梨园水电站混凝土面板堆石坝填筑质量控制.pdf

第 4 1卷第 5期 2 0 1 5年 5月 水 力 发 电 梨 园 水 电 玷 混 凝 土 面 板 堆 眉 坝 填 筑 质 量 控 ； = 冀丰伟 ，林俊峰 ，陈 宇 ( 云南华 电金沙江 中游水 电开发 有限公 司梨 园发 电分公 司，云 南 丽江 6 7 4 1 2 4 ) 摘 要 ：介绍 了梨 园水 电站混凝 土面板堆石坝的填筑设计标准 、填筑施工参 数及控制方 法等施工质 量控制情 况 ，以 及梨 园水 电站面板堆石坝建设与监测信息管理 系统在大坝填 筑过 程中的应用 。大坝填 筑施 工过程 中 ，采用试坑灌 水 法 和附加 质量法对各分 区坝料 的干密度 、孔 隙率 、颗粒 级配及 渗透 系数 等参数 进行 检测 ，结 果表 明大坝 填筑 质量 良好 。 关建 词 ：混凝 土面板堆石坝 ；填筑施工 ；质量控制 ；施工参数 ；梨 园水 电站 Qu a l i t y Co n t r o l f o r CFRD F i l l i n g o f Li y u a n Hy d r o p o we r S t a t i o n J I F e n g we i ，L I N J u n f e n g ，CHE N Yu ( L i y u a n Ge n e r a t i o n B r a n c h o f Yu n n a n Hu a d i a n J i n s h a Ri v e r Hy d r o p o we r De v e l o p me n t C o ， ，L t d ， L i j i a n g 6 7 4 1 2 4 ，Y u n n a n ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：The c o n s t r u c t i o n q u a l i t y c o n t r o l f o r Li y ua n CFRD i s i nt r o d uc e d f r o m t he a s pe c t s o f f i l l i ng de s i g n s t a n da r d ， f i l l i ng c o ns t r uc t i o n p a r a me t e r s a n d c o nt r o l me t ho d s ，a n d t he a pp l i c a t i o n o f c o ns t r u c t i o n a n d mo ni t o r i ng i n f o r ma t i o n ma n a g e me n t s y s t e m i n t h e fil l i n g pr o c e s s i s a l s o i n t r o d u c e dTh e p a r a me t e r s o f e a c h pa r t i t i o n，s uc h a s dr y d e n s i t y，p o r o s i t y ，g r a i n s i z e d i s t r i b u t i o n a n d p e r me a bi l i t y c o e f f i c i e n t ，a r e t e s t e d b y t r i a l p i t i r r i g a t i o n me t ho d a nd a d di t i o n a l q ua l i t y s t a nd a r d i n da m f i l l i n g c o ns t r uc t i o n p r o c e s s ， a n d t h e r e s u l t s s h o w t h a t t he d a m fil l i n g qu a l i t y i s g o o d Ke y W or ds ：CFRD；f i l l i ng c o n s t r u c t i o n；q ua l i t y c o n t r o l ；c o ns t r uc t i o n p a r a me t e r ；Li y ua n Hy d r o po we r S t a t i o n 中图分类号 ： T V 5 4 1 1 ；T V 6 4 1 4 3 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 6 7 0 4 1 工程概 况 梨 园水 电 站 枢 纽 主 要 由 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 、右 岸 溢 洪 道 、左 岸 引 水 系 统 、 左 岸 泄 洪 冲 沙 洞 及 左 岸 岸 边 发 电 厂 房 等 建 筑 物 组 成 。 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 基 础 最 低 高 程 1 4 7 1 i n，坝 顶 高 程 1 6 2 6 I n，最 大 坝 高 1 5 5 i n， 坝 顶 长 5 2 5 3 in、 宽1 2 m。 大 坝 上 游 坝 坡 1 ： 1 4，下游 坝坡 在 高程 1 5 9 4 I n以上采 用 1 ： 1 7，以 下 采 用 1 ： 1 5。 大 坝 填 筑 总量 为 8 1 0万 in 。 2 0 1 1年 8月 1 6 日大 坝填 筑正 式开 始施 工 ，2 0 1 3 年 7月 2 5 日完 成 大 坝 填 筑 ( 除 坝 前 铺 盖 区 )，共 完 成 大 坝 填 筑 7 3 0 9 9万 in 。 2 坝体填 筑料设计标准 坝 体填 筑共 分 9个 区 ： 1 A区 ，面 板 上游 铺 盖 粉 土 或粉 细砂 ； 1 B区 ，覆 盖 1 A 区的弃 渣 保 护料 ； 2 A 区 ，垫 层 料 ； 2 B 区 ，周 边 缝 特 殊 垫 层 料 ； 3 A 区 ，过 渡 料 、岸 坡 过 渡 区 ； 3 B区 ，主 堆 石 料 区 ；3 D 区 ，主堆 石 料 区 、下 游 排 水 堆 石 料 区 ； 3 C 区 ，次 堆 石 料 区 ； P区 ，下 游 砌 石 护 坡 区 。 坝体填 筑 最 大 剖 面 如 图 1所 示 。坝 体 主 填 筑料 设 计 标 准 见 表 1 。 加 水 量 根 据 现 场 生 产 性 试 验 确 定 。 3 大坝填筑施工参数及控制 3 1 大 坝填筑 施 工参数 大坝 填筑 前对各 种 坝料进 行 了生产 性碾 压试 验 ， 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 2 - 1 0 作者 简介 ：冀 丰伟 ( 1 9 7 3 一)，男 ，河南 上蔡人 ，高 级工 程师 ， 从事大型水 电工程技术和质量管理工作 W a te r P o V o L 4 1 N o 5 囫 水 友电 zU1b 年 b 月 表 1 坝体主填筑料设计标准 图 1 坝体填筑最大剖面示意( 单位 ：m) 分区空 率 压实干密度 g c m 压实渗透系数加水量 c m s一 根 据 生 产 性 试 验 成 果 确 定 了 大 坝 各 种 坝 料 施 工 参 数 。 施 工 过 程 中 根 据 现 场 大 坝 填 筑 料 源 成 分 及 碾 压 设 备 等实 际情 况 ，结 合 施 工进 行 了现 场 复 核 试 验 和 适 当 调 整 ，结 果 见 表 2 。 表 2 大坝填筑施工参数 3 2大 坝填筑 施 工控制 ( 1 ) 分 区控 制 。 加 强 施 工 测 量 放 样 工 作 ，确 保 困W a te r e r V o L 4 ， N o 5 堆 石 料 填 筑 各 分 区 位 置 、 尺 寸 符 合 施 工 图 纸 和 技 术 条 款 的 规 定 。 ( 2) 卸 料 和 摊 铺 。 主 堆 石 料 采 用 进 占 法 卸 料 ， 坝料 卸在 推平但 尚未碾 压 层 平 台 的前 沿 1 21 5 m 范 围 内 ，严 禁 直 接 倒 卸 在 已 碾 压 的 平 台 上 。 该 法 有 利于 工作 面 的 推平 整 理 ，以 提高 碾 压 质 量 ；同 时 细 颗粒 与粗 颗粒 料 间 的嵌 填 作用 ，有 利 于 提 高 压 实 干 密 度 。垫 层 料 、 过 渡 料 采 用 后 退 法 卸 料 ， 以 减 少 物 料 分 离 。 ( 3 ) 层 厚 控 制 。 在 铺 料 过 程 中 ，通 过 尺 量 控 制 铺料 厚度 。铺 设 完 成 后 采 用 定 点 方 格 网 ( 2 0 m 2 0 m) 测 量 控 制 铺 料 层 厚 及 平 整 度 ，对 超 厚 部 位 须 推 薄 处 理 。铺 料 厚 度 要 求 不 超 过 设 计 铺 料 厚 度 1 0 。 ( 4) 坝 料 加 水 。 根 据 设 计 要 求 和 生 产 性 试 验 确 定 的 主 堆 石 料 ( 3 B、3 D) 加 水 量 为 1 5 。 其 中 坝 外 加 水 1 0 ，采 用 专 用 加 水 设 施 ， 根 据 流 量 和 时 间 确 定 加 水 量 ；坝 内 洒 水 5 ，采 用 移 动 洒 水 车 在 坝 面 推 平 后 进 行 洒 水 补 充 ， 根 据 洒 水 车 装 水 量 确 定 洒 水 面 积 。 ( 5 ) 碾 压 遍 数 。 碾 压 采 用 进 退 错 距 法 ，在 主 堆 石 料 区标 识 出 明 显 的 碾 压 轨 迹 ，方 便 振 动 碾 操 作 人 员参 照标 识进 行 碾 压 ，同 时结 合 现 场 指 挥 和 梨 园 水 电站 面板堆石 坝建 设 与 监 测 信 息 管 理 系 统 ，做 到 坝 面 碾 压 区 域 无 明显 漏 碾 、欠 碾 。 4 大坝填筑施工质量 控制 4 1 料源 质量 控制 各 种坝 料开 采 及 生 产 质 量控 制 是 面板 堆 石 坝 填 弟q I右勇弓0 只l| 巽 - - ：g - 1 币 ， 寻： t,- ra J k电 蚰 臣 凝上L E u 假 堆 犋 巩 I q ： t 亘 币U 筑 质 量控制 的重 要 环 节 。各 种 坝 料 质 量 必 须 满 足 设 计 要 求 。 4 1 1 主要 建 筑 物 基 础 开 挖 料 用 作 坝 料 开 采 质 量 控制 ( 1 )有 用 料 鉴 定 。 覆 盖 层 剥 离 完 后 ， 根 据 设 计 坝 料 地 质 特 性 要 求 ， 由 监 理 组 织 参 建 各 方 进 行 有 用 料 鉴 定 ，按 界 定 的 渣 料 种 类 在 开 挖 现 场 设 置 有 用 料 无 用料 标识 牌 ，进 行 分 类 挖 装 ，并 按 流 向规 划 直 接 上 坝 或至渣 场 转存 。 ( 2) 堆 石 料 开 采 爆 破 试 验 。 通 过 爆 破 试 验 确 定 获 得 适 用 各 种 坝 料 级 配 的 钻 爆 参 数 。 ( 3) 超 径 石 料 处 理 。 超 径 石 料 须 进 行 二 次 处 理 ， 采 用 反铲 改装 的 冲击锤 解小 ，分 散装 车 。 ( 4) 试 验 检 测 。定 期 对 开 挖 料 进 行 筛 分 试 验 ， 检 测 级 配 是 否 满 足 设 计 要 求 。 如 发 现 不 满 足 设 计 要 求 ，则 及 时 调 整 钻 爆 参 数 ，使 开 采 的 坝 料 级 配 达 到 要 求 。 4 1 2 坝料 回采 质量 控制 ( 1 ) 坝 料 回 采 施 工 方 法 。 料 场 有 用 料 采 用 自下 而 上分 层 的方 式 堆 存 ，存 料分 层厚 约 58 m。严 格 按 照 建 设 单 位 制 定 的 渣 料 管 理 办 法 在 指 定 地 点 进 行 有 用 料 回 采 ， 回 采 料 分 层 取 用 ， 回 采 高 度 不 大 于 5 8 m。 严 防 颗 粒 分 离 ，确 保 有 用 料 回采 质 量 。 ( 2) 回采料 质 量 控制 措 施 。 粗 细 料 分 离 处 理 。 针 对 部 分 3 D 料 场 坝 料 存 在 粗 细 料 分 离 情 况 ，为 满 足 设 计 技 术 要 求 ，在 3 D 料 回 采 过 程 中 将 原 堆 存 料 进 行 混 合 掺 拌 后 再 进 行 上 坝 。 在 渣 场 回 采 区 设 置 专 职 质 量 检测 人员 ，对 于 掺 拌 料 每 车 进 行 跟 踪 ，料 源 级 配 不 合格 决不 允 许 上 坝 。 超 径 石 处 理 。对 料 场 超 径 石 采用 破碎 锤 解 小 分 散后 混 和装 车 。 坝 料 运 输 管 理 。上 坝料 按 不 同料 场 和 坝 料 分 区对 每 台运 输 车 辆 设 置 坝 料 标 识 牌 ， 防 止 不 同 上 坝 料 混 装 、 误 装 。 同 时 充 分 利 用 梨 园 水 电 站 面 板 堆 石 坝 运 输 车 辆 监 控 系 统 ，对 不 同取 料 部 位 ，不 同上 坝 料 的车 辆 进 行 统 一 规 划 ， 由现 场 分 控 站 实 时 监 控 运 输 情 况 ， 保 证 上 坝 料 运 输 的 准 确 性 。 4 1 3 垫层料 加 工 与质量 控制 大 坝 垫 层 料 2 A、特 殊 垫 层 料 2 B从 左 岸 上 咱 日 灰 岩 料 场 开 采 ， 经 左 岸 砂 石 加 工 系 统 加 工 生 产 。 对 垫 层料 的质 量 控 制措 施 主要 有 ： 按 规 范 对 加 工 形 成 的垫层 料 进 行 检 测 ，不 合 格 料 严 禁 上 坝 。 对 卸 至 填筑 区 的垫 层 料进 行 颗 粒 级 配筛 分 检 测 ，严 格 控 制 小 于 5 mm 和 小 于 0 1 mm 的 颗 粒 含 量 。 4 2 坝体 分 区及岸 坡结 合部 的处 理 4 2 1 坝体 分 区交界 面 在 坝 体 各 种 填 料 分 段 填 筑 结 合 部 位 ， 容 易 出 现 超 径 石 和 粗 粒 料 集 中 及 漏 压 、 欠 压 等 。 故 采 用 反 铲 或装 载机 剔 除结 合 部 超 径 石 ，将 集 中 的粗 颗 粒 进 行 分散 处 理 ；碾 压 时 ，进 行 骑 缝 加 强 碾 压 ，碾 压 遍 数 增 加 2遍 。 4 2 2 岸坡 结合 部位 ( 1 ) 反 坡 。 岸 坡 局 部 出 现 反 坡 时 ， 坝 料 不 易 填 实 ，振 动 碾 也 无 法 靠 近 碾 压 。 对 此 ，尽 量 处 理 成 顺 坡 后 再 填 筑 ； 对 于 不 易 处 理 的 局 部 反 坡 ， 按 设 计 要 求先 填混 凝土 或 采 用 浆 砌 石 修 复 成顺 坡 后 ，再 进 行 坝料 填筑 。 ( 2) 堆 石 体 与 岸 坡 或 混 凝 土 建 筑 物 接 合 部 位 。 按设 计要 求填 筑 岸 坡 过 渡 料 碾 压 时增 加 2遍 ，尽 可 能 使 振 动 碾 沿 岸 坡 方 向 碾 压 ，振 动 碾 难 以 碾 压 到 的 部 位 采 用 平 板 振 动 器 夯 实 。 ( 3 ) 岸 坡 夹 层 等 。 首 先 挖 除 岸 坡 夹 层 中 的 冲 积 杂 物 ，然 后 用 垫 层 料 分 层 填 筑 ，并 用 平 板 振 动 器 夯 实 ，再 填 4 m 宽 的 垫 层 料 和 5 m 宽 的 过 渡 料 ，最 后 进 行堆 石料 填筑 。 4 2 3 坝体 分期 分段 结合 部位 坝体新 老 填筑 层 和 大 坝 料 区交 接 缝 结 合 是 大 坝 填 筑 的 薄 弱 环 节 ，必 须 重 点 进 行 控 制 。 处 理 措 施 ： 对 因设计 需 要 而 分期 填 筑 形 成 的先 期 块 与 后 期 块 施 工 结 合 缝 ， 先 期 填 筑 区 块 坡 面 采 取 台 阶 收 坡 方 法 施 工 ； 先期 填 筑 面 碾 压 在 保 证 安全 的条 件 下 ，尽 量碾 压到边 ，使边坡 上松 散填 筑 料减 小 到最 低 限度 ； 后 期填 筑时 ，将 先 期 填 筑 体 坡 面 用 反 铲 清 除 表 面 松 散 料 ，并 和 新 填 筑 料 混 合 然 后 一 并 碾 压 。 5面板 堆石 坝 建 设 与监 测 信 息 管 理 系 统 的 应用 在坝体 填 筑 施 工 前 ，建 设 单 位 委 托 天 津 大 学研 发 了 “ 梨 园 水 电 站 面 板 堆 石 坝 建 设 与 监 测 信 息 管 理 系 统 ”，该 系 统 可 对 大 坝 填 筑 质 量 进 行 全 过 程 控 制 。 系 统 包 括 大 坝 填 筑 碾 压 过 程 实 时 监 控 系 统 和 上 坝 运 输 实时监 控 系统 。 大 坝 填 筑 碾 压 过 程 实 时 监 控 系 统 主 要 对 主 填 筑 料 的施 工 参 数 ( 如 碾 压 机 碾 压 遍 数 、 行 驶 速 度 、碾 压 机 振 动 状 态 、压 实 厚 度 等 ) 进 行 实 时 监 控 。监 控过 程 中规 定 了各 区坝 料 碾 压 监 控 范 围 内碾 压 遍 数 合 格 标 准 ，碾 压 标 准 遍 数 及 以 上 区 域 所 占 比 例 达 到 9 0 以上 且 没 有 明显 的漏 碾 和 欠 碾 区域 时 ， 方 可结 束碾 压 并 收仓 。 上 坝 运 输 实 时 监 控 系 统 是 对 上 坝运输 车 辆 安装 车 辆 自动 定 位 设 备 和 自动 监 测 卸 料 装 置 ，实 时 监 控 料 场 坝 料 运 输 上 坝 情 况 ， 包 括 动 态监 测及 报 警 、各 种 坝 料 的 上坝 强 度 统 计 、上 坝 次 数 统 计 和 道 路 行 车 密 度 统 计 ， 从 而 实 现 了 上 坝 运 输 车 辆 从 料 场 到 坝 面 的 全 程 动 态 监 控 。 P o V o 1 4 ， N o 5 墨 曩 7 K 厦电 20 1 5年 5月 大坝填 筑 过 程 ，施 工仓 面 的碾 压 遍 数 合 格 率 控 制取 得 了很 好 的效果 ：碾 压标 准 遍 数 及 以上 区 域 所 占 比 例 最 低 为9 0 ， 最 高 为1 0 0 ， 平 均 为 9 8 1 1 。仓 面 压 实 厚 度 也 处 于 受 控 状 态 。 上 坝 运 输 系 统 共 监 控 1 6 6 9个 调 度 计 划 ， 监 测 到 卸 料 报 警 2 0 1 7次 ，在全 部 上 坝 运 输 车辆 卸 料 记 录 中 ，卸 载 于 指 定 区 域 的 记 录 比例 为 9 8 2 1 。 通过采 用 面板堆 石坝建 设 与监 测信 息 管理 系统 ， 有效 地对 坝体 填 筑设 备 状 态 、碾 压 参 数 等 进 行 了 即 时 监 控 ，保 证 了 严 格 按 照 批 准 的 施 工 参 数 进 行 填 筑 施 工 ，减 少 了人 为 控 制 的误 差 和 不 足 。 6 试验检测 6 1 试 坑灌水 法检 测 大 坝 填 筑 施 工 过 程 中 ，采 用 试 坑 灌 水 法 对 各 种 分 区的坝料 进行 干密 度 、孔 隙率 ( 根据 干密 度及 比重 关 系式换算 得 出 ) 、颗 粒级 配及 渗透 系数等 项 目的检 测 。各种 坝料 检 测项 目、检测 频 率 均 按 照 规 范 和 设 计 要 求 执 行 。 一 旦 发 现 检 测 指 标 未 达 设 计 要 求 时 ， 及 时 分 析 查 找 原 因 ，包 括 碾 压 设 备 性 能 、铺 料 厚 度 、 粗粒 料集 中或 料 性 改变 等 ，及 时采 取 相 应 的处 理 措 施 ，如 补 压 、 减 薄 铺 料 厚 度 、粗 粒 料 挖 除 处 理 或 根 据 料 性 重 新 测 定 堆 石 料 干 密 度 等 。 大 坝 填 筑 试 验 检 测 结 果 见 表 3，检 测 结 果 表 明 ， 已施 工 的 填 筑 料 各 项 指 标 均 满 足 规 范 及 设 计 要 求 。 从 2 0 1 1年 8月 1 6 日大 坝 填 筑 正 式 开 工 至 2 0 1 3年 7 月 2 5 日，大坝填 筑单 元工程 优 良率达 9 4 。 表 3大坝填筑试验检测结果汇总 6 2 附加质量 法快 速检 测堆石 体密 度 采 用 试 坑 灌 水 法 检 测 堆 石 体 干 密 度 和 孔 隙率 ， 由于 挖 坑 耗 时 长 ，影 响 填 筑 施 工 进 度 ， 且 因 检 测 点 数较 少 ，检 测 代 表性 不 足 。 为进 一 步 加 强 和 加 快 大 坝堆 石体压 实 质 量检 测 ，大坝 填 筑 施 工 同时 采 用 了 附加 质量法 检 测 大坝 堆 石 体 密 度 并 换 算 孔 隙率 。附 加 质 量 法 具 有 检 测 效 率 高 ， 检 测 频 次 多 ，发 现 问 题 能 快 速 及 时 反 馈 等 优 点 。 对填筑 验 收 单元 跟 踪 检 测 ，检 测 时逐 层 分 单 元 圃 P o V o L 4 ， N o 5 进 行 ，粗 堆 石 料 按 每 2 O 0 0 m 一 个 测 点 ，细 堆 石 料 按 每 5 0 0 m 一个 测 点 布 置 ，至 少 保 证 每个 单元 布 置 1个 测 点 。截 至 2 0 1 2年 4月 3 0 日 ，堆 石 坝 填 筑 料 附 加 质 量 法 检 测 成 果 见 表 4。 表 4 大坝堆石体 密度附加质量法检测成果 7 结 语 为保 证大 坝 填 筑 质 量 ，梨 园 水 电 站 形 成 了程 序 化 、规范 化 、标 准 化 的 施 工 及 管理 体 系 。通 过对 坝 料 开 采 、加 工 过 程 进 行 严 格 的 质 量 控 制 ，保 证 生 产 出 的 各 种 坝 料 质 量 达 到 设 计 要 求 ； 经 过 现 场 生 产 性 试 验 ，确 定科 学 合 理 的 施 工 工艺 和施 工 参 数 ，为 大 坝 填筑质 量提 供 技 术保 证 ；梨 园 水 电 站 采 用 面板 堆 石 坝 建 设 与 监 测 信 息 管 理 系 统 对 大 坝 填 筑 进 行 全 过 程 实时监 控 ， 同时 结 合 监 理 现场 旁 站 监 督 ，对 大 坝 填 筑 质 量 进 行 “ 双 控 ”。通 过 以 上 措 施 的 实 施 ，有 效 保 证 了梨 园 水 电 站 面 板 堆 石 坝 的施 工 质 量 。 参考文献 ： 1 冀丰伟数 字 大坝 系统 在梨 园水 电站面 板堆 石 坝施 工 的应 用 J 云南水力发 电， 2 0 1 3 ， 2 9 ( 6 ) ： 1 0 5 1 0 8 2 苗延强 ， 钱启立 ，韩国印浅析梨园水 电站数字大坝填筑 质量监 控系统的应用 J 水利水电技术 ， 2 0 1 3， 4 4( 5 ) ：3 4 3 6 ， 3 9 3 石成名 ，王兴艳附加质量法快速检测密度技术在梨园水 电站的 应用 J 云南水力发 电， 2 0 1 3 ， 2 9 ( 6 ) ： 2 6 2 9 4 戴益华 ， 李锡林糯扎渡水电站掺砾 土击实特性及填筑质量检测 方法研究 J 水力发 电， 2 0 1 2 ， 3 8 ( 9) ： 4 0 。 4 3 5 杨荐君 ， 李海 昌，赵青春潘 口水 电站面板堆石坝填筑 质量控制 J 人 民长江 ， 2 0 1 2 ， 4 3 ( 1 6 ) ： 8 1 8 4 6 沈东 明，王海南，周恩飞 ， 等 溧 阳抽水 蓄能电站大坝填 筑质量 分析 J 水力发 电， 2 0 1 3 ， 3 9 ( 3 ) ： 4 1 4 3， 7 8 ( 责 任编 辑王 琪 ) 大力 发展水电 事业