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水布垭混凝土面板堆石坝施工方案（第一部分）

水布垭混凝土面板堆石坝施工方案

关键词：水布垭堆石坝施工

内容提要：水布垭面板堆石坝坝高233m，是我国首座200m级的面板堆石坝。文章通过以往面板堆石坝的筑坝经验，结合水布垭工程现场实际情况，介绍了水布垭面板堆石坝具体施工方案。

清江水布垭水利枢纽工程位于湖北省巴东县水布垭境内，上距恩施市117km，下距隔河岩水利枢纽92km，是清江梯级开发的龙头枢纽。水库总库容45.8亿m3平安校园、普教安防联网系统解决方案，系多年调节水库，水库正常蓄水位400m，相应库容43.12亿m3，装机容量1600MW，是以发电、防洪为主，兼顾其他的水利枢纽。主要建筑物有：砼面板堆石坝、左岸河岸式溢洪道、右岸地下式电站和放空洞等。

水布垭砼面板堆石坝坝顶高程409m，坝轴线长660m，最大坝高233m，坝顶宽度12m，防浪墙顶高程410.4m，墙高5.4m。大坝上游坝坡1：1.4，下游平均坝坡1：1.4。坝体填筑分为七个填筑区，填筑总量（包括上游铺盖）共1563.74万m3。大坝分六期填筑，于2006年9月达到EL：405。

混凝土面板面积13.84万m2，面板厚0.3~1.1m，受压区面板宽为16m，受拉区宽为8m。趾板采用坝前设标准板，下接防渗板的结构形式，标准板宽6~8m，厚为0.6~1.2m，防渗板宽为4~12m，趾板与基岩间设有锚筋联结。周边缝止水结构在高程350m以下采用底、中、顶三道止水,高程350m以上设底、顶两道止水；面板垂直缝设底、顶两道止水。面板分三期浇筑，2005年1月至3月第一期面板浇至EL：276，2006年1月至3月第二期面板浇至EL：342，2007年1月至3月第三期面板浇至EL：405。2008年1月至4月完成防浪墙和大坝公路路面浇筑。

大坝位于清江“S”型河段腰部，直线长约800m，流向NE30°。两侧岸坡高峻陡峭，高差约230m，呈不规则“V”字形，409m高程坝轴线处谷宽562m，左岸平均坡角52°，右岸为35°。

河床覆盖层顶高程为193.0～197.0m，基岩顶面高程为182.0～188.0m，存在四个规模不大的凹槽；上游围堰至坝轴线附近，覆盖层厚度一般为12.0～14.42m，坝轴线以下厚度一般为7.0～11.8m。河床冲积物以砂卵砾石层为主，夹含砂砾漂石、块石层及含砂砾粉土、粉质粘土透镜体。

坝址地层主要为二叠系茅口组和栖霞组地层，在左坝肩395～400m高程以上还有二叠系上统龙潭组地层分布。茅口组厚层至巨厚层灰岩坚硬完整，栖霞组岩层软硬相间，中厚层灰岩与炭泥质生物碎屑灰岩不等厚互层，其间多层面、多剪切带，龙潭组地层以页岩、硅质炭质页岩为主，岩石风化强烈。

坝址河段内断层发育，主要有NNW、NNE、NE三组走向。规模较大的Ⅰ、Ⅱ类过江断层有13条。对趾板地基稳定及防渗帷幕可能产生重大不利影响的F1、F12、F13及以F14为代表左岸趾板断层密集带，顺断层发育有规模较大的岩溶洞穴；还有一些规模次之的包括F11、F115、F20、F50等断层延伸穿过部分主堆石区及次堆石区，对堆石区地基的稳定性有一定影响并可能形成局部渗漏通道。

大坝填筑料料场为左岸公山包和右岸桥沟料场。两料场有用层均为茅口组厚层块状灰岩，属强岩溶化地层，地表和地下岩溶十分发育，以垂直发育和顺层发育为主要特征，垂直发育深度较大，窄缝状溶沟、溶槽内充填粘土较为密实，采剥具有较大的难度。

桥沟料场已征地并剥离的区域可开采岩石量300万m3，公山包料场可开采量为600万m3。

3．1施工管理、生活设施及辅助企业

三友坪和桥沟各布置一套砂石系统提供混凝土骨料，大坝填筑垫层料由三友坪砂石系统制备。

左岸380m高程、右岸329m高程分别设置趾板灌浆施工集中制浆站。

3．2施工供水系统布置

永久供水系统为左岸长淌河水厂和三友坪水厂，供水主管铺至左右岸，施工用水在指定的主干网接口接供水管至用水点，以满足工程和生活用水需要。

3．2．1大坝填筑供水

大坝填筑施工采用坝外加水和坝内洒水相结合的方法，施工高峰期最大用水量约200m3/h。

前期填筑供水分别从上下游自建泵站抽取江水用于填筑加水；主管网投产后，将主管网水引至左岸380m、430m高程水池和右岸329m高程水池，再从水池引水至施工部位。自建泵站作为备用水源。

3#公路邹家沟交通隧洞进口附近

为一期、二期和部分三期上坝料加水

5#公路马崖交通隧洞进口

EL.350临时交通洞进口

为四期、部分五期上坝料加水

右岸12#路EL.250m

为一期、二期上坝料加水

右岸14#路EL.329m

为五期、六期上坝料加水

3．2．2趾板、面板浇筑及灌浆施工供水

从左右岸水池引管沿趾板敷设供水管道，每隔40~50m设一个接口，再接支管至用水点，以保证大坝各施工时段用水。

利用工区已建成10kV供电网路，架设现场施工用电线路，确保大坝基坑开挖回填、砼拌和系统、混凝土浇筑、基础处理等施工用电。

大坝填筑施工照明采用左右岸、坝轴线上下游方向安装氙灯集中照明。布设位置、高程随坝体填筑分期范围和上升高度而相应调整，满足现场需要。

3．4开挖供风系统布置

根据施工总体布置安排，设置5个集中供风站为建筑物开挖和坝料开采提供施工用风，其他零星部位用风采用移动式空压机供风。

马崖三期整治、大坝右坝肩、庙包及电站引水渠开挖

3．5．1业主提供的交通条件

业主提供的主要施工道路有：左岸1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#、19#道路；水布垭大桥；右岸2#、4#、6#、12#、14#、18#、20#道路，其中能用于直接上坝的道路左岸有3#、5#、7#、17#道路，右岸有2#、6#、12#、14#、18#道路。

3．5．2坝体填筑施工道路

为满足大坝填筑高强度施工，在左岸利用已建的3#、5#、7#、17#四条道路，另修筑一座跨趾板钢珩架桥，两条临时施工道路，一条交通隧道；右岸利用已建的2#、6#、12#、14#、18#五条道路，另修筑三座跨趾板钢珩架桥，三条临时施工道路。

坝体内施工便道随着填筑体的上升，在填筑体坡面形成“之”字形临时运输道路。

庙包、电站引水渠二期开挖

4主要工程项目及工程量

水布垭面板堆石坝大坝工程施工项目有：两岸岸坡清理、趾板及防渗板基础处理、电站引水渠二期开挖、右岸庙包滑移体开挖、大坝基础覆盖层开挖、大坝基础覆盖层强夯处理、面板坝坝体填筑、RCC围堰浇筑、趾板开挖及砼浇筑、面板砼浇筑、防浪墙及公路浇筑以及上下游围堰等工程施工项目。

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大坝工程从2002年7月开始，2008年4月结束。主要控制性工期如下：

（1）上下游土石围堰2002年10月开始预进占，2002年10月下旬截流；2002年12月上旬完成防渗墙施工，围堰闭气，具备抽水条件；2002年11月～4月，完成上、下游土石围堰填筑、堰面过水保护、下游RCC围堰施工，2003年4月下旬拆除下游围堰。

（2）两岸坝肩2002年7月开始整修，围堰闭气前降至河床高程。2002年12月～2003年1月完成河床趾板、坝基开挖、清理和强夯处理。2004年12月完成右岸庙包滑移体和趾板基础开挖。

（3）2003年2月初开始坝体填筑，2003年4月底，除上游40~50米回填至200m高程外，其余均达到208m高程，具备过水度汛条件；2003年11月～2004年5月底，完成上游288m高程，下游218m高程以下部分坝体填筑具备挡水度汛条件；2006年1月前完成上游355m高程，下游340m高程以下部分填筑；2006年9月完成405m高程以下坝体填筑；坝前铺盖区和任意料在2005年3～5月、2005年11月至2006年4月完成。

（4）2003年2月～2005年4月完成三期趾板砼浇筑；2003年4月～2006年10月完成趾板帷幕灌浆；2005年1～3月浇筑高程276m以下面板，2006年1～3月浇筑高程276m～342m面板，2007年1～3月浇筑高程342m～405m面板；2007年12月～2008年3月浇筑坝顶防浪墙。

根据坝址处的地形地质条件、水文特征和枢纽总体布置，施工导流采用围堰一次拦断河床，隧洞导流，枯水期围堰挡水，汛期淹没基坑的方式。

7．1．1边坡保护和不稳定岩体的处理

（1）两岸坝肩及趾板开挖边坡上危岩体、悬空弧石等，影响大坝、趾板边坡施工安全，分别采用挖除、锚杆、喷护、预应力锚索等措施及时处理。

（2）岸坡高度大于2m的陡坎及反坡，采用机械配合人工将岸坡削成不陡于1∶0.3的坡，或用浆砌块石（回填砼）恢复顺坡。

两岸坝坡削坡坝轴线以上部分修整为1：0.5顺坡，局部地段不小于1：0.3，坝轴线以下修整为1：0.3顺坡。对于根植层和腐质层采用人工配合机械清除。对于两岸坝坡的危岩体、较大孤岩以及设计要求进行处理的陡坡、反坡，采用爆破法开挖。

钻孔深度≤4.0m的开挖梯段或岩层，采用手风钻浅孔爆破；钻孔深度大于4.0m的开挖梯段或岩层，采取梯段微差爆破。

7.2.1基础开挖程序为：技术交底(测量放样(覆盖层开挖(岩面清理(下达爆破作业指导书(边坡预裂爆破(深孔梯段爆破(水平保护层开挖(斜坡光面爆破(坡面清理(基岩清理(基岩验收。

7.2.2边坡预裂爆破

7.2.3深孔梯段爆破

7.2.4斜坡面光面爆破

7.2.5水平保护层开挖

7.3河床覆盖层的处理

7.3.1河床覆盖层开挖

河床覆盖层在趾板及其下游段135m范围内全部挖至基岩面设计高程；RCC围堰及其上游100m范围内全部清至基岩；中部清挖至新鲜砂砾石层；对右岸坝子沟附近洪积物及坝轴线上游夹含砂砾粉土、粉质粘土透镜体予以挖除。

7.3.2河床覆盖层强夯

河床覆盖层保留区，设计要求进行300吨米的强夯处理。在正式施工前先降低强夯区地下水位，进行强夯试验，强夯试验完成后，根据试验结果进行强夯处理。施工机械选用25t履带式起重机，配合夯锤进行夯击处理。夯锤为钢制圆形，底面为圆弧形，锤底直径2.0m。

7.3.2.1强夯处理要求

砂砾石层夯后的干密度≥2.15kg/cm3；

砂砾石层夯后的相对密度≥0.7；

强夯最后两击相对夯沉量不大于5cm；

地面最终夯沉量（cm）

7.3.2.2强夯施工

强夯处理施工工艺流程为：测量放线(清基(检测(平整(放样(夯击(下一循环(检验(验收。

（1）测量放线首先根据设计图纸要求，放出上下游边线桩号，并标识清楚。

（2）清基采用人工配合反铲清除强夯范围内表层浮渣污物。

（3）检测在强夯区域内，进行原状样颗粒分析、渗透、干密度和动力触探测试。

（4）平整表面用推土机整平，其平整度不超过±10cm。

（5）测量放样在平整后的覆盖层表面布置夯点，夯点间距2.5m，排间交错成梅花型布置。

（6）夯击间隔跳夯、逐渐加密进行点夯，然后用推土机整平，再满夯一遍。

①夯区布点：确定夯击间排距4m×4m，梅花型Ⅰ、Ⅱ序点间隔布置并做好标记；

②夯击能：点夯300tm（20t夯锤提升15m高），满夯160tm（16t夯锤提升10m高）；

③夯击遍数：2遍（点夯一遍，满夯一遍）；

④单点击数：夯击8~10次，最后两次相对沉降量不大于5cm。

（7）检验采用测量夯击沉量、钻孔旁压、超重型动探、探坑取样等手段对强夯效果进行了检测，了解河床砂卵石层在经过强夯处理后，其密实度、模量、承载力等参数变化。

（8）验收强夯满足设计要求后，报监理工程师验收。

堆石坝岸坡基础分二次开挖，第一次开挖挖除覆盖层和松动的岩石。为避免在填筑石料前坝基发生软化、干裂和损坏，待大坝上升后，再进行第二次开挖，整修成设计的坡面形态。如若坝基局部部位表层出现软化等现象时，将其受影响的范围挖除。挖至设计开挖高程及边坡线后，清除基岩面上的松动岩块及有碍物。

断层和夹层尽可能采用人工撬挖处理DB13／T 5087-2019 超低能耗交通附属建筑节能应用设计导则，局部需放炮开挖时，采用小炮爆破，减少对开挖线以外保留岩体的影响和扰动，坑槽内清除浮渣、充填物渣至设计规定的深度。

大坝趾板下游覆盖层清挖范围内出露的断层，软弱夹层，均进行清理，人工清挖充填物，排除积水，坝体填筑之前回填反滤料、过渡料、并予以压实或

溶洞、勘探洞采用砼回填，勘探孔采用砂浆回填。

大坝岸坡溶蚀系统，采用回填砼施工，出口部位设置排水受将水引出坝外，洞内5m长度范围清理干净后，由洞内向洞外依次堆填砂、碎石、块石、并予以压实。

8．1坝体填筑分区及工程量

GB 50661-2011标准下载注：表中工程量为投标阶段工程量。

8．2填筑设计技术要求