高温干旱地区砂砾石坝填筑施工技术
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［收稿日期］2018-05-23［作者简介］张冕（1972-），男，河南唐河人，高级工程师，主要从事水利水电工程技术与施工管理工作。
文章编号：1673-9000（2018）S1-0141-03高温干旱地区砂砾石坝填筑施工技术张冕（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州450001）［摘要］砂砾石筑坝技术在国内坝工建设中得到广泛应用，但在新疆高温干旱特殊气候条件下的砂砾石筑坝技术则应用不多。
本文以新疆喀什一市四县城乡饮水安全工程主体沉沙调节池砂砾石筑坝施工为例，深入研究高温干旱地区砂砾石坝填筑施工技术，总结出一套适应特殊气候条件下的砂砾石筑坝关键技术，可为类似工程施工借鉴学习和推广应用。
［关键词］高温干旱地区；砂砾石坝；施工技术［中图分类号］TV52［文献标识码］B1工程概况新疆维吾尔自治区喀什（伽师）一市四县城乡饮水安全工程主体沉沙调节池是一个四面围水、就地取材填筑成的一座水库工程。
主要建筑物包括：大坝、池中渠、放水涵洞、放空渠及渠系建筑物。
水库大坝设计库容809万m 3，坝线全长3.78km ，设计坝顶高程1493.8m ，最大坝高15.2m ，筑坝材料采用天然砂砾石料。
坝顶宽6m ，上游坝坡为1∶2.5，采用20cm 厚现浇C30混凝土板+3cm 厚砂浆垫层+两布一膜（布重200g/m 2，膜厚0.5mm ）+5cm 厚砂浆找平层。
下游坝坡为1∶2，采用混凝土框格内填弃料石；全库盘防渗，选用库盘内的50cm 厚覆土+两布一膜（布重200g/m 2，膜厚0.5mm ）。
本工程坝体填筑料全部采用水库内库盘砂砾料开挖进行坝体填筑，砂砾石清废37.62万m 3，砂砾石开挖132.58万m 3，砂砾石筑坝122.13万m 3。
2施工规划2.1大坝清基本工程清基厚度为0.5，分区进行清基开挖，采用74kW 推土机集料，3m 3装载机装20t 自卸汽车运往库盘上游砂垫层加工厂；清基后进行坝基碾压，确保碾压后的坝基面满足设计指标要求。
严格按照挖填平衡规划的部位和厚度进行开挖，开挖施工与大坝填筑紧密配合，做到同时开始、同时结束、挖填一步到位，避免过程二次倒运，以加快开挖和填筑施工进度。
土石方开挖采用反铲开挖装车，库盘预留0.5m 厚度一次开挖到位，装车后由自卸汽车直接上坝。
2.2砂砾石坝填筑（1）大坝施工区划分为满足施工进度需要，坝体填筑按照分区分段施工。
因库盘和坝体面积较大，库盘近100万m 2，坝体长度3.78km ；将库盘分区开挖，大坝分区分段填筑，形成多个工作面全面同时进行施工。
因坝线较长，且分为东西南北四面坝，根据地形条件和坝体布置，按坝线长度分为3个施工区，3个施工区同时进行施工；本工程最大坝高约15.2m ，坝高较小，填筑施工不考虑分期，安排一次性填筑至设计高程，之后再进行上下游护坡高程施工。
（2）砂砾石坝填筑大坝填筑主要工序有：铺料、洒水、碾压和质量检测。
按现场试验参数组织施工，必要时根据具体情况及时调整施工参数。
大坝填筑采用流水作业方式。
3施工临时设施3.1施工交通布置场内交通道路根据工程分布情况布置，沿坝线外侧修筑一条环形临时施工道路，道路标准为6m 宽的砂砾石路面。
与营地及其它临时设施连通，并考虑永久和临时，前期和后期相结合，形成一个整体场内公路网。
上坝道路分内侧和外侧道路，内侧上坝临时路主要结合填坝分段分区布置，外侧上坝路主要结合拌合站位置和混凝土较多的部位布置，原则上尽量缩短运距，提高施工效率。
3.2其它设施（1）场内供水在拌和站处，设一座500t施工用水蓄水池，水源取自坝区附近灌溉水渠，用4寸潜水泵抽取；蓄水池设置4个接水管口，坝面用水采用10T水车拉运，最大运输距离约2km。
（2）油库现场采用移动式加油车供油。
（3）机械停放及检修在加工厂区及沿坝线各施工点上布置各种机械停放场地及机械检修场。
（4）弃料场按照设计图纸指定的坝后位置堆存。
4施工方案4.1施工准备（1）建立控制网，埋设控制桩，进行地形及断面复测。
（2）测量放样确定开挖边线和开挖范围。
（3）开挖工程区域内天然植被在施工前砍伐或移植清理。
（4）试验及成果整理，主要内容有：砂砾料的天然级配、密度、最大、最小干密度、含水率；砂砾料击实试验，确定坝体碾压有关技术指标，如最大、最小干密度、含水率。
4.2技术指标要求根据设计图纸要求，坝体及库盘清基后对基础进行碾压，压实密度不小于天然密度的1.05倍；坝体碾压相对密度≥0.8，坝后3.0m固脚区碾压相对密度≥0.75。
4.3坝体填筑生产性试验通过对坝体填筑各项试验，确定经济合理的施工压实参数，提出碾压试验报告和建议的碾压参数；坝体填筑采用天然砂砾，主要碾压参数为：摊铺厚度0.68m，压实厚度0.65m；先静碾2遍，振动碾压6遍；含水率控制5%；最大干密度2.38，最小干密度2.06。
4.4坝体填筑施工4.4.1主要工程量分析1）库盘清基按照设计图纸要求，库盘清基30cm，清基面积约943953.93m2，清基工程量约28.31万m3。
清基后进行碾压，碾压后干密度不小于坝基天然干密度的1.05倍。
2）坝体填筑沉砂池坝体轴线长3782.49m，填筑按25m断面进行计算，填筑工程量1194421.05m3。
3）库盘开挖库盘开挖施工中，预留50cm做为土工膜盖重工程量，库盘土工膜上覆土461992.96m3。
库盘实测开挖利用料为1551077.79m3。
4.4.2砂砾石料平衡大坝为土工膜斜墙砂砾石坝，施工中填筑量较大，且大部分开挖料质量满足坝体填筑需要，料源主要为库盘C1料场。
砂石料松实系数为：砂砾石（自然方∶松方∶压实方=1∶1.19∶0.89）。
4.4.3主要施工方法坝体填筑程序：测量放线→坝基清基→基础碾压→检测→坝体（分层）填筑→洒水→碾压→检测→下一循环。
主要施工机械：坝体填筑主要用挖掘机开挖，自卸汽车运输，推土机推平，洒水车洒水，振动碾压实。
（1）坝体清基坝体基础清基厚度0.5m。
清基开挖根据部位不同分区进行，采用TY220推土机垂直坝轴线向下游方向横向集料。
部分集料采用3m3装载机或反铲装20t自卸汽车运往库盘上游砂垫层加工厂。
库盘清基后进行库盘开挖，反铲挖装20t自卸汽车运输开挖砂砾料直接上坝。
（2）开挖与填筑施工中以坝体填筑为主；库盘内开挖兼顾库盘土工膜、池中渠施工；坝体填筑兼顾放水涵洞施工。
坝体施工划分为三个施工区，3个施工区同时开始施工；每施工区划分为若干个单元，每个单元100m左右，形成流水作业。
坝体填筑先从高坝部位填筑，兼顾低坝线填筑，填筑施工道路主要为库盘内修筑施工道路，在坝体位置相隔400m左右修筑一条由库盘上坝的施工道路，库盘开挖料直接上坝。
填筑施工不考虑分期，安排一次性填筑至设计高程。
坝体填筑料开挖兼顾库盘防渗结构施工。
开挖上坝料时库盘预留50cm不挖，作为向砂垫层上洒盖重料的料源。
坝体填筑料开挖同样兼顾池中渠施工，池中渠结构主要有陡坡段、泄水段。
结构下部主要有复合土工膜、雷诺护垫、护坡混凝土；依次从低到高进行施工。
序号施工项目单位工程量（自然方）坝体填筑（实方）垫层料及骨料利用（自然方）坝后弃料堆存（自然方）1194421.05直接利用(运距0.5km）直接利用(运距0.5km）二次倒运（运距1.0km）1坝基清理m393090.40骨料(60%)50000.0033090.40 2库盘清理m3283186.18垫层料(40%)40000.00243186.18 3库盘开挖m31551077.791411660.10（自然方）139417.69合计1852713.261411660.10（自然方）90000415694.27砂砾石料平衡表（3）开挖分区填筑施工考虑为后续施工项目尽早提供工作面，并结合库盘砂石料平衡情况，将各施工区上坝料分区开挖，尽可能缩短运输距离，对各施工段施工顺序进行安排。
（4）坝体填筑顺序第一工区：从两头往中间方向进行施工；第二工区：从两头往中间方向进行施工；第三工区：从低处往高处进行施工；二期填筑区：从库内填筑1/3，从库外填筑2/3。
坝体填筑最大工作面位于下游，面积约8000m2，摊铺厚度为68cm，需要5200m3（松方）。
在填筑施工中尽快完成第一、二工区低坝段一部分施工，为后续面施工尽早提供工作面。
（5）砂砾石坝填筑坝体填筑高峰期反铲18台，自卸汽车120辆，每班可运120×10趟×20m3=24000m3（松方）×0.89=21360m3（压实方）。
坝体填筑料全部来自C1（库盘）砂砾石料场，共1411660.10m3（自然方）。
坝体土料填筑施工工序包括土料铺设和碾压，基本作业为卸料、平料、压实及质量检查，铺助作业为洒水、刨毛、清理坝面、接缝处理等。
大坝填筑完毕后进行坡面修整，采用机械为主、人工为辅的方式。
坝体上下游削坡分层按坝体填筑每3~4m一层，机械修坡采用液压反铲沿坡面自下而上进行，对机械无法到达部位采用人工进行修坡。
①坝料运输与卸料上坝料运输是关系大坝填筑强度的关键。
运料施工主干道必须有足够的宽度，保证每辆运料车辆运行畅通，不互相干扰。
上坝料采用进占法卸料，即自卸汽车在已平好的松土层上行驶、卸料，用推土机向前进占平料，避免自卸汽车在已碾压合格的层面行走，影响层间刨毛效果。
②铺料铺料厚度通过碾压试验确定，采用TY220推土机摊铺。
推土机平料过程中，采用仪器或钢尺及时检查铺层厚度，发现超厚部位立即进行处理。
铺料时，上下游边坡各超填15~30cm。
③碾压碾压采用YZ20型自行式振动碾，先静碾，再振动碾压；碾压行走方向与坝轴线平行，行走速度为1.5～2Km/h（通过碾压试验确定），碾压方法：采用进退错距法（碾轮宽/碾压遍数），即从一侧到另一侧一次碾压完成。
碾压遍数和错距宽度通过碾压试验最终确定。
各碾压单元碾压搭接宽度，垂直碾压方向不小于0.3～0.5m，顺碾压方向应为碾压遍数除轮宽（约50cm左右）。
压料后砂砾石料的相对密度不小于0.8。
接缝处理，坝体横向接缝之结合坡度不应陡于1∶3；坝体接缝坡面可使用推土机自上而下削坡，适当留有保护层，可采用挖掘机修整台阶式接缝，清理一层，填筑一层。
④构筑物周边填筑构筑物周边1.5m范围内，施工质量要求高，施工中选用细颗粒砂砾料，人工运输，蛙式打夯机压实，铺料厚度15～20cm，并适量散水；构筑物两侧对称填筑、压实。
5主要施工设备本工程使用的主要施工设备有：1.6m3挖掘机22台，TY220推土机14台，20T自卸汽车135辆，18T振动碾20台，ZL-50装载机5台，8000L洒水车14辆，5t油罐车1辆。
6施工质量控制措施6.1开挖和清基施工（1）开挖前对原地形测量剖面进行复核检查，按施工图纸对开挖剖面测量放样成果进行检查，并对开挖区周围排水和防洪保护设施进行检查。
