大坝心墙防护性施工技术研究

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　　摘要：阐述了大坝填筑施工过程中重车过心墙的具体防护性技术措施，提出了科学可行的施工工艺，并有效解决了冬雨季心墙施工的难题，并着重介绍该技术在毛尔盖大坝工程上的应用。
　　关键词：重车 心墙 防护性施工
　　
　　1 工程概况
　　毛尔盖水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内，是黑水河流域水电规划二库五级方案开发的第3梯级电站，该电站为大（2）型混合式，单一发电工程。首部枢纽由挡水建筑物、溢洪道、放空洞组成。拦河大坝采用砾石土直心墙堆石坝，大坝坝顶高程为2138.00m，坝顶宽12.0m，最大坝高为147.00m。
　　
　　2 心墙防护性施工技术
　　2.1 重车过心墙施工技术
　　由于毛尔盖大坝工程坝区地形限制了道路的修建，料场分布上下不均，施工中必须面对重车过心墙的情况，根据毛尔盖工程的实际情况，重车过心墙施工拟采用在碾压好的心墙土料上铺设60cm厚砾石土，用26吨振动平碾碾压6遍，再铺设20mm厚4×1.8m的钢板带，作为过心墙的缓冲垫层。
　　在大坝填筑过程中，每上升1.5～2m的填筑高程后，重车过心墙部位交叉布置，严禁布置于同一部位。重车过心墙的钢板及土料后期处理施工如下：
　　⑴ 在心墙已压实的面上再铺筑一层80cm厚的砾质土心墙料作为行车道基础保护层，保护层静压2遍、激振碾压4遍；
　　⑵ 行车道基础上铺设一层长度为4m、宽度为1.8m、厚度为2cm钢板，并在每块钢板底面焊接两根∠10角钢加劲肋，以增加每块钢板的抗弯刚度，铺设时钢板长度方向垂直于重车行走方向，能满足大坝重车过心墙要求；
　　⑶ 在大坝填筑实施阶段，考虑雨季等不利因素影响，根据现场实际情况，建议行车道基础保护层厚度可适当加厚，减少保护层受含水影响，以确保心墙施工质量；
　　⑷ 道路使用必须经常变化道口。
　　⑸ 重车过心墙工艺流程如下：
　　
　　
　　
　　图1重车过心墙部位处理工艺流程图
　　当过心墙部位转移位置时，先用CAT330反铲将钢板调离原位置，然后再用CAT330反铲和TY320推土机配合将原保护性砾石土垫层倒运至待填筑工作面，倒运完成后，对保护层下原砾石土心墙料进行取样，取样合格后即可作为合格填筑工作面继续进行填筑施工。
　　2.2 雨季心墙施工专项措施
　　黑水河流域处于岷江上游半干旱河谷地带，属川西高原气候区。黑水河流域暴雨量级较小，1日最大降雨量一般在30mm～50mm之间。雨天填筑施工根据现场的施工条件采取以下措施，防止施工过程中含水量增加，确保填筑质量满足设计及规范要求。
　　⑴ 加强天气预报，提前做好各项施工预防措施；
　　⑵ 日降雨量大于5mm时应停止砾石土防渗料的填筑施工；
　　⑶ 坝体上下游填筑面应分别向上下游倾斜一定的坡度（倾斜坡度可取1～2%），以利于排除坝面积水；
　　⑷ 在防渗体填筑面上的大型施工机械，雨前应开出填筑面停放在坝壳区；
　　⑸ 下雨或雨后严禁践踏坝面，严禁车辆通行；
　　⑹ 雨前振动平碾快速压实表层松土，注意保持填筑面平整，以防积水和雨水下渗，妥善铺设保护层，并在边坡上布置截水沟、排水沟阻止边坡雨水对土料的影响。
　　⑺ 雨天采用防雨帆布对心墙全面进行遮盖，雨后揭开，进行晾晒或部分清除高含水土料，以确保土料填筑进度和质量。
　　⑻ 雨季适当降低单道口重车过心墙频次，同时雨季过心墙道路宜始终高于心墙填筑高程。
　　2.3 冬季心墙施工专项措施
　　坝址区海拔高，冬季气温较低，极端最低气温在-11.6～-14.4℃之间，冬季坝体填筑施工根据具体情况采取以下措施：
　　⑴ 严禁砾石土防渗料冻土料上坝填筑，当日最低气温在-10℃以下，或在0℃以下且风速大于10m/s时，应停止砾石土心墙料填筑施工；
　　⑵ 采取快速连续作业，尽量缩短铺料、洒水、碾压等工序之间的间歇时间。在负温下，填筑料不得洒水，防止出现冻土现象。同时，在冬季施工时，必须严格控制土料场的土料质量，以保证填筑施工的质量；
　　⑶ 负温下施工，应作好压实土层的防冻保温工作，及时覆盖双面涂塑帆布加柔性泡沫卷材保温层，避免土层冻结，其后采用推土机清除覆盖的土料；
　　⑷ 由于接触粘土比较接近采用自然含水直接上坝，低温下堆料场必须做好保温，并实测填筑结冰温度，在此温度下停止施工，并做好保温措施；
　　⑸ 在下雪前及时采用帆布对心墙区进行覆盖，并做好覆盖保温层的搭接工作，防止积雪融化溶入砾石土料内；
　　⑹ 下雪停止后，及时组织人员清理帆布上的积雪，并舀除帆布上的积水。帆布揭开后采用TY320推土机将表层的土料清除，以尽快恢复大坝的正常施工。
　　由于坝址昼夜温差约在20℃左右，因此必须采取合理的土料防冻结技术才能保证坝体的快速填筑。主要采用了以下保温防冻技术：
　　⑴ 采用提前备料，特别是在砾石土含水率调配场提前储备好大坝7～10天的填筑土料，并对储备的砾石土料进行保温覆盖，以保证土料的温度，防止砾石土料被冻结；
　　⑵ 冬季土料开采时，选择在设计允许范围内，砾石含量偏大，含水率略偏小的土料，这种土料的抗冻结能力较好；
　　⑶ 采用双面涂塑的双层帆布加1.5cm厚的柔性泡沫卷材覆盖土料，做保温防冻结措施，测试当地土料在上述材料覆盖下的冰点，作为夜间停止土料施工的控制温度。
　　⑷ 为了能及时上坝，充分利用当地昼夜温差大的特点，在白天气温回升时，视天气情况，处理坝面出现结冰土料现象的土料。天气晴好时，将结冰土料用推土机集中到心墙的一施工分区进行晾晒，全面解冻后重新填筑；天气阴沉无法晾晒时，将该部分土料用推土机集中，再装车至堆场处理，后期解冻后上坝。完成上述处理后可恢复坝体心墙的正常填筑施工。
　　
　　3 重车保护性过心墙试验
　　⑴ 建立心墙模型：先铺筑4层碎石土心墙料，形成心墙模型。铺筑面积为21m×40m，每层铺料厚度为30cm，铺筑方法采用后退法，采用20.5t凸块振动碾静压2遍，振动碾压根据土料碾压试验选取的遍数，行车速度为2～3km，碾压满足大坝填筑要求；
　　⑵ 铺筑行车道基础：在模拟心墙面上超填一层碎石土心墙料，形成行车道基础。铺筑宽度为4m，铺料厚度为60cm，铺筑方法采用进占法，采用26t振动平碾静压1遍，振动碾压4遍，行车速度为2～3km；
　　⑶ 铺筑钢板保护层：在行车道基础上铺筑一层钢板，每块钢板尺寸为4×1.8m，厚度为20cm；并在每块钢板底面焊接两个∠10角钢加劲肋(间距为2m)，以增加每块钢板的抗弯刚度；钢板铺筑采用CAT330B挖掘机吊安；
　　⑷ 重车模拟穿越心墙：钢板保护层铺筑完毕后，装载堆石料的重车便可以穿越心墙。车型选用25t自卸汽车，装载15m3(松方)块石料(总重55t)，行车遍数为500次、1000次、2000次、5000次五种，重车穿越心墙时有以下要求：时速控制在10～15km/h之内、行车道限制于钢板保护层上；
　　⑸ 碎石土心墙料检测：
　　进行行车道基础底面碎石土心墙料渗透试验、颗粒级配试验及压实度试验，检测该部位碎石土心墙料于重车穿越心墙前后渗透系数、颗粒级配及压实度变化，分析其影响程度。碎石土心墙料渗透试验采用常水头渗透试验，并将计算渗透系数换算成标准温度下的渗透系数，结果必须保证砾石土心墙料的渗透系数小于1×10-5cm/s。
　　
　　4 结语
　　重车过心墙施工措施既保证了该部位的施工质量，也打通大坝上下游的填筑料运输通道，减少大坝上下游运输之间的绕坝运输问题。同时，方便了大坝上下游之间的沟通与协调，为大坝填筑的顺利进行提供了强有力的保证。
　　
　　参考文献：《水利水电工程施工组织设计规范》
　　 《水利水电施工工程师手册》
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
　　

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