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摘要：金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，为甘龙河流域水电规划梯级电站的第三级。文章以金家坝水电站大坝填筑施工为背景，通过从土石料开采和加工及坝体填筑现场施工工艺的分析，保证了大坝土方填筑质量，确保施工安全。
关键词：金家坝水电站；面板堆石坝；坝体填筑施工技术；坝体填筑碾压实验
中图分类号：TV541 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）36-0153-
一、工程概况
金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，为甘龙河流域水电规划梯级电站的第三级。坝址位于乌江的支流甘龙河下游，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，电站厂房位于小河乡下游的甘龙河左岸。工程任务以发电為主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。金家坝水电枢纽工程挡水坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程447.80m，防浪墙顶高程449.00m，最大坝高103.30m，坝顶宽度10m，坝顶全长315m。坝体上游坡比为1︰1.4，下游坡比为1︰1.4，在高程417.30m、387.30m处各设一级马道，马道宽3m。大坝土石方填筑的施工任务为：土石料开采及填筑。大坝石方开采总量（包括砼骨料用毛料）197.75万m3（实方），利用开挖石碴79.50万m3（实方），土方开采5.6万m3（实方），各采料场开采工程量见表1。大坝土石方填筑总量253.12万m3（实方），分区工程量见表2。
二、坝体填筑施工道路布置
由于本工程坝体填筑工程量大，特别是I期填筑强度高，因此必须要投入大量的机械设备。而合理布置施工道路是保证坝体填筑强度的前提，也是充分发挥机械效率的关键。
坝体内施工道路主要为Ⅰ期临时挡水断面、Ⅱ、Ⅲ期坝体填筑，主要是一期填筑，高差大、强度高，道路布置有一定难度（如图1）。所有施工道路与坝体交接处，采用钢桁架跨越趾板，与坝面接触处采用袋装土保护，坝内道路其材料要求与经由各区的材料相同，填筑要求亦相同。
三、土石料开采及加工
在土料开采的过程中应该注意以下几点：
1．覆盖层清除。土料开采前，应先清除表层的覆盖层。覆盖层清除采用TYt60推土机配合3.0m装载机进行，所清覆盖装20t自卸汽车弃运至弃渣场。
2．开采机械及开采方式。开采分区和分层。根据土料场地形、取样情况以及土料场开采面积和开采总量，拟分区分层由高向低逐区逐层开采，每区根据可开采厚度的不同分2～5层开采，每层开采厚度3～4m。土料开采原则上采用平采法，每层均采用反铲挖掘机开采，开挖土料装自卸汽车运输上坝。
在开采过程中，分层厚度还应根据中间无用层的位置适当进行调整，即以中间无用层分界线分层。在开采土料过程中，应做好总体规划，在部分开采面清除中间无用层的过程中，其它开采面可保证大坝填筑的土料供应。
土料加工主要是调整土料的含水量，使其含水量在允许的范围之内（达到和接近控制含水量）。土料含水量的调整包括增加和减小土料含水量。
1．土料含水量的增加。设计要求坝体碾压土的填筑采用双控，即压实度大于97%，压实干密度rd≥1.69g/cm，上坝填筑土料含水量控制在to=13%～17%之间。由于本工程中土料场的天然含水量偏低，不能满足上坝填筑土料的含水量要求，故在开采前需对含水量偏低的上层土料进行加水处理，以调整土料的含水量，具体方法如下：当土料天然含水量仅略低于施工控制含水量下限时，应采取在开挖、装料、运输、填筑过程中喷水的方法提高土料的含水量。当某个开采面上下土料含水量不均，但经过混合后，能达到控制含水量范围时，可在开采、装车及卸料过程中，有目的地进行混合便可达到调整土料含水量的目的。
2．土料含水量降低。在施工期间如遇连续降雨，必然会增大土料的含水量。使其远大于控制含水量，故应在土料上坝前进行处理，以调整土料含水量，具体方法如下：当土料含水量稍高于施工控制含水量（小于2%），采用平面分层取土，适当提高卸土高度等挖装运卸过程中加快水分蒸发的方法降低土料含水量。
四、大坝施工技术措施
（一）坝体填筑顺序
在坝体土石方填筑过程中，应根据坝体填筑分区情况顺序填筑，各填筑区均应平行坝轴线采用循环流水线作业，保持各种坝料填筑均衡上升，填筑高程基本保持一致。大坝每填筑一层堆石料，相应填筑两层垫层垫料及过渡料，垫层料、过渡料填筑施工程序示意见图2，坝面各种坝料填筑顺序为：
（二）坝体填筑碾压实验
坝体填筑主要包括：坝体填筑、反滤料填筑、过渡层填筑。为能给各种坝料填筑时提供合理的施工参数，以保证填筑质量，在坝体填筑前，应针对不同的坝料分别进行不同的现场碾压试验。分别选取试验地点采用不同的碾压遍数、碾压机具对主堆石料、垫层料、过渡料、特殊垫层料及低压缩区料进行碾压试验以验证设计参数合理性、提出试验成果。经对碾压遍数与干密度、碾压遍数与沉降率、加水量与干密度的关系等进行数据分析。当施工参数一经确定后，不得擅自改变，所涉及的机械设备也不得更换。
（三）堆石料填筑
主次堆石区石料自卸汽车运输至坝面，顺坝轴线方向采用后退法卸料，铺料厚度按碾压试验确定的参数，由推土机平料，坝料经人工洒水充分湿润后，堆石料采取大面积铺料，以减少接缝，并根据坝面大小等情况，组织安排各工序施工，形成流水作业局面，实现连续高强度填筑施工。为进行坝面的局部处理工作，剔除与过渡层相接部位坡面上大于30cm的离散石块，靠近岸坡部位按设计要求以过渡料铺筑，以防止出现架空、分离现象。多种料平起填筑一律采用振动光面碾跨缝碾压保证压实质量。坝体内修筑的临时道路，其材料要求与经由各区的材料相同，要求亦相同。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碾压。
（四）垫层料、过渡料填筑
垫层、过渡层与相邻5m范围内的堆石体平起填筑，按一层主堆石、二层过渡层和垫层平起作业。垫层料在砂石骨料加工场掺和完成后，用3.0m3装载机装15t自卸汽车运输至坝面后，按碾压试验确定的参数，顺坝轴线方向后退法卸料，并控制卸料高度，防止出现石料分离现象，由YT220推土机平料，20t自行式振动碾顺坝轴线方向碾压。过渡料采用引水洞出口段开挖料，1～2m3反铲装15t自卸汽车运输至坝面，过渡料施工方法同垫层料。过渡层与主堆石区交界处采用20t自行式振动碾骑缝碾压。过渡层与主堆石区按“犬牙交错”状连接，其宽度不小于铺层厚度的1.5倍，过渡层与垫层料接触面上大于20cm的离散石块，在垫层料铺筑前剔除，严格保证垫层、过渡层的设计水平宽度，为了保证垫层料上游边坡的压实效果，其外边线放宽80cm，使振动碾尽量能靠近边缘碾压，垫层每升高3.0～4.5m，用激光制导VOLOV220反铲对其边坡进行修整。与两岸坝坡相接部位的过渡排水层铺筑方法同堆石过渡层，碾压时，对地形突变形及坡度过陡部位，适当修整地形使振动碾到位，采用20t拖式振动碾顺岸坡方向进行压实，碾压参数同堆石过渡层，局部采用振动夯压实。
（五）坝前铺盖和盖重填筑
1．铺盖料的填筑是在一期面板施工和帷幕灌浆完毕后才进行的。首先清除残留石块等杂物后才能进行铺盖区料的填筑。
2．盖重区和铺盖区同时近似水平（向上游方向0.5%的坡度以利于向上游排水）地连续分层平起填筑，同一平面上按铺盖区→盖重区的先后顺序填筑。
3．铺盖区土料在料场调节含水量等于或略大于最优含水量，1m3液压反铲装料，5t自卸汽车运料，进占法卸料、铺料，TB70推土机铺料、平料，铺层厚度由试验确定，在距面板1.0m范围内≤400mm。
4．盖重区利用开挖的石渣弃料，在2#堆渣场1m3反铲装料，5t自卸汽车运料，进占法卸料、铺料，TB70推土机铺料、平料，铺层厚度由试验确定。
5．铺盖区、盖重区平料完成后洒水车洒水，YZT8K凸块振动碾进退错距法碾压。岸坡接合部位不能碾压到的部位，采用小型专用振动碾碾压。距面板1.0m范围内采用人工平整振动板夯实。
（六）坝面洒水及排水
1．洒水。坝面洒水前先检测各种填筑材料的实际含水量，然后按照各填料设计洒水量减除天然含水量后，再根据需洒水面积和厚度计算该单元需要洒水量。洒水时采用花管均匀洒水，出水管口安设流量计，以严格控制洒水量。
2．排水。坝面排水采用自然排水，填筑时坝面始终保持坝体下游面低于上游面；坝基排水在坝体外上、下游围堰内侧设置排水泵站，确保坝体内积水及时排出基坑；坝基河床部位填筑前，采用2〃～4〃潜水泵将水排至排水泵站后再集中排除。
（七）坡面施工
1．大坝每填筑3.0～4.5m用VOLOV220反铲进行第一次预削坡，并用YZT-14振动碾进行一次压实，坡面每上升15～25m后，对上游坡面用激光制导反铲进行二次精确削坡。削坡前，首先在上游坡面进行3×3m方格网测设，并打上钢筋桩，挂上线后，由人工自上而下进行削坡，考虑碾压后沉降量，迎水面修整到高于设计线100～150mm，具体沉降预留高度由斜坡碾压试验确定，对于深度超过100mm的凹坑，以粒径小于40mm的垫层料填平，并进行碾压或夯实。削坡时，由测量人员现场监控检查，避免超削。
2．削坡完成后，对坡面进行洒水，然后开始削坡碾压，采用YZT-14斜坡振动碾压实，由布置于坝面的1.0m3履带吊牵引。碾压方式和参数通过碾压试验确定，碾压应满足技术要求。
3．碾压后的坡面由测量人员进行检查，碾压后的坡面与设计边线的偏差不超过±20mm，表面不平整度小于40mm，对于不符合要求的部位再次由人工削坡或补坡并重新碾压。垫层坡面碾压完毕，经监理工程师验收合格后，及时进行喷涂乳化沥青的施工。
（八）特殊部位处理
1．对砼周围、砼趾板、坝内埋设有仪器、仪器线或其他结构的周围采用特殊部位的施工方法施工。
2．这些部位采用人工、小型专用机具为主，薄层填筑、逐层碾压。碾压采用手导振动器、蛙夯、跳夯甚至需要时人工用大锤夯实。
3．特殊部位的施工人员、埋设仪器的安全是一个特别突出的问题，施工时采用直径150～250cm、高150cm、一侧带缺口的防护铁筒将这些地方的施工与大面积的机械化施工相对隔离。
4．在填筑区基础开挖线以下的所有勘探坑槽和竖井，在填筑前，按施工图纸要求回填密实。施工时，由自卸汽車运输碎石料至回填部位外侧卸料，由人工配合反铲将碎石料分层摊铺于回填部位，层厚初拟为20～30cm，然后由小型手扶式振动碾或液压振动夯板进行压实，碾压参数通过试验最终确定。
五、结语
总之，金家坝水电站大坝填筑施工项目中充分利用了当地材料筑坝，具有经济、快速优势。相信只要在施工过程中，严格按照规范施工，提前采取适当的技术措施，做好预防控制措施，一定能保证大坝土方的施工质量，做到防患于未然。
参考文献
[1] 林马盛．浅谈水库大坝土方填筑施工[J]．科学之友，2011，（14）．
[2] 林建清，刚永才，叶沙锋．毛尔盖水电站大坝碎石土开采与技术措施[J]．四川水力发电，2011，（3）．
[3] 闫宇民．碾压式土石坝施工技术要点[J]．陕西水利，2011，（4）．
（责任编辑：刘晶）
关键词：金家坝水电站；面板堆石坝；坝体填筑施工技术；坝体填筑碾压实验
中图分类号：TV541 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）36-0153-
一、工程概况
金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，为甘龙河流域水电规划梯级电站的第三级。坝址位于乌江的支流甘龙河下游，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，电站厂房位于小河乡下游的甘龙河左岸。工程任务以发电為主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。金家坝水电枢纽工程挡水坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程447.80m，防浪墙顶高程449.00m，最大坝高103.30m，坝顶宽度10m，坝顶全长315m。坝体上游坡比为1︰1.4，下游坡比为1︰1.4，在高程417.30m、387.30m处各设一级马道，马道宽3m。大坝土石方填筑的施工任务为：土石料开采及填筑。大坝石方开采总量（包括砼骨料用毛料）197.75万m3（实方），利用开挖石碴79.50万m3（实方），土方开采5.6万m3（实方），各采料场开采工程量见表1。大坝土石方填筑总量253.12万m3（实方），分区工程量见表2。
二、坝体填筑施工道路布置
由于本工程坝体填筑工程量大，特别是I期填筑强度高，因此必须要投入大量的机械设备。而合理布置施工道路是保证坝体填筑强度的前提，也是充分发挥机械效率的关键。
坝体内施工道路主要为Ⅰ期临时挡水断面、Ⅱ、Ⅲ期坝体填筑，主要是一期填筑，高差大、强度高，道路布置有一定难度（如图1）。所有施工道路与坝体交接处，采用钢桁架跨越趾板，与坝面接触处采用袋装土保护，坝内道路其材料要求与经由各区的材料相同，填筑要求亦相同。
三、土石料开采及加工
在土料开采的过程中应该注意以下几点：
1．覆盖层清除。土料开采前，应先清除表层的覆盖层。覆盖层清除采用TYt60推土机配合3.0m装载机进行，所清覆盖装20t自卸汽车弃运至弃渣场。
2．开采机械及开采方式。开采分区和分层。根据土料场地形、取样情况以及土料场开采面积和开采总量，拟分区分层由高向低逐区逐层开采，每区根据可开采厚度的不同分2～5层开采，每层开采厚度3～4m。土料开采原则上采用平采法，每层均采用反铲挖掘机开采，开挖土料装自卸汽车运输上坝。
在开采过程中，分层厚度还应根据中间无用层的位置适当进行调整，即以中间无用层分界线分层。在开采土料过程中，应做好总体规划，在部分开采面清除中间无用层的过程中，其它开采面可保证大坝填筑的土料供应。
土料加工主要是调整土料的含水量，使其含水量在允许的范围之内（达到和接近控制含水量）。土料含水量的调整包括增加和减小土料含水量。
1．土料含水量的增加。设计要求坝体碾压土的填筑采用双控，即压实度大于97%，压实干密度rd≥1.69g/cm，上坝填筑土料含水量控制在to=13%～17%之间。由于本工程中土料场的天然含水量偏低，不能满足上坝填筑土料的含水量要求，故在开采前需对含水量偏低的上层土料进行加水处理，以调整土料的含水量，具体方法如下：当土料天然含水量仅略低于施工控制含水量下限时，应采取在开挖、装料、运输、填筑过程中喷水的方法提高土料的含水量。当某个开采面上下土料含水量不均，但经过混合后，能达到控制含水量范围时，可在开采、装车及卸料过程中，有目的地进行混合便可达到调整土料含水量的目的。
2．土料含水量降低。在施工期间如遇连续降雨，必然会增大土料的含水量。使其远大于控制含水量，故应在土料上坝前进行处理，以调整土料含水量，具体方法如下：当土料含水量稍高于施工控制含水量（小于2%），采用平面分层取土，适当提高卸土高度等挖装运卸过程中加快水分蒸发的方法降低土料含水量。
四、大坝施工技术措施
（一）坝体填筑顺序
在坝体土石方填筑过程中，应根据坝体填筑分区情况顺序填筑，各填筑区均应平行坝轴线采用循环流水线作业，保持各种坝料填筑均衡上升，填筑高程基本保持一致。大坝每填筑一层堆石料，相应填筑两层垫层垫料及过渡料，垫层料、过渡料填筑施工程序示意见图2，坝面各种坝料填筑顺序为：
（二）坝体填筑碾压实验
坝体填筑主要包括：坝体填筑、反滤料填筑、过渡层填筑。为能给各种坝料填筑时提供合理的施工参数，以保证填筑质量，在坝体填筑前，应针对不同的坝料分别进行不同的现场碾压试验。分别选取试验地点采用不同的碾压遍数、碾压机具对主堆石料、垫层料、过渡料、特殊垫层料及低压缩区料进行碾压试验以验证设计参数合理性、提出试验成果。经对碾压遍数与干密度、碾压遍数与沉降率、加水量与干密度的关系等进行数据分析。当施工参数一经确定后，不得擅自改变，所涉及的机械设备也不得更换。
（三）堆石料填筑
主次堆石区石料自卸汽车运输至坝面，顺坝轴线方向采用后退法卸料，铺料厚度按碾压试验确定的参数，由推土机平料，坝料经人工洒水充分湿润后，堆石料采取大面积铺料，以减少接缝，并根据坝面大小等情况，组织安排各工序施工，形成流水作业局面，实现连续高强度填筑施工。为进行坝面的局部处理工作，剔除与过渡层相接部位坡面上大于30cm的离散石块，靠近岸坡部位按设计要求以过渡料铺筑，以防止出现架空、分离现象。多种料平起填筑一律采用振动光面碾跨缝碾压保证压实质量。坝体内修筑的临时道路，其材料要求与经由各区的材料相同，要求亦相同。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碾压。
（四）垫层料、过渡料填筑
垫层、过渡层与相邻5m范围内的堆石体平起填筑，按一层主堆石、二层过渡层和垫层平起作业。垫层料在砂石骨料加工场掺和完成后，用3.0m3装载机装15t自卸汽车运输至坝面后，按碾压试验确定的参数，顺坝轴线方向后退法卸料，并控制卸料高度，防止出现石料分离现象，由YT220推土机平料，20t自行式振动碾顺坝轴线方向碾压。过渡料采用引水洞出口段开挖料，1～2m3反铲装15t自卸汽车运输至坝面，过渡料施工方法同垫层料。过渡层与主堆石区交界处采用20t自行式振动碾骑缝碾压。过渡层与主堆石区按“犬牙交错”状连接，其宽度不小于铺层厚度的1.5倍，过渡层与垫层料接触面上大于20cm的离散石块，在垫层料铺筑前剔除，严格保证垫层、过渡层的设计水平宽度，为了保证垫层料上游边坡的压实效果，其外边线放宽80cm，使振动碾尽量能靠近边缘碾压，垫层每升高3.0～4.5m，用激光制导VOLOV220反铲对其边坡进行修整。与两岸坝坡相接部位的过渡排水层铺筑方法同堆石过渡层，碾压时，对地形突变形及坡度过陡部位，适当修整地形使振动碾到位，采用20t拖式振动碾顺岸坡方向进行压实，碾压参数同堆石过渡层，局部采用振动夯压实。
（五）坝前铺盖和盖重填筑
1．铺盖料的填筑是在一期面板施工和帷幕灌浆完毕后才进行的。首先清除残留石块等杂物后才能进行铺盖区料的填筑。
2．盖重区和铺盖区同时近似水平（向上游方向0.5%的坡度以利于向上游排水）地连续分层平起填筑，同一平面上按铺盖区→盖重区的先后顺序填筑。
3．铺盖区土料在料场调节含水量等于或略大于最优含水量，1m3液压反铲装料，5t自卸汽车运料，进占法卸料、铺料，TB70推土机铺料、平料，铺层厚度由试验确定，在距面板1.0m范围内≤400mm。
4．盖重区利用开挖的石渣弃料，在2#堆渣场1m3反铲装料，5t自卸汽车运料，进占法卸料、铺料，TB70推土机铺料、平料，铺层厚度由试验确定。
5．铺盖区、盖重区平料完成后洒水车洒水，YZT8K凸块振动碾进退错距法碾压。岸坡接合部位不能碾压到的部位，采用小型专用振动碾碾压。距面板1.0m范围内采用人工平整振动板夯实。
（六）坝面洒水及排水
1．洒水。坝面洒水前先检测各种填筑材料的实际含水量，然后按照各填料设计洒水量减除天然含水量后，再根据需洒水面积和厚度计算该单元需要洒水量。洒水时采用花管均匀洒水，出水管口安设流量计，以严格控制洒水量。
2．排水。坝面排水采用自然排水，填筑时坝面始终保持坝体下游面低于上游面；坝基排水在坝体外上、下游围堰内侧设置排水泵站，确保坝体内积水及时排出基坑；坝基河床部位填筑前，采用2〃～4〃潜水泵将水排至排水泵站后再集中排除。
（七）坡面施工
1．大坝每填筑3.0～4.5m用VOLOV220反铲进行第一次预削坡，并用YZT-14振动碾进行一次压实，坡面每上升15～25m后，对上游坡面用激光制导反铲进行二次精确削坡。削坡前，首先在上游坡面进行3×3m方格网测设，并打上钢筋桩，挂上线后，由人工自上而下进行削坡，考虑碾压后沉降量，迎水面修整到高于设计线100～150mm，具体沉降预留高度由斜坡碾压试验确定，对于深度超过100mm的凹坑，以粒径小于40mm的垫层料填平，并进行碾压或夯实。削坡时，由测量人员现场监控检查，避免超削。
2．削坡完成后，对坡面进行洒水，然后开始削坡碾压，采用YZT-14斜坡振动碾压实，由布置于坝面的1.0m3履带吊牵引。碾压方式和参数通过碾压试验确定，碾压应满足技术要求。
3．碾压后的坡面由测量人员进行检查，碾压后的坡面与设计边线的偏差不超过±20mm，表面不平整度小于40mm，对于不符合要求的部位再次由人工削坡或补坡并重新碾压。垫层坡面碾压完毕，经监理工程师验收合格后，及时进行喷涂乳化沥青的施工。
（八）特殊部位处理
1．对砼周围、砼趾板、坝内埋设有仪器、仪器线或其他结构的周围采用特殊部位的施工方法施工。
2．这些部位采用人工、小型专用机具为主，薄层填筑、逐层碾压。碾压采用手导振动器、蛙夯、跳夯甚至需要时人工用大锤夯实。
3．特殊部位的施工人员、埋设仪器的安全是一个特别突出的问题，施工时采用直径150～250cm、高150cm、一侧带缺口的防护铁筒将这些地方的施工与大面积的机械化施工相对隔离。
4．在填筑区基础开挖线以下的所有勘探坑槽和竖井，在填筑前，按施工图纸要求回填密实。施工时，由自卸汽車运输碎石料至回填部位外侧卸料，由人工配合反铲将碎石料分层摊铺于回填部位，层厚初拟为20～30cm，然后由小型手扶式振动碾或液压振动夯板进行压实，碾压参数通过试验最终确定。
五、结语
总之，金家坝水电站大坝填筑施工项目中充分利用了当地材料筑坝，具有经济、快速优势。相信只要在施工过程中，严格按照规范施工，提前采取适当的技术措施，做好预防控制措施，一定能保证大坝土方的施工质量，做到防患于未然。
参考文献
[1] 林马盛．浅谈水库大坝土方填筑施工[J]．科学之友，2011，（14）．
[2] 林建清，刚永才，叶沙锋．毛尔盖水电站大坝碎石土开采与技术措施[J]．四川水力发电，2011，（3）．
[3] 闫宇民．碾压式土石坝施工技术要点[J]．陕西水利，2011，（4）．
（责任编辑：刘晶）