浅析水利工程建设中堆石坝填筑施工技术

摘要：堆石坝的主体是用石料填筑，配以防渗体建成的坝。它是土石坝的一种，在我国堆石坝有悠久的历史。堆石坝施工技术是水利工程建设的重要组成部分。文章简要分析堆石坝坝体填筑施工相关技术，希望对同行有一定的借鉴意义。 
关键词：堆石坝；坝体；填筑；施工工艺 
　　一、堆石坝类型 
　　按防渗体设置的部位、施工方法及运用方式，堆石坝的形式主要有以下几种： 
　　1、心墙堆石坝：防渗体位于坝轴线处，两侧为堆石体。防渗体可以为土料、沥青混凝土、钢筋混凝土。 
　　2、斜墙堆石坝：防渗体位于堆石体上游，材料有土料、钢筋混凝土、沥青混凝土、木材等。防渗土体可以放在堆石体上游，也可在土斜墙上设置较厚的堆石层。 
　　3、钢筋混凝土斜墙堆石坝，坝的上下游坡都接近堆石的自然坡。早期的钢筋混凝土斜墙坝，在斜墙下部干砌一层片石做垫层，以防止面板出现裂缝漏水。 
　　4、定向爆破堆石坝：当河谷狭窄，山体较厚，岸坡高陡，地质条件比较简单时，在两岸或一岸的山体中预挖药室，放置炸药，一次或分次爆破，使岩体按照一定的方向抛掷到河谷中，堆积成坝。然后再用一般方法填筑并修整到预定的断面和高度，并在上游设置防渗层。 
　　5、重力墙式堆石坝：坝上游用混凝土、浆砌石或干砌石筑一重力式墙，下游为堆石体。在干砌石的上游用钢筋混凝土或沥青木板防渗。 
　　6、过水堆石坝：于坝顶和下游坡采用钢筋混凝土或浆砌石等护面，并对坝脚加以防护，以防止水流冲刷基。 
　　二、坝体填筑施工工艺 
　　用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体，用钢筋混凝土面板作为防渗体的坝，称为钢筋混凝土面板堆石坝。其主要由堆石体和防渗体组成，其中堆石体从上游向下游依次主要由垫层区、过渡区、主堆区和次堆石区组成。 
　　1、坝体填筑施工 
　　坝体填筑原则上应在坝基、两岸岸坡处理验收以及相应部位的趾板混凝土浇筑完成后进行，但有时因考虑到来年度汛要求，填筑工期较紧，所以在基坑截流后，一般前期除趾板区和坝后有量水堰施工区等有施工干扰外，其它区域覆盖层依照设计要求清理后即可考虑先组织施工，采用流水作业法组织坝体填筑施工将整个坝面划分成几个施工单元，在各单元内依次完成填筑的测量控制、坝料运输、卸料洒水、摊铺平整、动碾压等各道工序，使各单元上所有工序能够连续作业，各单元之间应采用灰线等作为标志以避免超压或漏压。 
　　2、测量控制 
　　基面处理验收合格后，按设计要求测量确定各填筑区的交界线、洒石灰线进行标识，垫层上游边线可用竹桩吊线控制，两岸岩坡上标写高程和桩号，其中垫层上游边线垫层与过渡层交界线、过渡层与主堆石区交界线，每层上升均应进行测量放样，主次交界线下游边线可放宽到二至三层，测量放样一次施工放样以预加沉降量的坝体断面为准，考虑沉陷影响后的外形尺寸和高程，根据设计要求的坝顶高程为最终沉降高程，坝体填筑时需预留坝高的0.5%～1.0%为沉降超高。填筑过程中每上升一层必须对分区边线进行一次测量，并绘制断面图。 
　　3、坝料摊铺 
　　坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料，铺料方向平行于坝轴线，砂砾料、小区料、垫层料、过渡料及两岸接坡料采用后退法卸料，主堆石、次堆石和低压缩区料全部采用进占法填筑自卸，汽车卸料后采用推土机摊料平整，摊铺过程中对超径石和界面分离料采用小型反铲挖土机配合处理，垫层料过渡料由人工配合整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度确保厚度满足要求。 
　　4、洒水 
　　一般采用坝面加水和坝外加水等方式，具体应根据不同施工条件布置洒水，主要是为了能充分湿润石料，以便在振动碾强烈激振力的作用下使块石相互接触，部分棱角被击碎从而减少孔隙率，细料充填空隙以增加碾压的密实度，洒水量以碾压试验结果确定，对于有风化岩的掺配料应适当增加洒水量，以便使掺配的风化岩料提前湿润软化。 
　　5、压实 
　　垫层料和过渡料多采用自行式振动碾进退错距法，碾压主次堆石料和砂砾石料多采用牵引式振动碾碾压，振动碾一般沿平行坝轴线方向行进，靠近岸坡施工道路边坡处除增加顺向碾压外，多采用液压振动夯加强碾压主次堆石料，碾压采用进退错距法错距，由振动碾碾子宽度和碾压遍数控制，当振动碾碾子宽度为2m碾压遍数为8遍时错距一般为25cm，坝坡接触带等大的碾压设备无法到位的区域采用小型手扶式振动碾或液压振动夯加强碾压。 
　　三、坝体分区填筑碾压施工方法 
　　1、坝体分区填筑顺序 
　　坝面填筑作业顺序多采用先粗后细法，即主堆石区过渡层区垫层区铺料时必须及时清理界面上粗粒径料，此法有利于保证质量，且不增加细料用量，上下游的主次堆石区料采用进占法铺料，用牵引式振动碾碾压接缝处采用骑缝碾压。 
　　2、分区填筑作业施工方法 
　　（1）主次堆石区填筑。 
　　堆石区的填筑料由自卸车运输，卸料进占法填筑，卸料的堆与堆之间间保留60cm间隙，采用推土机的平仓以使粗径石料滚落底层，而细石料留在面层，以利于碾压超径石，应尽量在料场解小碾压时，采用错距法顺坝轴线方向进行，低速行驶（1.52km/h）碾压，按坝料的分区分段进行各碾压段之间的搭接不少于1.0m，铺料层厚及碾压遍数严格采用碾压试验确定参数，施工铺筑碾压层次分明做到平起平升，以防碾压时漏碾欠碾，在岸坡边缘靠山坡处大块石易集中故岸坡周边选用石料粒径较小且级配良好的过渡料填筑，同时周边部位先于同层堆石料铺筑碾压时，滚筒尽量靠近岸坡沿上下游方向，行驶仍碾压不到之处用手扶式小型振动碾或液压振动夯加强碾压。 
　　（2）过渡层料填筑。 
　　过渡料填筑前必须把主堆石料上游坡面所有大于30cm的已分离的块石清除干净，该区料最大粒径为30cm，超径料在料场及时解小填筑时，自卸汽车将料直接卸入工作面，后退法卸料，倒料顺序可从两边向中间进行，以利流水作业。过渡料用推土机推平，人工辅助平整，铺层厚度等按规定的施工参数执行。接缝处超径块石需清除，主堆石料不得侵占过渡区料的位置，若出现这一现象应采用反铲挖除或人工清除。平整后洒水碾压碾压采用自行式或拖式振动碾碾压，碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。 
　　（3）垫层料的填筑。 
　　垫层料填筑前必须把过渡料上游坡面所有大于8cm的已分离的块石清除干净，垫层料的最大粒径不大于8cm，该部分料采用黄砂与级配碎石料在拌料场拌制而成，再采用自卸车运卸到垫层区，然后用推土机辅以人工整平，填筑时上游边线水平超宽20cm～30cm，铺筑方法基本同过渡区料并与同层过渡料一并碾压，碾压时顺坝轴线方向行驶，振动碾距上游边缘的距离不宜大于40cm，按规定的洒水量遍数层厚及行走速度进行，垫层料和过渡料的填筑需与堆石区同步进行。 
　　四、坝体填筑应注意事项 
　　1、大坝各区料的界面处理 
　　大坝填筑各区料的交接界面必须注意防止大块石集中，特别是垫层料与过渡料之间过渡料与主堆石料之间，填筑料的粒径差距较大采用后退法卸料，填筑时不能有超径石集中界面上，有大块石时及时采用1m3反铲挖土机或推土机清除，保证主堆石区不侵占过渡区，过渡区不侵占垫层区。 
　　2、坝体与岸坡接合部的填筑 
　　坝体地基要求不能有反坡现象，因此对边坡的反坡部位先进行削坡，或回填混凝土，处理坝料填筑时岸坡接合部位易出现大块石集中现象，且碾压设备不容易到位，造成接合部位碾压不密实，因此在接合部位填筑时应减薄填筑铺料厚度，清除所有的大块石，采用过渡层料填筑。 
　　参考文献： 
　　[1] 孙役，李昌彩，王云清，等.高混凝土面板堆石坝设计与施工理念[J].水力发电，2007（8）. 
　　[2] 周厚贵.水布垭高混凝土面板堆石坝施工新技术[J].湖北水力发电，2009（1）. 
　　[3] 陈继平. 对水利工程中堆石坝坝体填筑施工技术的探讨[J].城市建设理论研究，2011（28）.