高土石坝坝料运输跨心墙施工工法中国水利水电第五工程局有限公司樊鹏陈曦孙国兴李春江袁幸朝1.前言土石坝设计结构中心墙的上游、下游均设置反滤料、过渡料、堆石料区，由于料场分布和工程量的不均衡性，施工中大都存在跨心墙运输坝料的问题；而且，即使不存在跨心墙坝料运输问题，为交通方便等，大多数情况下也需要跨心墙交通。
由于心墙本身的特殊作用和功能，对其质量标准业界控制严格，堆石坝跨心墙施工道路的修建方式一直没有形成统一标准与认识。
中国水利水电第五工程局有限公司通过研究设计了一种箱型的减压板结构，并通过对传统的跨心墙道路理论验算分析、现场验证试验和过车试验提出了最为合理的跨心墙道路修建方式及质量控制措施，形成了一套较为系统的高土石坝坝料跨心墙运输施工工法。
本工法关键技术课题成果通过了中国电建集团专家评审组评审，总体水平达到了“国际领先水平”；该工法实施过程中采用的关键技术和主要跨心墙道路结构获得了2项国家发明专利，分别为“一种高土石坝减压版跨心墙道路的快速连接及拆除方法”，授权专利号：ZL.2014103511136.7“一种快速拆装结构的减压板”，授权专利号：ZL. 201410351325.4；该工法关键技术成果获得了2015年度中国水利水电第五工程局有限公司科技进步奖一等奖，中国电力建设企业协会电力建设科技进步奖三等奖。
同时，该工法已经在长河坝水电站大坝工程、老沟水库大坝工程得到实践应用，工法成熟稳定，具有在同类行业或者相关行业广泛推广价值。
2.工法特点2.0.1该工法采用的箱型减压板跨心墙道路等保护措施后，可有效避免车辆运输对心墙填筑面的剪切破坏。
2.0.2工法采用了“箱型连接键+限位环”的连接结构的减压板跨心墙道路，满足车辆荷载的均匀分散、削减及心墙道路位置变换施工中的快速拆装要求。
2.0.3该工法可大大提高施工效率、加快施工进度、降低能耗，便于施工调度、降低成本，便于坝体施工整体规划，保证坝体填筑上下游料的均衡填筑。
3.适用范围高土石坝坝料运输跨心墙施工工法主要适用于水利水电工程中土石坝填筑施工中的坝料需跨心墙运输时，跨心墙道路修建、拆除施工。
4.工艺原理高土石坝坝料运输跨心墙施工工法原理是对坝体心墙土料采取一定的保护措施后，在心墙区修建一条运输道路，在满足心墙土料不被破坏的前提下，实现坝料跨心墙运输要求。
首先在合格的填筑层面上铺填50cm厚垫层料，之后再在垫层上依次铺设箱型减压板，并将减压板依次连接，形成一条连通心墙上下游侧的跨心墙运输道路。
其中，铺填50cm垫层料可最大限度的减少重车跨心墙过程对填筑土体的影响；减压板的道路结构是为满足车辆荷载和均匀分散、消减要求。
减压板道路是采用钢板和型钢焊接而成的箱型结构，减压板间通过“箱形连接键 + 限位环”的连接结构连接。
箱形连接键满足重车荷载下不变形，并能有效传递剪力，满足抗剪强度，与键槽共同构成主要的连接构件；减压板两侧设限位装置，利用限位环限制减压板的纵向位移，限位环的间隙小于连接键与键槽的间隙，从而保证连接键始终位于键槽内。
5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程本工法的施工工艺流程见下图5.1。
图5.1 高土石坝坝料运输跨心墙施工工艺流程5.2操作要点5.2.1层面验收合格跨心墙道路应铺设在已碾压并经监理工程师验收合格后方可进行下道工序施工。
5.2.2垫层料的摊铺跨心墙道路铺设区域心墙填筑层面验收合格后，采用SD32推土机进占法沿跨心墙道路起点铺设50cm垫层土料，垫层土料级配、含水等均应满足心墙填筑土料的设计指标。
5.2.3垫层料的精平垫层料铺设完毕采用平地机对垫层料快速完成精平，严格控制基面平整，确保减压板坐实，避免运行过程翘曲。
5.2.4碾压垫层料完成精平后，采用26t自行式振动平碾（碾宽2.2m）沿铺筑方向碾压静碾4遍，振动碾行走速度控制在2.5±0.2km/h。
5.2.5减压板的铺设与连接制作加工若干个减压板，减压板设计结构见下图5.2.5。
成型的减压板用吊车或液压反铲逐节完成吊装，吊装在垫层土料上，并采用反铲斗背完成减压板在土料面上水平横向或纵向移动，保证每相邻两个减压板相邻两减压板横向键槽对准，完成相邻减压板的对位及定位。
相邻两个减压板完成对位及定位后，人工将限位环安装至两端的限位轴并用插销锁定。
按照如此方法完成满足心墙上下游宽度的若干减压板的布置及连接安装，从而将若干单节连接为整体的形成一条以减压板连接的跨心墙连接道路。
跨心墙道路铺设完成后，通过坝料运输计量部门实时统计跨心墙道路运输车辆过车次数，并在过程中采用测速仪监控车辆跨心墙行驶速度。
减压板连接平面图Ⅰ-Ⅰ剖面图详图AⅡ-Ⅱ剖面图40限位环细部图说明：1、减压板连接平面图中尺寸以cm计，其余图中尺寸以mm计。
图5.2.5 减压板设计结构图5.2.6减压板跨心墙道路的拆除当施工需要变换跨心墙道路的布置位置时，首先人工取下限位轴上的插销，并拆下减压板两侧的限位环，液压反铲完成减压板在土料面上水平横向或纵向移动，完成相邻两减压板的分离。
减压板分离后单节减压板继续采用液压反铲完成吊装，将减压板逐节转吊至下一心墙道路的安装位置进行重新安装。
减压板拆除后，采用推土机配合液压反铲将铺填50cm 的垫层料清除，并对原结合面进行刨毛及含水率调整处理，并经验收合格后恢复道路区的填筑施工。
6.材料与设备6.1主要材料本工法填筑施工的垫层原材料为满足工程设计指标要求的心墙土料，原材料的设计指标根据各工程的设计指标可能略有调整。
长河坝大坝工程心墙土料设计指标如下，6.1.1 砾石土心墙料中的水溶盐含量应不大于3%，有机质含量应不大于2%。
6.1.2 用于心墙防渗料的砾石土，其粒径、颗粒级配应符合下列规定：6.1.3 填筑料最大粒径宜不大于150mm和铺土厚度的2/3；粒径大于5mm的颗粒含量不宜超过50 %、不宜低于30%；小于0.075mm的颗粒含量不应小于15 %；小于0.005mm的颗粒含量不小于8 %。
6.1.4 颗粒级配应连续，并防止粗料集中架空现象。
6.1.5 砾石土心墙料的塑性指数宜大于10，小于20。
6.1.6 心墙防渗土料全料填筑含水率应为ω0-1%≤ω≤ω0+2%，ω0为最优含水率。
6.2设备本工法中使用的主要设备及劳动力组织情况见表6.2-1、表6.2-2。
表6.2-1 机械设备表施工人员配备按照两班作业制进行组织安排。
表6.2-2 劳动力组织表7.质量控制7.1组织机构及人员配备根据土石坝大坝填筑工程的特点，结合GB/T19001-ISO9001:2008质量管理体系标准，参照合同文件及相关资料，建立合理的质量管理组织机构，整个体系采用：项目经理—总工程师—职能管理部门—工区—施工作业队—施工班组的垂直领导体系。
项目经理部设置专门的质量管理部门、工程技术部门和其他职能部门，共同负责工程项目质量检查验收、施工技术及各项管理工作；质量管理部配置专职质量检验人员，负责原材料、施工过程及最终产品质量检查验收，客观独立地履行现场质量把关职责，负责组织和参加施工过程中的监视和测量活动，负责工程、产品内部质量评定工作。
项目经理部设置专门的检测机构——测量队和试验室，配备足够的试验及测量人员和仪器设备，满足工程施工检测的需要。
测量队负责工程施工测量放样和监测的质量控制，试验室负责材料试验和工艺试验的质量控制，并在监理工程师的监督指导下开展工作，为质检人员和监理人进行质量检查和检验提供必要的测量、试验资料和原始记录。
7.2建立健全的施工管理制度全面实行过程质量监控，把质量控制的环节落实施工工序中。
对各作业队及各责任人均落实责任，质量管理目标明确，质量管理体系健全，质量管理责任到位。
7.3施工质量控制措施7.3.1本工法所有施工均应符合现行的《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2013）以及《水电水利工程砾石土心墙堆石坝施工规范》（DL/T5269-2012）等行业规范要求。
7.3.2为保证高土石坝跨心墙运输技术研究成果更好的在实际应用运行，规范运行过程，特提出以下运行管控措施：1、规范跨心墙运输道路施工程序及建设标准。
主要程序为：在已碾压合格心墙土料面上先铺填50cm的砾石土保护层，然后在保护层面上铺设减压板跨心墙道路，减压板铺设前采用平地机严格控制基面平整，确保减压板坐实，避免运行过程翘曲。
跨心墙道路需要经常变换，减压板拆除后，跨心墙道路心墙料垫层也需进行清除。
跨心墙道路应结合填筑情况在心墙填筑区经常变化平面位置, 并确保相邻两层道路交错布置，且心墙填筑区与道路铺筑面高差小于3m，横向接坡不陡于1：3。
2、严格控制跨心墙道路行车速度。
在路口应设置限速标志（限速15km/h），并定期用测速仪对跨心墙运输车辆行驶速度进行检查，违者处罚，并在减压板上安设减速带。
3、严格控制重车跨心墙次数。
重车运输通过过磅计量，每辆车应有固定编号，装料与卸料部位均能准确统计。
由计量管理人员每天统计跨心墙车次，并将数据及时发到前方管理部，当累计次数接近规定值时，及时拆除道路，变化位置。
4、跨心墙道路每次拆除过程安排专人进行盯守并做好相关记录，特别是当心墙土料出现有明显的异常如裂缝等破坏时应及时进行记录、处理并适当增加坑检。
5、加强文明施工管理，跨心墙部位安排道路维护人员，经常检查减压板连接键及位移情况，如有偏移及时校正，连接件如有脱落及时维修，确保整体连接，并对掉落的石料及时清理，保证土料面的整洁。
8.安全措施8.0.1 施工前进行专项安全技术交底，施工过程中要明确分工，统一指挥。
8.0.2 严格执行有关法律法规、安全规程和技术规范。
8.0.3 所有进入施工现场的人员须穿工作服、劳保鞋，佩戴安全帽。
8.0.4针对减压板的吊装作业制定专项机械操作程序，严格按程序操作。
8.0.5 实行定机定人操作机械，持证上岗。
不熟悉机械性能和操作方法的人员不准操作，非专业人员禁止开动机械设备。
8.0.6在整个施工过程中，必须安排经验丰富的安全检查人员随时对各施工机械、车辆状况等进行检查和监督，严禁施工车辆带病施工，同时对各种隐患事故提前进行检查和消除，防患于未然。
8.0.7跨心墙道路路口设置车辆限速标识牌，道路两侧安设交通警示桶，并用安全带或彩旗连接，专门安排安全人员进行跨心墙运输过程中的检查、监督车辆行驶速度及车辆距离满足要求，确保车辆的道路运输安全。
9.环保措施9.0.1坝料运输过程采用密目网进行覆盖，避免运输道路扬尘。
9.0.2安排人员对跨心墙道路运输过程中掉落的石渣及时进行清理，确保跨心墙道路整洁。
9.0.3跨心墙道路减压板两侧土料面铺设防雨布进行保护，防止车辆过心墙过程对土料造成污染。
9.0.4对跨心墙道路位置提前做好规划，设置标识牌，并安排专人负责道路的交通指挥，防止通道阻塞。
