新疆某面板堆石坝施工技术总结.docx

1、新疆某面板堆石坝施工技术总结新疆水电站面板堆石坝施工技术总结 1 工程概述某某水电站是规划的18个梯级水电站中的第十个梯级电站，为新疆有史以来最大规模的水电站，属大（I）型一等工程。电站总装机容量为460MW，多年平均发电量9.38亿KW.h，水库总库容25.3亿m3，调节库容17亿m3，为不完全多年调节。坝址区多年平均气温5.7，多年平均降雨量353.4mm，实测最高气温37.9，实测最低气温-39.9，最大冻土深度82cm，每年封冻期为12月上旬至次年3月下旬。电站枢纽建筑物由拦河大坝、泄洪隧洞、发电引水隧洞、地面式厂房及户内开关站（GIS）等组成。拦河坝为混凝土面板砂砾堆石坝，为I级建筑

2、物，最大坝高157m，坝顶长445m，坝顶高程1427m（防浪墙顶）。上游坝坡坡度为1:1.7，下游坝坡1:1.5(马道间)，下游坝坡布置“之”字形上坝公路，平均坝坡坡度为1:1.96。坝体防渗结构为钢筋混凝土面板，最大斜坡长度295m，混凝土面板面积75250m2；坝体共设有上游任意料（B）、上游粘土铺盖（A）、特别垫层料（D）、垫层料（A）、砂砾料（C）、排水料（B）、主堆石料（A）、次堆石料（B），块石压重区料（C）9个分区，坝体主要受力结构为砂砾料填筑体，坝体下游部分填筑爆破堆石料。大坝土石方开挖总量为169.8万m3，总填筑方量为836.2万m3，混凝土浇筑量为8.65万m3，固结灌

3、浆18592m，帷幕灌浆60455m。水库设计洪水位为1420.05m，校核洪水位1422.19m，死水位1380.00m；设计洪水流量为1399m3/s（P=1/500），校核洪水流量为2187m3/s（PMF）。坝址区域地震基本烈度为8度，大坝按9度设计。图2 坝体标准剖面图该工程总投资22.8亿元。 大坝工程总工期为5年，其中工程准备期1年，主体工程施工期3年，工程完建期为1年。工程里程碑进度计划：2001年10月1日进点；2002年9月河道截流；2004年8月下旬水库开始蓄水；2006年10月完工。2 施工技术措施2.1施工道路布置场内施工道路的布置应尽可能保证施工车辆的运行通畅、高效

4、、安全，因此在考虑具体施工条件下，道路布置原则为：1）开挖运输道路左右岸相互独立；2）坝体填筑运输道路砂砾料与爆破堆石料运输道路相互独立；3）砂砾料运输道路以环路为主，上坝重车与返回料场空车在不同道路上行使。场内施工道路由两部分组成，一是场内的交通干道；二是场内交通干道与各施工点连接的支线道路。交通干道一览表 图3 坝体施工干道布置图道路名称路长(km)道路等级路宽(m)路面类型使用类型备注右岸道路1#7.461矿山II级12.00碎石路面临时C2料场至坝址1320高程2#0.947矿山II级9.50碎石路面临时1320高程至坝址1385高程4#0.315矿山II级9.50碎石路面临时1#道路

5、至坝址1320高程5#0.500矿山II级12.00碎石路面临时原S315省道改建12-1#2.500矿山II级12.00砼路面永久接永久上坝路由右岸经2#桥至左岸办公和生活区12-2#5.000矿山II级9.50碎石路面临时2#桥至木材检查站接S315左岸道路6#5.648矿山II级9.50碎石路面临时6#桥至左岸垭口7#0.750矿山II级9.50碎石路面临时6#道路1360高程至4#桥9#1.086矿山II级9.50碎石路面临时由6#道路至坝址1350高程14#2.674矿山II级9.50砼路面永久办公等临建区至左岸垭口序号支线名称起 点终 点长度（m）道路级别路面宽(m)备注1上坝支线

6、r1R5终点1295m高程1277m高程180临时道路，碎石路面102上坝支线r2R12道路1295m高程1277m高程180临时道路，碎石路面103上坝支线r3R4道路1320m高程1295m高程250临时道路，碎石路面10含一跨趾板桥4上坝支线r4R9道路1350m高程1320m高程300临时道路，碎石路面10含一跨趾板桥5上坝支线r5R2道路1385m高程1355m高程300临时道路，碎石路面10含一条交通洞6上坝支线r6R10道路1399m高程1385m高程140临时道路，碎石路面107上坝支线r7R11道路1421m高程1400m高程250临时道路，碎石路面108上坝支线r8R9道路

7、1340m高程上游围堰左堰顶1314m260临时道路，碎石路面109P1料场支线5#桥PT3平台1500临时道路，碎石路面9.59成品料场支线R14道路料场1500临时道路，砂砾路面10仅作简单推挖10临时炸药库支线R1300临时道路，碎石路面9.511筛分场支线200临时道路，砂砾路面10施工支线道路一览表图4 坝内施工支线布置图2.2围堰设计大坝标导流方式为围堰一次断流，左岸导流洞导流。在设计上，上下游围堰均采用粘土心墙土石围堰。挡水标准为100年一遇洪水，相应来流量Q=1165m3/s，上游围堰水位1312.67m，堰顶高程1315.00m；下游围堰水位1284m，堰顶高程1285m。2

8、.3开挖2.3.1 坝基开挖坝基开挖、支护遵循自上而下、分层开挖、支护紧跟、控制爆破、加强观测的原则进行施工，其施工程序为：地形测量及测量放样场地清理土方开挖石方开挖基岩面清理及基础验收。每层梯段高度12m，采用深孔梯段爆破法，趾板基础预留1.5m厚保护层，采用浅孔爆破法，设计开挖周边线采用预裂爆破；爆破网络采用非电起爆系统、孔间顺序微差挤压爆破，孔内高段，孔外低段，边坡开为斜线微差接力起爆，槽挖为“V”形接力起爆。基坑开挖后显示河床覆盖层普遍在12m厚，出露均为级配良好的砂砾石覆盖层，经按照设计要求在查明无不利夹层后予以保留。2.3.2 F32特大断层的快速开挖F32断层是坝址规模最大的一条

9、断层，通过河床趾板，出露长度2km，宽22m，由角砾岩、糜棱岩、断层泥组成。该断层使得大坝趾板基岩的不完整性，导致趾板出现较大的变形差异，二是在较大渗透压力下极易出现渗透破坏。F32断层齿槽开挖按照原设计方案开挖估算须用45天，经过方案调整和精心组织，在发生3次岩体塌滑的情况下仅用23天时间将F32断层齿槽开挖完成。2.3.2.1开挖方案的调整设计上采用的处理措施是在趾板部位用宽28.7m、深15m的砼塞置换，在趾板后延60m内浇80cm钢筋砼盖板，达到延长渗径的目的。根据1270m高程以上开挖揭露的地质情况及当时工期的要求，对F32断层齿槽开挖尺寸进行了调整（如下图），以便机械施工、缩短处理

10、时间。 下游侧开挖坡比可根据爆破情况调整以利于钻孔施工。施工时在趾0+3400+345位置形成一条1:2坡比的重机进出齿槽道路，全部钻孔均用DH470型阿特拉斯进行，出渣用1.6m3反铲装自卸汽车，1265m高程以下反铲两次倒渣至1265m平台再装车运走。爆破分4次，自上至下爆破深度分别为5m、3m、3m、4m，实现薄层开挖、中浅孔爆破，充分发挥机械效率，尽可能缩短开挖工期。钻孔时由于岩石性质差极易引起塌孔，为此采用PVC管护孔保证了成孔率。2.3.2.2爆破方案1）上游及右开挖边线采用预裂爆破，主爆区采用多排中心掏槽直排微差双向挤压爆破。2）最后一层1259m1255m高程不留保护层，钻底回

11、填0.3m粉渣作为孔底柔性垫层。3）采用85mmPVC管在钻孔后插入孔内保护炮孔。4）爆破网路网路联接使用非电导爆雷管,孔内药串用两根导爆索连通，反向起爆；预裂爆破多排中心掏槽直排微差双向挤压爆破，保证了岩石的破碎程度。 2.4坝体填筑根据坝体填筑设计要求，结合坝面作业设备进行了碾压试验，确定了各种坝料相应的碾压参数（均采用18t振动碾碾压，振动频率2835Hz，行车速度1.52.5km/h），运输道路前面已作了介绍，坝面作业严格按照规范执行。各筑坝料碾压参数项目铺料厚度碾压遍数备注C2砂砾料（冬季）80cm8来回算两遍C2砂砾料（暖季）80cm6(洒水8)、8（不洒水）来回算两遍C8砂砾料（

12、冬季）80 cm8来回算两遍C8砂砾料（暖季）80 cm6(洒水8)、8（不洒水）来回算两遍P1爆破料80 cm8来回算两遍排水料80 cm4(洒水1015)、6（不洒水）来回算两遍垫层料水平40 cm8来回算两遍垫层料斜坡8（下行振动,上行静碾,洒水46）来回算一遍2.5混凝土施工（含止水系统）大坝混凝土主要为面板混凝土和趾板混凝土，总量 4.6万m3，均采用滑模施工。2.5.1面板混凝土施工1）钢筋制安面板钢筋为单层双向钢筋。面板使用的钢筋型号有16、18、20、22、25、28、30等几种（表示圆钢，表示螺纹钢）。架立筋用25螺纹钢制作，设垂直架立筋和水平架立筋。垂直架立筋由2种方式组成

13、，先用插筋形成架立钢筋，打入垫层料深度50cm，间排距为3.0 * 3.0m。然后利用预制好的带钢筋头混凝土块间排距加密至1.5 m*1.5 m。横向架立筋焊接在垂直架立筋上。混凝土垫块加工尺寸为200200100mm。2）模板工程标准侧面模板安装，并在表面镶嵌6.3#轻型槽钢。面板滑模运行 图5 面板侧模支立图面板滑模采用可组合的单节滑模拼装，钢结构0.36t/m，施工时最大为1.15t/m。用2台5T或10T卷扬机提升滑模，把滑模安装时的提升速度控制在23m/min。混凝土浇筑时滑模滑升速度控制在0.61.5 m/h，一般标准为滑升时混凝土不往下淌，用手轻按，能留下手印，但混凝土不沾手为宜

14、。三角体扭变部分砼浇筑过程中，滑模高端利用10t葫芦固定，低端利用卷扬机牵引滑动。3）混凝土施工混凝土入仓：混凝土入仓采用1mm厚黑铁皮加工的半圆溜槽入仓，顶部搭设彩条布，降低混凝土的坍落度损失。每车都进行塌落度检测，溜槽入口处的坍落度应控制在37cm之间。混凝土平仓振捣：平仓用4台振捣器按规范要求振捣，注意保护止水。混凝土养护：混凝土浇筑收光后，立即用塑料薄膜进行覆盖，8小时后用土工布覆盖，并洒水进行养护。在寒冷季节再覆盖海棉保温。雨天施工：雨季滑模上、料溜槽上均设置防雨棚。降大雨或暴雨时，混凝土停止施工，同时做好仓面的保护，对新浇的混凝土盖上塑料布等，以防雨滴将混凝土表面损坏。2.5.2

15、趾板混凝土浇筑水平趾板混凝土采用常规模板，斜坡段趾板混凝土采用有轨滑模进行浇筑。施工工艺同面板混凝土施工。2.5.3面板接缝止水施工接缝止水包括面板之间的结构缝和周边缝，面板之间的结构缝包括中间部位的23条受压缝和靠近两岸的20条受拉缝。接缝止水有底部铜止水、中间GBW止水、表层填料止水，其中周边缝表层填料止水底部增设一道波纹止水。图1）底部铜止水制作、安装面板铜止水主要使用W1型。采用T2W型铜片制作，在加工场采用自行研制的液压冲击系统分几次加工成型，每段3.8 m，运至施工现场焊接、安装。2）中间GBW止水条施工将GBW止水条粘贴在混凝土侧面设计位置，其表面垫一条厚0.51mm的薄铁皮后每

16、隔20cm使用水泥钉将GBW止水条钉在老混凝土面上。3）周边缝表层止水施工周边缝表层止水自下而上依次为80PVC棒、30010mm波纹止水带、GB填料、GBW填料、GB三复合橡胶板、砂土、土工织物、带孔不锈钢片。在PVC棒搭接时将PVC棒用刀割成45切口，用电工胶布将两个切口缠裹后再用GB（GBW）片缠裹；GB、GBW填料嵌填施工时，利用加工成型的模具控制体形；波纹止水带、GB三复合橡胶板及带孔不锈钢片需用膨胀螺栓和不锈钢扁钢固定，不锈钢扁钢按照施工参数预先在加工厂钻好孔，现场固定施工时根据扁钢孔位钻孔、安装膨胀螺栓，并随混凝土保护层厚度调整螺栓螺丝长度，膨胀螺栓的拧紧应分三次进行。第二次与第

17、一次坚固时间间隔为2天，最后一次坚固在下闸蓄水前进行；砂土填充随带孔不锈钢片和土工布同步进行，填充时先进行带孔不锈钢片和土工布安装，然后将砂土填入土工布空腔内，用木棍捣实。2.6基础灌浆大坝基础灌浆分固结灌浆和帷幕灌浆，同一地段的灌浆按照先浇趾板混凝土，后固结灌浆，再帷幕灌浆的顺序进行。根据检查孔压水试验、检查孔取芯和声波值检测说明灌浆质量较好。2.7目前施工进展及质量情况2.7.1目前施工进展截止2005年8月5日，坝体填筑至1408.6m高程，完成一、二期面板砼浇筑，完成趾板混凝土浇筑，完成左岸趾板、水平趾板段及右岸1413m高程以下基础防渗工程。2.7.2质量情况根据水利水电基本建设工程

18、单元工程质量评定标准（一）（试行）SDJ249-88，工程验收评定情况：大坝和趾板基础开挖共验收和评定单元工程88个，单元工程优良率94.3%；大坝填筑共验收和评定单元工程1211个，单元工程优良率89.5%；趾板、面板混凝土共验收和评定单元工程84个，单元工程优良率90.5%；面板止水安装共验收单元工程70个，单元工程优良率94.3%；大坝基础灌浆共验收和评定单元工程68个，单元工程优良率98.5 %；边坡锚喷支护共验收和评定单元工程274个，单元工程优良率98.5%。大坝工程进行了下闸蓄水、发电2次阶段性验收，共验收签证分项工程30个,质量评定等级全部为优良。目前坝体监测数据：主堆石区（砂

19、砾料）最大沉降量为38.1cm（上覆层厚度40m），次堆石料区（爆破料）最大沉降量为55cm（上覆层厚度为35米）；坝体向下游最大水平位移为33.7mm；混凝土面板脱空在2.730.09mm之间，面板与垫层料之间呈现压缩变形；面板间单向测缝计的观测值在-0.69 mm1.49mm之间，面板周边缝张开位移在0.14mm7.23mm之间，沿缝向最大剪切位移在-2.32mm2.48mm之间，面板法向位移在3.86mm3.04mm之间；坝体浸润线高程由坝轴线上游257m处的1291m高程下降，在坝轴线下游69m处降至1284m的尾水高程，浸润线低于三维渗流计算的浸润线；量水堰流量为226m3/s，与近

20、期中国水利水电科学研究院计算的目前水位等条件下的设计渗流量224m3/s相差不大。综上所述，质量验收情况较好，监测数据均小于目前工况下的设计值，大坝施工质量良好。3 实践经验3.2坝体填筑的进度控制大坝总填筑方量836万m3，根据节点工期要求，高峰填筑期是2003年311月，计划填筑高度95m，填筑方量380万m3,平均强度42.3万m3/月，高峰月强度达到了60万m3。由于大坝宽高比只有2.66，进行高强度填筑施工难度非常大，而实际上最高强度达到了70万m3，特别是垫层料区的填筑，在5个月内填筑了95m高，最大月上升高度达25m。在与其它相同规模的工程相比，该工程主要采取了如下施工措施。3.

21、2.1建立效率高、执行力强的坝体填筑施工组织机构在项目部原有的工程调度室、工程技术部门、质量安全部门、物资装备部门、中心实验室基础上，设置砂砾料料场、爆破堆石料料场、坝面施工各工作面单项工程责任人，协调所辖片区的资源配置，形成单一的指令传输渠道，保证施工的快速、准确。3.2.2坝体填筑上坝道路采用循环道道路布置坚持：1）开挖运输道路左右岸相互独立；2）坝体填筑运输道路砂砾料与爆破堆石料运输道路相互独立；3）砂砾料运输道路以环路为主，上坝车辆与去料场车辆在不同道路上行使。左岸有R6、右岸有R1两条泥结石干线道路，进入坝区在不同高程架设了两座跨趾板钢桥，并打了一条交通洞上坝，这些道路总体上满足了按

22、循环道路上坝的条件。3.2.3料场的规划开采砂砾料主要料源为上游的C2料场,为河滩冲积料。开采前在料场开挖范围内开挖纵横向排水沟，布置道路，开采分区分块进行，开采原则为先临河侧后远河侧块，每块先下游后上游。3.2.4合理划分填筑单元填筑区的划分主要依据不同的填筑料、不同的填筑位置和填筑的方量进行。砂砾料在EL.1316m以下平行于坝轴线划分为4个区，每个区为一个填筑条带，即从砂砾料与堆石料分界线向上游依次为第一、二、三、四条带；在EL.1316m以上砂砾料区划分为3个条带5个填筑区，即从砂砾料与堆石料分界线向上游依次为第一、二条带，0.5H为第三条带，再把第一、二条带垂直于坝轴线均分为4个区，

23、加上0.5H条带,共为5个区。堆石料区平行于坝轴线划分为2个区。从堆石料与砂砾料的分界线向下游依次为第一、第二条带，共2个区。块石压重料为一个分区。排水料、垫层料自成一区。每个填筑区即为一个填筑单元。3.2.5 配备功率大、性能好的坝面作业设备坝面每层平均作业面积达50000m2，坝料推、平、碾压工作量大、强度高，为此购进2台BOMAG牌自行式振动碾（振动碾型号为BW216/219，工作重量为19.22t，可设定碾压行车速度为1.52.5km/h）、2台300kw以上的推土机作为坝面施工主攻设备。3.2.6加强坝面作业指挥，形成流水作业坝面填筑仓号的各个关键位置均有作业指挥人员，确保卸料、平料

24、、碾压的流水施工。3.2.7简化垫层料修坡程序垫层料填筑每上升4至5m进行一次反铲初修坡，以减少因修坡对垫层料填筑的干扰；至填筑到当年要求高程后集中进行一次人工精修，达到设计要求。3.2.8分解坝料加水过程，减少施工干扰3.2.9采用电子称量系统凭票上坝，减少计量时间3.2.10 合理坝体填筑断面，均衡上升为避免每年36月份坝体填筑与面板混凝土浇筑的施工干扰，每期坝体填筑断面自上游向下游呈梯段降低，在每年36月份进行坝体低梯段部位的填筑，既避开了与面板混凝土施工的冲突，又将高差以梯段形式予以分解，使坝体内部有一个较为协调的变形。3.3垫层料施工工艺及上游坡面保护措施3.3.1垫层料填筑施工工艺

25、垫层料填筑随砂砾料0.5H条带同步上升，滞后砂砾料2层填筑，每填筑45m利用反铲初修一次坡面，待填筑至当期施工高程后进行人工精修。1）垫层料填筑时在水平方向上超填60cm（法向超填30.42cm），并在水平碾压过程中配备平板振动碾对两岸边角部位和垫层料临空面进行夯实碾压。2）垫层料每层填筑前采用全站仪进行精确放出上下游设计边线并作出显著填筑边线标志。3）施工时采取后退法填筑垫层料，高峰时填筑强度约1000m3/天，单层填筑量约为500m3。4）填筑每上升4至5m进行一次反铲初削坡，在反铲上安装一块钢板，按照标线进行削坡。5）垫层料填筑至当年要求高程后集中进行一次人工精修坡，并进行坡面碾压，碾压

26、采用动碾、静碾相结合的方式，先静碾2遍再动碾8遍，碾压牵引设备选用国产40t定型牵引机，振动碾选用国产YZ10L牵引式振动碾，滚筒重10t。6）垫层料细粒含量多（30 %50 %），因此雨天垫层料必须停止填筑，并在垫层料填筑面上铺盖彩条布。待天晴后检查是否有弹簧土或冻土，并加以处理后方可恢复填筑。根据面板堆石坝的施工经验，垫层坡面按设计要求完成修坡、碾压后用沥青或砂浆作坡面保护，但在面板浇筑前，坡面都出现3045cm的沉降。为了确保结构尺寸，还需作一次补填施工，带来诸多问题，为此很多工程按有规律的沉降量值作予超填处理。某大坝填筑的上游坡面在经过一个冬季后亦会发生沉降，由于坝轴线上游为砂砾料区，

27、变形模量比下游爆破堆石大，到底会沉降多少难以确定，经参建各方商议按类比法确定预留沉降值为法向15cm。3.3.2垫层料坡面保护措施某某水电站位于新疆伊犁地区尼勒克县喀什河峡谷段,属高寒地区,冬季坝区最低气温-39o C,冻土厚度0.60.9m。考虑雨水冲刷、冻融破坏和坡面沉降值的不可预测性，垫层料坡面保护分两期进行，即冬季过冬保护和面板砼浇筑前保护。3.3.2.1垫层料坡面冬季保护采用CFL高效能复合型稀浆封层剂形成“三油三砂”保护层。由于一期坡面保护层没有进行碾压,防护效果不是十分理想,在二期坡面保护时,对一油一砂进行静碾2遍后再喷护 “二油二砂”，取得较好效果。3.3.2.1砼浇筑前的坡面

28、保护经过一个冬季的冻胀和坝体的不均匀沉降，在面板浇筑前必须进行第二次削坡，人工清除冬季保护层，并对局部凸凹不均匀处进行削补处理。斜坡动碾4遍，达到设计指标后在坡面喷护35cm厚的砂浆作为砼面板施工时的保护层。同时为减少面板的底部约束影响，保证面板与垫层料坡面柔性连接,在砂浆面上喷护“一油一砂”,减小了面板与垫层料间的约束。3.3.3坡面沉降情况的处理某某电站大坝垫层料一期填筑高程为1270m1365m，二期13651395m,一期垫层料由于冬季冻胀严重，面板混凝土施工前又进行了整个坡面的修坡，二期面板采用了改性后的“三油三砂”保护 (其中第一道喷护进行碾压)，有效防止了冬季冻胀破坏,在二期面板

29、砼浇筑前只是对局部变形部位进行了亏欠坡处理,避免了大范围的人工修坡。其中一期坡面沉降小于预期的沉降量，约为310cm，局部有隆起，为防止二期、三期沉降超过预期沉降量15cm，面板形成反坡向折线，或造成坝顶宽度减小，多余的整体超填部分没有削除，面板整体向上游平移，但其周边表面按渐变方式回归到原设计线；二期垫层坡面情况同一期，也采取了相同措施。3.4趾板混凝土异型滑模设计1）滑模需解决的技术难题趾板是传力结构，参数由基岩允许水力梯度确定。从趾板结构参数表得知，趾板宽度有6m，8m和10m的变化，水平长度有11种变化；厚度有0.6m，0.7m和0.8m三种变化；鼻坎段斜边长度有11种变化；鼻坎段的三

30、个角度有22种变化。2）滑模设计滑模对趾板结构复杂性、止水位置和设计断面外模板的适应：侧面采用常规模板，用滑模控制上面BC、CD、DE三面，鼻坎段把DE边加工成有两个自由度的滑块，以适应CD边和、的不同变化，从而解决了趾板不同厚度变化、周边止水位置变化及不同超欠挖回填模板变化的问题。滑模对左、右岸趾板不对称性结构的适应：左、右岸斜坡趾板根据各自的断面特点各设一套滑模。左岸滑模的平直段加工成四节，以适应BC边的5种变化。右岸滑模在平直段加工成五节，以适应BC边的6种变化。滑模强度、刚度、扰度要求：滑模的最不利荷载情况为滑模就位后至混凝土入仓浇注前的状况。滑模最大跨度为10m，骨架用10#槽钢加工，面板用厚度为6mm的钢板加工。模板配重设计考虑在滑模上安装配重水箱（6mm钢板加工），用两排4根调节螺旋拉杆把平直段和鼻坎段连接在一起，并在底部角顶点上安装2颗阻滑螺栓，防止调节拉杆时斜坡段与平直段滑模连接处发生错位，同时以满足的不同变化。经过计算，滑模的挠度为5.7mm，满足水工模板规范要求，刚度及