石壩施工特點之一是大面積的露天作業(yè),直接受外界氣候環(huán)境的影響,尤其是對作為心墻防滲土料的礫石土以及高塑性粘土影響更大,降雨會增加土料的含水量,影響施工質(zhì)量。因此,礫石土心墻的雨季施工,已成為影響瀑布溝大壩主體工程施工進度的主要因素,它使施工的有效工作日大為減少,造成壩體施工強度的不均勻,增加了施工過程中攔洪度汛的難度,甚至延誤工期。為保證壩體的施工進度,降低工程造價,必須先解決好在心墻礫石土在雨季的施工措施問題。研究大壩雨季填筑施工措施,加快大壩填筑施工進度,還可以使大壩提前發(fā)揮經(jīng)濟效益,這對建設(shè)單位來說至關(guān)重要。隨著水利工程投資多元化的發(fā)展,從企業(yè)追求利潤最大化及提高內(nèi)部收益率進行考慮,提高大壩的施工進度,縮短建設(shè)周期,提前發(fā)揮效益,是每個施工企業(yè)考慮的重點,如小浪底這樣的工程,壩體總填筑量約5185萬m3,如不采取有效的加快填筑施工措施,維持每月20～30萬m3的填筑量,建設(shè)周期會長達172～260個月,那是任何企業(yè)都無法承受的,而實際上,小浪底大壩實際平均填筑強度約150萬m3/月,最高強度達到200萬m3/月,有效的減少了建設(shè)周期,確保了施工的順利進行。3壩面施工措施土石壩防滲土料在雨季施工,總的原則是“避開、適應(yīng)和防護”。一般情況下應(yīng)盡量避免在雨季進行土料施工,首先選擇對含水量不敏感的非粘性土料以適應(yīng)雨季施工,爭取小雨日施工,以增加施工有效天數(shù),在雨日不太多,降雨強度不太大,花費也不大的情況下,采取一般性的防護措施也能見效。例如在雨季中的晴天,礫石土心墻兩側(cè)僅填筑部分足以維持心墻穩(wěn)定的護坡壩殼,其外坡一般不應(yīng)陡于1∶1.5～1∶2.0,當(dāng)下雨不能填筑礫石土?xí)r,則集中力量填筑壩殼部分,這樣就能減少彼此的施工干擾,更好的協(xié)調(diào)施工程序,如圖1所示。由于心墻粘土、礫石土料填筑對含水率有很高有求,為保證填筑質(zhì)量,在心墻填筑施工時,對雨季施工應(yīng)采取以下措施:1)在多雨季節(jié)填筑時,要及時了解雨情預(yù)報,充分利用雨情預(yù)報見縫插針的進行施工,在雨水到來之前應(yīng)做好充分防雨準(zhǔn)備,將雨季施工對施工工期、填筑質(zhì)量的影響降至最低。2)在雨前及時快速壓實表層松土,用25t自行式振動平碾封閉好做業(yè)面,防止松土被雨滴滲入,這一般是在雨季施工中最有效的措施,具有省工、省費用、施工方便等優(yōu)點。3)壩面填筑力爭做到平起,保持填筑面平整,使填筑面微向上、下游傾斜約2%的坡度,以排泄表面雨水,避免雨水滲入填筑料內(nèi)而影響填筑料的含水率;對于一般砂礫料壩殼,需注意防止暴雨沖刷壩坡,可在距壩坡2～3m處,用砂礫料筑起臨時小埂,以不使壩面雨水沿坡面下流而使雨水下滲。4)雨季礫石土含水量一般均在含水量控制上限值(約8%),釆取在卸料平臺鋪墊24mm厚的鋼板厚鋼板,用推土機送料。避免了由于自卸車行走造成剪切破壞和”彈簧土”產(chǎn)生。5)雨前將施工機械撤出填筑面,停放在壩殼區(qū),做好礫石土面的保護。下雨或雨后,盡量不要踐踏壩面,禁止機械通行,防止壩面形成稀泥。與此同時,施工單位應(yīng)密切跟蹤天氣預(yù)報,要和雨水展開艱巨的“攻防戰(zhàn)”,必要時在雨后要及時組織全體干部職工采用“盆舀桶裝”的方法或采用小型抽水機抽水,及時清理暴雨造成的填筑區(qū)積水,保證工程盡快恢復(fù)正常施工。根據(jù)相關(guān)資料和以往施工經(jīng)驗,當(dāng)?shù)[石土料日降雨量小于5mm時,礫石土可以正常施工;當(dāng)日降雨量為5～10mm時則要求停工;并且當(dāng)日降雨量為10～30mm時雨后一般要求停工0.5～1d;而當(dāng)日降雨量大于30mm時,雨后一般要求停工1～2d。因此,在進行雨季施工時,應(yīng)根據(jù)實際降雨量多少,合理安排恢復(fù)工期,盡快恢復(fù)施工。6)采用先進的25T振動凸塊碾(戴拉派克凸塊碾),使心墻礫石土填筑鋪土厚度由原設(shè)計的30cm提高至45cm,有效地提高填筑速度。7)施工前準(zhǔn)備好雨布,對突然來臨的天氣變化以及較大、長時間的雨水天氣做好遮雨準(zhǔn)備,即用雨布對填筑工作面進行覆蓋以避免雨水滲入,縮短雨后施工時間,爭取填筑工期。另外,運輸?shù)缆芬彩怯昙臼┕さ年P(guān)鍵之一,一般的泥結(jié)碎石路面,當(dāng)遇雨水浸泡時,路面容易破壞,即使天晴后壩面可復(fù)工,但因道路影響了運輸而不能及時復(fù)工,所以,在雨季應(yīng)加強路面的維護,保證排水措施的健全。8)黑馬礫石土料場對含水量比較敏感,如何做好雨季施工措施以及雨后如何快速恢復(fù)施工,對施工質(zhì)量和施工進度起著決定性作用。在實際施工中首先采用“井”字型開采方式,就要及時排除雨水,當(dāng)料場停工或下雨時,原則上不得留有松土。如必須貯存一部分松土?xí)r,可堆成“土?！睜畈⒓右愿采w,四周還要做好排水措施;要對料場、皮帶機、出口堆料場和壩面的土料進行全面監(jiān)控,弄清楚土料含水量的變化規(guī)律,以更好的控制土料的含水量變化。由于黑馬料場土料的含水量一般都偏高,因此,可以首先在料場采用備料、翻曬的方法進行脫水,再經(jīng)皮帶機篩分輸送系統(tǒng)運至皮帶洞出口,直至含水量合格后再上壩。對于礫石土備料及粘土儲料場則使用雨布覆蓋,防止雨水滲透而增加實際含水量。在實際施工中還應(yīng)加強研究礫石土料實際最優(yōu)含水量以及含水量與壓實度、最優(yōu)含水率的關(guān)系等,以利于今后更好的指導(dǎo)施工?，F(xiàn)場檢測濕密度、含水率、粗粒含量、細(xì)料壓實度關(guān)系?，F(xiàn)場壓實度檢測最先得到的指標(biāo)是全料濕密度,根據(jù)室內(nèi)擊室試驗成果,得出全料濕密度、含水率、粗粒含量和細(xì)料壓實度之間的關(guān)系曲線,在現(xiàn)場得到濕密度后就能迅速判斷出細(xì)料壓實度是否達到設(shè)計要求,曲線關(guān)系見圖2。4中國高土石壩壩型近幾十年來,隨著新型土石方機械的大量投入,填筑水平工藝的不斷提高以及土力學(xué)理論和實驗技術(shù)的進步,極大地拓寬了土石壩的用料范圍和用料模式,為土石壩更廣泛的應(yīng)用提供了有利條件,改變了土石壩長期存在的建設(shè)工期長、填筑強度底的不足,進一步加快了施工進度,使土質(zhì)心墻堆石壩逐漸成為世界上高壩建設(shè)的主流壩型之一。這種壩型可以利用大型振動碾壓實堆石,使壩體達到比較高的緊密度,以減小實際工程量;可以利用土質(zhì)心墻的柔性來更好適應(yīng)壩體變形,保障防滲體的安全。為此,在我國以及世界許多工程中得到了廣泛推廣應(yīng)用,據(jù)統(tǒng)計,國外100m以上的高土石壩中,利用寬級配礫石土做防滲體的土石壩約占總數(shù)的70%。目前,世界上高于200m的土石壩幾乎無一例外均采用