糯扎渡水电站高心墙堆石坝施工技术研究(昆明院)

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2009年 6月昆明院：刘琼芳云南省澜沧江糯扎渡水电站汇报内容一工程概况糯扎渡水电站位于澜沧江下游干流上，属一等大（ 1）型工程，工程以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合效益，水库库容 237.03 10 8m3，电站装机容量 5850MW（ 9 650MW）。糯扎渡电站工程概况一工程概况坝区三维效果图一工程概况枢纽主要建筑物糯扎渡水电站枢纽由心墙堆石坝、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下引水发电系统及导流工程等建筑物组成。心墙堆石坝最大坝高 261.5m ，坝顶宽 18m，坝体基本剖面为中央直立心墙形式心墙的上、下游设置两层反滤反滤层与堆石料间设置 10m宽细堆石过渡料区细堆石过渡料区以外为堆石体坝壳心墙以 720m高程为界分为两个区，下部采用掺砾土料，上部采用不掺砾的混合土料二心墙堆石坝坝体设计2.1 坝体分区大坝分区示意图二心墙堆石坝坝体设计堆石料填筑前应加水、洒水总加水量（体积比）区粗堆石料和细堆石料不少于 6%，区粗堆石料不少于 12%。心墙掺砾土料的重量混掺比例为混合土料 :砾石料 =65:35混合土料、掺砾土料的填筑含水率按最优含水率偏干 1% 最优含水率偏湿 3%标准控制二心墙堆石坝坝体设计2.2 坝料填筑要求二心墙堆石坝坝体设计各分区填筑料设计标准分区压实要求及指标料物名称压实要求压实参考干密度 (g/cm3) 渗透系数(cm/s)EU 混合土料压实度按普氏 595kJ/m3功能应达到 100 ，按修正普氏 2690kJ/m3功能应达到 95 以上。混合土料干密度应大于 1.72g/cm 3，掺砾土料干密度应大于 1.9g/cm3 平均 1.80 1 10-5ED 掺砾土料平均 1.96 1 10-5Ej 接触粘土料压实度按 595KJ/m3功能，应大于 95% 平均 1.72 1 10-6RU1RD1 区粗堆石料孔隙率 n 22.5% 2.07 1 10-1RU2RD2 区粗堆石料孔隙率 n 20.5% 2.21/ 2.14 5 10-3RU3RD3 细堆石料孔隙率 n 23.5% 24.5% 2.03 5 10-1F1 反滤相对密度 Dr 0.80 1.80 5 10 -3F2 反滤相对密度 Dr 0.85 1.89 5 10-2 二心墙堆石坝坝体设计各分区填筑料颗粒级配主要技术要求分区料物名称级配要求EU 混合土料最大粒径不大于 150mm，小于 0.074mm颗粒含量不少于 28%ED 掺砾土料最大粒径不大于 150mm，小于 5mm颗粒含量 48 70%，小于 0.074mm颗粒含量 19 50%E j 接触粘土料最大粒径不大于 10mm，大于 5mm颗粒含量小于 5%，小于 0.074mm粒径含量不少于 65% RU1RD1 上下游区粗堆石料级配连续，最大粒径 800mm，小于 5mm的含量不超过 15%，小于 1mm的含量不超过 5%RU2RD2 上下游区粗堆石料RU4 上游调节料区RU3 上游细堆石料级配连续，最大粒径 400mm，小于 1mm的含量不超过 5%。RD3 下游细堆石料F1 反滤级配连续，最大粒径 20mm， D60特征粒径0.7mm 3.4mm， D15特征粒径 0.13mm 0.7mmF 2 反滤级配连续，最大粒径 100mm， D60特征粒径18mm 43mm， D15特征粒径 3.5mm 8.4mm 按满足 2012年 7月第一台机组发电， 2012年12月坝体填筑完成为要求，坝体填筑施工共分 10期，填筑工期 52个月。三坝体填筑规划3.1 坝体填筑分期心墙堆石坝填筑料由心墙料、堆石料、反滤料、接触粘土及护坡块石组成。（ 1）坝料利用原则坝体区堆石料利用溢洪道及电站进水口开挖料，不足部分由白莫箐石料场补充。坝体区堆石料全部利用溢洪道、电站进水口及开关站等工程部位开挖有用料。三坝体填筑规划3.2 坝料供应坝体心墙混合土料直接由农场土料场开采，心墙掺砾土料由农场土料场开采的混合土料与砾石料按重量比进行掺合得到。接触粘土料：农场土料场坡积层开挖料。细堆石料：全部由白莫箐石料场开采。利用原则为弱风化及微新的花岗岩岩层及角砾岩层三坝体填筑规划坝料利用原则工程石方明挖中用于坝体填筑的区堆石料 750 104m3。工程可用石方明挖料中用于坝体填筑的区堆石料共 1200 104m3。需从白莫箐石料场开采石料共 970 104m3。需从农场土料场开采的土料共 505 104m3。三坝体填筑规划坝料供应 (1)土料以立采法开采，根据有用层开采深度，采用正铲、反铲结合施工。(2)各采区自下而上垂直坡面顺序立体开采。四掺砾石土料掺合工艺4.1 土料开采砾石土料掺合场布置在右岸上游砾石料加工系统旁土料在农场土料场开采砾石料由掺砾石料加工系统生产掺合场设置四个料仓，两个储料、一个备料、一个采料四掺砾石土料掺合工艺4.2 砾石土料掺合场布置四掺砾石土料掺合工艺料仓示意图四个料仓砾石土料掺合工艺流程图：四掺砾石土料掺合工艺4.3 掺合工艺流程土料场掺和料场砾石料加工厂 20-30t自卸汽车正铲挖掘机混合挖装运输上坝掺和料场推土机平料运料运料分层铺筑分层铺筑互层铺料四掺砾石土料掺合工艺反滤料及砾石料加工系统现场图片互层铺料掺混挖装四掺砾石土料掺合工艺现场图片粘土心墙堆石坝的施工受气候因素的影响，根据降雨情况将填筑时段分为旱季与雨季。堆石料、细石料和反滤料可全年施工；心墙防渗料按砾质掺合土料及混合土料综合确定施工有效天数，施工时段为每年 9月 16日次年 5月 31日。五坝体填筑施工5.1 施工有效天数上坝道路采用岸坡与坝坡相结合的布置方式，主要根据坝料供应方向及满足各期料源上坝运输要求进行布置，同时考虑度汛要求。上坝主干道路路面宽 10m 15m，纵坡控制在 8 左右；坝体上下游的上坝道路，路面宽 10m 12m，纵坡控制 12 以下。五坝体填筑施工5.2 上坝道路布置五坝体填筑施工上坝道路平面布置图右岸上游上坝道路五坝体填筑施工右岸上游布置有 760m、 695m、 656m高程三条经坝坡上坝的道路。右岸下游上坝道路五坝体填筑施工右岸下游布置有 715m、 645m高程两条经坝坡上坝的道路。左岸上游上坝道路五坝体填筑施工左岸上游布置有 660m高程经坝坡上坝的道路。左岸下游上坝道路五坝体填筑施工左岸下游布置有 670m、 625m高程两条经坝坡上坝的道路。填筑工作面的尺寸是制约可达填筑强度的关键因素，根据作业面大小划分成若干流水工作段，堆石料区每个工作段面积控制在 3000m2 5000m2，防渗土料心墙区每个工作段面积控制在1000m2 2000m2。五坝体填筑施工5.3 坝体填筑各区作业面控制上坝料运输设备粗堆石料： 20t 42t自卸汽车，其余料采用 20t自卸汽车。上坝料卸料采用进占法和后退法卸料铺料厚度下表。五坝体填筑施工5.4 填筑施工项目 EU ED Ej RU 1 RU2 RD1 RD2 RU3 RD3 RU4 F1 F2铺料压实厚度（ cm） 30 30 25 90 90 90 90 90 90 90 60 60 平料设备及施工方法细堆石料和反滤料采用后退法铺料，推土机平料；粗堆石料和心墙混合土料、掺砾土料主要采用进占法铺料，推土机进行平料。坝料加水坝料加水主要是对粗堆石料和细堆石料进行加水。五坝体填筑施工填筑施工碾压设备l 心墙反渗料采用 20t凸块振动碾碾压；l 高塑性粘土料：采用自重 18t以上轮式装载机碾压或 20t凸块振动碾碾压；l 反滤料采用 26t自行式平碾碾压；l 细堆石料采用 26t自行式振动碾碾压；l 粗堆石料：采用 26t自行式振动碾、 20t拖式振动碾碾压。五坝体填筑施工填筑施工坝体填筑碾压参数粗堆石料碾压按高档位振动碾压 8遍，细堆石料碾压按高档位振动碾压 6遍；反滤料静碾 4遍，反滤料静碾 6遍；掺砾石土料和混合料振动碾压 8遍。碾压方法振动碾行走方向与坝轴线平行，行走速度小于 2km/h，主要采用进退错距法。五坝体填筑施工填筑施工坝体分区交界面处理l 心墙料与反滤料交界面：先铺填反滤料，再铺填心墙料；反滤料填筑时，先铺粒径小的反滤料再铺粒径大的反滤料。l 反滤料与细堆石料交界：反滤填筑料允许侵占细堆石料，反之不允许。五坝体填筑施工填筑施工坝体分区交界面处理l 细堆石区与粗堆石区交界面先铺细堆石料，后铺粗堆石料。粗堆石料不允许侵占细堆石区在二者接触的部位先将靠近细堆石区面上大于 40cm的块石清除到粗堆石区。五坝体填筑施工填筑施工坝体填筑施工现场图片坝体填筑施工现场图片坝体填筑施工现场图片坝体填筑施工现场图片坝体填筑施工现场图片坝体填筑施工现场图片系统对大坝填筑过程的各个环节进行管理，实现施工实时监测和反馈控制；对大坝设计、质量和安全监测信息，进行集成管理和分析，构建大坝综合数字信息平台和三维虚拟模型。六质量控制6.1 数字大坝工程质量与安全信息管理系统利用车载 GPS和 PDA，实现：含料场料源匹配动态监测及报警各分区 /不同来源的料源的上坝强度统计道路行车密度统计，各工作面车辆优化调度车辆运输上坝三维动态监视六质量控制料场料源与上坝运输监控分析子系统实时监测碾压轨迹、行走速度、碾压遍数监测压实厚度，推算压实率实时报警（通过监控终端及手机 PDA）提供大坝施工质量过程控制的手段，实现“ 双控制 ” 六质量控制堆石坝填筑碾压质量 GPS监控子系统现场试验数据（试坑试验）与现场照片的 PDA采集加水量、振动碾激振力、车辆信息、分区标定等信息的 PDA采集坝料、料场、运输车辆等信息的 PDA采集现场采集与分析数据通过 PDA无线传输至系统中心数据库六质量控制大坝施工信息 PDA采集子系统实现糯扎渡水电站工程大坝施工过程的三维动态可视化仿真（计划进度数字大坝）。实时仿真预测将来施工进度（预测进度数字大坝）。根据施工进度计划和实际施工进度，建立糯扎渡水电站总进度三维动态模型（实际进度数字大坝）。六质量控制施工进度数字大坝子系统六质量控制施工进度数字大坝系统界面建立大坝变形、沉降、渗流等安全监测布置的三维可视化模型（实体或透明）安全监测动态信息的可视化管理监测点观测值的统计分析六质量控制安全监测数字大坝子系统附加质量法为大坝堆石体压实效果检测指标密度的检测提供了一种快速、非破损性的实时测试手段，可以成为坑测法压实效果指标检测及质量评定的有益补充。采用附加质量法现场实时检测出来的堆石体密度值作为单元工程验收评定依据，可以解决大坝堆石体填筑质量现场检测评定与施工进度产生的矛盾，实现不降低质量检查控制标准的前提下提高生产效率。六质量控制6.2 附加质量法检测堆石体密度设计要求按压实度控制填筑质量，按标准普氏595kJ/m3功能压实度达到 100%，或按修正普氏2690kJ/m3功能压实度达到 95%以上；渗透系数小于 1 10-5cm/s；掺砾土级配为：最大粒径 150mm，小于 5mm含量在 48% 70%之间，小于 0.074mm含量在 19%50%之间，级配连续；填筑要求在 2690kJ/m3功能下掺砾土料按全料压实度不小于 95%。六质量控制6.3 防渗土料压实度控制现场压实质量控制改为由细料压实度控制为主，适当进行全料压实度检测。采用 595kJ/m3功能，对 20mm以下细料，用三点快速击实法压实度检测，要求压实度不小于 98%，合格率不小于 90%，压实度最低值不小于 96%，并每周进行一次2690kJ/m3功能下全料击实试验，作为全料压实度复核。六质量控制6.3 防渗土料压实度控制掺砾土料的设计原则保证细料压实度前提下尽量加大掺砾料含量，使其均能满足砾石土的渗透系数，更能提高其力学性质。探索最佳砾石掺量，使粗料充分被细料包裹并充填密实，又不允许出现粗料架空，根据这一特点以及它的压实特性，提出双控的要求。六质量控制6.3 防渗土料压实度控制糯扎渡水电站心墙堆石坝具有填筑工程量大，施工期短、填筑强度高等特点。坝体填筑分期、分区是其施工规划的核心，它决定了各期上坝道路的布置、物料供应流向、坝体填筑施工强度、施工机械设备配套等，合理、科学的分期分区规划是心墙堆石坝快速、经济施工的基本保证。七结语结语大坝填筑质量 GPS监控系统的实时监测充分发挥 “ GPS监控系统 ” 的实时、自动、连续、全过程、高精度填筑质量监控功效，是全面提高大坝填筑质量与质量控制管理水平的有效措施，值得在碾压式坝体施工中推广应用。六质量控制结语汇报结束

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