2.9 溧阳电站主坝分区填筑碾压施工工艺和方法
2.9.1 分区填筑技术要求
坝体堆石材料分为：特殊垫层区，垫层区，过渡区，主堆石区和下游堆石区、排水层料等，各区压实后层厚分别为20cm、40cm、40cm、80cm、80cm、80cm，坝基覆盖的冲沟沟底和坝脚堆渣体基础面以上设10～15m厚坝基排水料区，堆石排水棱体设置在坝脚堆渣体下游底部，上游面与堆渣体底部排水区相接，之间设反滤层，以顺畅排走坝体渗漏水。坝基断层破碎带和软弱夹层的处理部位填筑40cm厚反滤料和80cm厚过渡料保护。
2.9.2 坝体分区填筑顺序
堆石坝体各分区的填筑，应均衡上升。在垫层和过渡层与其相邻24m宽度的主堆石区范围内，相邻填筑层的高差不宜超过一个堆石填筑层的厚度。坝面填筑作业顺序采用填筑1层80cm厚的主堆石料后再填筑2层40cm厚的过渡料及垫层料，以达到平起的要求，填筑铺料顺序从下游向上游进行，每层的铺料填筑施工顺序如图2-3所示。
堆石料采用进占法铺料，填筑后用反铲修正上游坡面；过渡料用后退法铺料，铺好后用反铲清除上游坡面超径石料，并清除出垫层料与过渡料的界线，以保证垫层料的宽度；垫层料在过渡料的上游面铺筑，也采用后退法铺料，铺料宽度较设计边线超铺20～30cm，碾压密实后再进行超填区的削坡处理，以保证垫层区的填筑压实度，首层垫层料与过渡料骑缝碾压。第二层垫层料和过渡料的填筑与第一层的要求相同，同时与相邻的主堆石料进行骑缝碾压。其填筑、碾压作业流程如图2-4所示。
图2-3 大坝填筑施工顺序示意图（单位：cm）
图2-4 坝面填筑、碾压作业流程框图
斜坡段断层破碎带与软弱夹层部位的反滤料与过渡料，采用上述相同方法进行填筑碾压，以确保其密实度。
2.9.3 分区填筑作业施工方法
2.9.3.1 分区料填筑方法
1.主堆石区填筑
主堆石区的填筑料主要由20～32t自卸车运输卸料，进占法填筑，以使粗径石料滚落底层而细石料留在面层以利于推土机的平整和碾压，填筑料粒径控制在80cm以内，碾压设备配备大坝填筑GPS监控系统，碾压时采用错距法顺坝轴线方向进行、错距30cm以内，低速行驶（4～6km/h），碾压按坝料的分区、分段进行，各分区、分段之间的水平碾压搭接宽度为1.0m（不少于50cm），铺料层厚及碾压遍数严格采用碾压试验确定的参数施工。铺筑碾压层次分明，做到平起平升，以防碾压时漏碾欠碾。在岸坡边缘靠山坡处，大块石易集中，故岸坡周边选用过渡料且先于同层堆石料铺筑。坝面洒水采用洒水车按碾压先后次序分区洒水。下游堆石料的填筑碾压施工方法与主堆石料相同。为了严格控制层厚，引进工民建的“灰饼”方法，主次堆石区采用后退法，按照卸渣、测量层高、挖机修补成满足碾压层厚的“堆饼”作为填筑层厚控制标准如图2-5所示。
图2-5 增模区摊铺厚度及接坡料填筑实例照片
图2-6 后退法铺料施工工艺图
2.过渡层料填筑
过渡料填筑前，先把主堆石料上游坡面所有大于30cm的已分离的块石清除干净。过渡料最大粒径为30cm，压实层厚为40cm，装车时及时剔除超径料，填筑时自卸汽车将料直接卸入工作面，后退法卸料，倒料顺序可从两边向中间进行，以利流水作业。过渡料用推土机推平，反铲挖掘机与人工辅助平整，铺层厚度等按碾压试验确定的施工参数执行，清除接缝处超径块石，及时采用反铲挖除或人工清除侵占过渡区料位置的主堆石料。平整后洒水、碾压，碾压采用自行式25t振动碾碾压，碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。
3.垫层料的填筑
垫层料填筑前，先把过渡料上游坡面所有大于8cm的已分离的块石清除干净。垫层料的最大粒径不大于8cm，压实层厚为40cm，用自卸车运卸到垫层区，用反铲挖掘机辅以人工整平，填筑时上游边线水平超宽20～30cm，铺筑方法基本同过渡区料，并与同层过渡料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶，为确保安全，振动碾距上游边缘的距离控制在40cm以内。按碾压试验确定的洒水量、遍数、层厚及行走速度进行。
垫层料和过渡料的填筑与主堆石区同步进行，即主堆石区填筑1层，垫层、过渡层填筑2层。另外，垫层区水平分层铺筑时，用三角尺或激光仪进行检查控制，每两层进行一次测量检查，发现超欠时，进行人工平整处理。垫层料的上游斜坡面折线处采用平板振动夯板夯实，铺填顺序为先填筑主堆石区，再填过渡层区，最后填筑垫层区。
4.特殊垫层料（小区料）填筑
特殊垫层料的最大粒径不大于4cm，压实层厚为20cm，特殊垫层料需要单独加工拌制，并尽量少堆存，采用专门场地堆放，以免与其他料混合，更不能混入黏土和有机杂质。
对连接板处的特殊垫层料填筑精心操作，由测量放样控制保证规定的填筑宽度，严格控制铺料厚度、碾压遍数及加水量，采用液压振动夯板和手扶小型振动碾碾压密实，对于无法使用振动碾的部位，采用装在液压反铲上的HZY850平板振动夯夯实。
5.坝基排水料填筑
坝基覆盖的冲沟沟底和坝脚堆渣体基础清基至建基面后，基础面以上先填10～15m厚坝基排水料，其上再填相应区域坝体堆石料或坝脚堆渣。坝基排水料从下水库库岸开采，采用移动式炉条筛筛除小于50mm颗粒并符合设计要求后，由自卸车运输，进占法卸料填筑，采用推土机的平仓，直接在坝面上洒水碾压，碾压设备采用20～25t振动碾，压实层厚为80cm，碾压时采用错距法顺坝轴线方向进行，碾压工艺要求与堆石区相同，铺筑碾压层次分明，接缝处进行骑缝碾压。
6.堆石排水棱体
堆石排水棱体石料采用下水库爆破开挖的新鲜石料，最大粒径1000mm。堆石排水棱体采用20～32t自卸车卸料后采用TY220推土机推料平整，铺以人工撬填砌筑即可。
2.9.3.2 坝体填筑接合部的处理
1.大坝各区料的界面处理
大坝填筑各区料的交接界面必须注意防止大块石集中，特别是垫层料与过渡料之间、过渡料与主堆石料之间，填筑料的粒径差距较大，采用后退法卸料，填筑时不能有超径石集中。界面上有大块石时，及时采用反铲或推土机清除，保证主堆石区不侵占过渡区、过渡区不侵占垫层区。
2.坝体与岸坡接合部的填筑
对边坡的反坡部位先进行削坡或回填混凝土处理，以消除地基“反坡”现象，坝料填筑时，岸坡接合部位较易出现大块石集中现象，且碾压设备不容易到位，造成接合部位碾压不密实。因此在接合部位填筑时，采用粒径较小的细料填筑，采用振动碾进行顺坡方向碾压，对于振动碾碾压不到位的地带，改用液压振动夯板夯实。
3.坝体分期接合部及坝后道路填筑施工
主坝填筑施工时设置的坝后临时斜坡道路占压部位成为后填筑区，二期填筑时应做好接坡处理，处理方法主要采用推土机、挖机削坡处理，削坡水平深度视先填筑层压实体的宽度情况，一般为1.0～2.0m，然后采用振动碾顺边坡方向与新填筑层骑缝碾压，随着后填区的升高逐层进行削坡处理，依次边削边填边碾压到顶部。
2.9.3.3 质量控制
质量检查严格按照《混凝土面板堆石坝施工规范》DL/T 5128—2001以及招标文件的有关规定进行坝体填筑的质量检查与取样试验，坝体压实检验项目及取样次数按表2-2执行。
表2-2 坝体压实检验项目及取样次数
注 垫层区至少每一填筑层取样1个。
日常的检查项目主要有：①左右岸坝肩与岸坡结合部位填筑的铺料厚度、宽度、填筑料级配、洒水量和碾压遍数；②坝体堆石料超径石的处理情况；③坝体堆石料层厚、分段填筑布置、加水量、碾压遍数、坝料的级配、风化岩的掺配比例等；④垫层、过渡层料的宽度、厚度、碾压遍数、加水量、坝料的细颗粒含量等；⑤坝体内填筑料相邻区域的相互侵占及界面处理情况，大坝分期填筑的交接处等重要部位的处理和碾压，确保接缝处级配良好，密实度符合设计要求。对于取样检验达不到压实要求的区域，查排原因，采用换填、压实机械补碾，直至复查达到设计压实度要求为止。
2.9.4 上水库主坝填筑检测成果分析
上水库主坝填筑碾压实测级配结果：一般Cc介于1～3，Cu远大于5，达到20，说明筑坝材料不均匀、级配连续良好。
2.9.4.1 主堆石区
主堆石区采用下库弱风化～新鲜石料和上水库石英砂含量超过70%的开挖料填筑，设计碾压指标及要求：压实层厚0.8m，孔隙率小于19%，渗透系数大于1×10-2cm/s，25t振动碾碾压8遍，洒水量不小于10%。
施工压实层厚、孔隙率、渗透系数检测统计结果见表2-3。
表2-3 主堆石区压实层厚、孔隙率、渗透系数检测统计结果
主堆石区统计范围：主堆区高程185.40～241.40m，其干密度质量控制图如图2-7所示。
图2-7 主堆石区干密度质量控制图
注：图2-7中中线（平均值）为2.21g/m3，控制上界线（+3σ）为2.27g/m3，控制下界线（-3σ）为2.15g/m3，+1.96σ界线为2.25g/m3，-1.96σ界线为2.17g/m3。
主堆石区层厚控制在80±8cm范围内，个别层由于仓面较小出现超厚或超薄。层厚满足设计及规范要求，层厚离差系数Cv＜0.1，表明层厚波动很小，控制很好。干密度标准差0.02～0.050kg/cm3，满足规范要求；孔隙率、渗透系数合格率100%，均满足设计要求。
主堆石区级配检测，不均匀系数和曲率系数统计见表2-4，颗粒级配总体分布情况见表2-5。
表2-4 主堆石区不均匀系数和曲率系数统计
表2-5 主堆石区颗粒级配总体分布
主堆石区级配曲线簇如图2-8所示，平均级配曲线如图2-9所示。
检测结果（共计156组）表明，主堆石区P5mm小于20%的占99.4%。平均级配不均匀系数为22.8，曲率系数为1.7，级配连续、良好。
2.9.4.2 下游堆石区（干燥区）
下游堆石区采用下水库开挖的强风化下部石料和上水库石英砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩料填筑。设计碾压指标及要求：压实层厚0.8m，孔隙率小于20%，25t振动碾碾压8遍，洒水量5%～7%。施工压实层厚、孔隙率检测统计结果见表2-6。
图2-8 主堆石区级配曲线簇
图2-9 主堆石区平均级配曲线
表2-6 下游堆石区试验检测成果表
统计范围：干燥区高程200.60～241.40m。
干燥区层厚控制在80±8cm范围内，个别层由于仓面较小出现超厚或超薄。层厚满足设计及规范要求，层厚离差系数Cv＜0.1，表明层厚波动很小，控制很好。干密度标准差20～50kg/m3，满足规范要求；孔隙率合格率100%，满足设计要求；干燥区级配检测（76组），不均匀系数和曲率系数统计见表2-7，颗粒级配总体分布情况见表2-8。
表2-7 下游堆石区不均匀系数和曲率系数统计表
表2-8 下游堆石区颗粒级配总体分布情况
干燥区级配检测结果表明，干燥区碾压后粒径小于5mm的含量不大于25%，粒径小于0.075mm含量不大于5%，均满足设计要求。干燥区平均级配不均匀系数为24.4，曲率系数为1.7，级配连续、良好。
干燥区级配曲线簇如图2-10所示，平均级配曲线如图2-11所示。
图2-10 下游堆石区级配曲线簇
2.9.4.3 反滤区
设计碾压指标及要求：压实层厚0.4m，孔隙率n＜17%，渗透系数＞1×10-3cm/s，小型振动碾碾压6～8遍，洒水量3%～5%。
施工压实层厚、孔隙率、渗透系数检测统计结果见下表2-9。
图2-11 下游堆石区平均级配曲线
表2-9 反滤区试验检测成果表
统计范围：干燥区高程172.60～240.60m。
反滤料层厚按40±4cm控制，层厚满足设计及规范要求，层厚离差系数Cv＜0.1，表明层厚波动很小，控制很好。反滤料干密度标准差40kg/m3，小于50kg/m3，满足规范要求；孔隙率、渗透系数合格率100%，均满足设计要求。反滤料碾前级配检测（20组，中心试验室数据），不均匀系数和曲率系数统计见表2-10，颗粒级配总体分布情况见表2-10。
表2-10 反滤区不均匀系数和曲率系数统计表
表2-11 反滤区颗粒级配总体分布情况
反滤料级配曲线簇如图2-12所示，平均级配曲线如图2-13所示。
图2-12 反滤区级配曲线簇
图2-13 反滤区平均级配曲线
反滤料级配检测结果表明，反滤料粒径小于5mm的含量24.0～36.8%，粒径小于0.075mm含量不大于5%，满足设计要求。反滤料平均级配不均匀系数为20.0，曲率系数为2.1，级配连续、良好。
2.9.4.4 过渡区
过渡料主要利用工程开挖的洞挖料。碾压指标及要求：压实层厚0.4m，孔隙率n＜19%，渗透系数k＞1×10-2cm/s，25t自行式振动碾碾压8遍，洒水量8%～10%。
施工压实层厚、孔隙率、渗透系数检测统计结果见表2-12。
表2-12 过渡区试验检测成果表
过渡料层厚按40±4cm控制，层厚满足设计及规范要求，层厚离差系数0.1＜Cv＜0.2，表明层厚波动较小，控制较好。过渡料干密度标准差20kg/m3，小于50kg/m3，满足规范要求；孔隙率、渗透系数合格率100%，均满足设计要求；过渡料级配检测（142组），不均匀系数和曲率系数统计见表2-13，颗粒级配总体分布情况见表2-14。
表2-13 过渡区不均匀系数和曲率系数统计表
表2-14 过渡区颗粒级配总体分布情况
过渡料级配曲线簇见图2-14，平均级配曲线见图2-15。
图2-14 过渡料级配曲线簇
图2-15 过渡料平均级配曲线
过渡料级配检测结果表明，过渡料最大粒径控制在300mm，小于5mm的含量（小于20%）合格率98.6%，小于0.075mm含量（不大于5%）合格率99.3%，满足设计要求。
过渡料平均级配不均匀系数为23.6，曲率系数为1.3，级配连续、良好。
2.9.4.5 增模区
下部增模区（EL106.5～185.4）填筑材料同主堆石区。设计碾压指标要求：压实层厚0.6m，孔隙率n＜18%，渗透系数k＞1×10-2cm/s，25t振动碾碾压8遍，洒水量不小于10%。
施工压实层厚、孔隙率、渗透系数检测统计结果见表2-15。
表2-15 增模区试验检测成果表
图2-16 增模区干密度质量控制图
注：图2-16中中线（平均值）为2.24g/m3，控制上界线（+3σ）为2.33g/m3，控制下界线（-3σ）为2.15g/m3，+1.96σ界线为2.30g/m3，-1.96σ界线为2.18g/m3。
增模区层厚按60±6cm控制，层厚满足设计及规范要求，层厚离差系数Cv=0.1，表明层厚波动较小，控制较好。增模区干密度标准差30kg/m3，小于50kg/m3，满足规范要求；渗透系数合格率100%；孔隙率不合格点6个，合格率97.6%（251组），不合格点最高值为18.6%，不高于设计孔隙率的95%。
增模区级配检测，不均匀系数和曲率系数统计见表2-16，颗粒级配总体分布情况见表2-17。
图2-17 增模区干填筑层厚质量控制图
注：图2-17中中线（平均值）为0.61m，控制上界线（+3σ）为0.76m，控制下界线（-3σ）为0.46m，+1.96σ界线为0.71m，-1.96σ界线为0.51m。
表2-16 增模区不均匀系数和曲率系数统计表
表2-17 增模区颗粒级配总体分布情况
增模区级配曲线簇如图2-18所示，平均级配曲线如图2-19所示。
图2-18 增模区级配曲线簇
图2-19 增模区平均级配曲线
增模区级配检测结果表明，增模区级配连续，级配曲线超出上下包络线较少，P5mm小于20%的占100%，级配良好。增模区平均级配连续，曲线顺滑，处于包络线内，级配良好。不均匀系数为21.6，曲率系数为1.6，d85为200mm。
2.9.4.6 排水区
排水区压实层厚0.8m，施工按80±8cm控制。实测有效数据99个，合格率63.6%。层厚最大值97cm，最小值46cm，平均值77cm，标准差11cm，离差系数为0.14。层厚满足设计及规范要求，层厚离差系数0.1≤Cv＜0.2，表明质量波动较小，层厚控制较好。
1.复核试验期
2011年8月20日以前为复核试验期填筑，排水区控制指标为干密度不小于2.02g/cm3、孔隙率小于22%，复核试验期排水区现场干密度、孔隙率、渗透系数检测统计结果见表2-18（统计数据计19组）。
表2-18 复核试验期排水区现场干密度、孔隙率、渗透系数检测统计结果
试验结果表明，主控指标干密度均符合设计要求，渗透系数均满足设计要求，合格率100%。对于部分孔隙率大于22%的填筑层，根据监理要求再增加碾压2遍处理。干密度标准差满足规范要求。
2.坝后排水区
2011年8月20以后坝后（坝基外）排水区控制指标根据参建四方意见，按主控参数：渗透系数不小于1×10-1cm/s，孔隙率小于23%控制。现场干密度、孔隙率、渗透系数检测统计结果见表2-19（统计数据计13组）。
表2-19 坝后排水区现场干密度、孔隙率、渗透系数检测统计结果
试验结果表明，主控指标孔隙率均符合设计要求，渗透系数均满足设计要求，合格率100%。
3.坝基排水区
2011年8月19日以后坝基排水区控制指标根据设计通知进行调整，主控参数：渗透系数不小于1×10-1cm/s，孔隙率小于21%。现场干密度、孔隙率、渗透系数检测统计结果见表2-20（统计数据计48组）。
表2-20 坝基排水区现场干密度、孔隙率、渗透系数检测统计结果
试验结果表明，主控指标孔隙率均符合设计要求，渗透系数均满足设计要求，合格率100%。干密度标准差36kg/m3，小于50kg/m3，满足规范要求。
4.排水区颗粒级配
排水区级配不均匀系数和曲率系数统计见表2-21（统计数据计72组），颗粒级配总体分布情况见表2-22。
表2-21 排水区不均匀系数和曲率系数统计表
表2-22 排水区颗粒级配总体分布情况
排水区级配曲线簇如图2-20所示，平均级配曲线如图2-21所示。
图2-20 排水区级配曲线簇
图2-21 排水区平均级配曲线
排水区级配曲线簇显示，排水区粒径400mm以上含量偏少，级配曲线靠近或超出上包络线。级配连续，属良好级配。排水区平均级配连续，不均匀系数Cu=19.7，曲率系数Cc=1.8，级配良好，平均d85为245mm，P5mm小于20%的占98.6%。