砾石土心墙堆石坝施工技术

一、工程概况

XXX水电站位于大渡河中游、是大渡河流域水电开发的控制性水库之一，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合效益的特大型水利水电枢纽工程。电站总装机容量3300MW，安装6台单机容量550KW的混流式水轮机，保证出力926MW，多年平均发电量145.85kw·h。电站正常蓄水位850.00m,水库总库容53.9亿m3,其中防洪库容8.43亿m3，调节库容38.8亿m3,水库干流回水长72km，库水面积84km2，具有季调节能力。电站枢纽由砾石土心墙堆石坝、左岸地下厂房系统、左岸岸边开敞式溢洪道、左岸泄洪洞、右岸放空洞及尼日河引水工程等工程项目和建筑物组成。工程等别为Ⅰ等工程，主要水工建筑物为1级。

二、大坝结构

XXX水电站大坝为砾石土心墙堆石坝，由心墙防渗料区、上下游反滤料区、上下游过渡料区、上下游堆石料区和上下游护坡块石料区等组成。坝顶高程为856.00m，心墙底面最低高程670.00m，最大坝高为186m，坝顶上游侧设置混凝土防浪墙，墙顶高程857.2m；坝顶长573m，坝顶宽度为14m，坝体最大底宽约为780m。大坝上游795.0m高程设置5m宽马道，马道以上坝坡为1∶2.0，以下坝坡为1∶2.25；下游在756.0m高程、806.0m高程设置5m马道，坝坡1∶2.0。砾石土心墙的顶高程为854.0m，顶宽4m，底高程为670.0m，上、下游坡均为1∶0.25；心墙料以宽级配砾石土为主，心墙底部、心墙与岸坡接触带、防渗墙顶和混凝土廊道周围设高塑性粘土；下游坝壳堆石与覆盖层之间设一层2m厚水平反滤层；心墙上、下游侧各设两层反滤，上游两层各厚4m，下游两层各厚6m，反滤层以外为过渡料和坝壳料。心墙下部河床覆盖层采用两道各厚1.2m、间隔12m的混凝土防渗墙防渗，心墙底面以下最大墙深约78m。基础防渗墙与心墙采用插入式连接，防渗墙插入心墙深度为15m，墙间设混凝土廊道。

三、施工技术要求

3.1 坝体主要填筑料技术要求 3.1.1 砾石土心墙防渗料

填筑土料中水溶岩含量小于3%，有机质含量小于2%；在黑马料场Ⅰ区土料最大粒径不大于80mm，在0区土料最大粒径不大于60mm，在深启低料场Ⅱ区不大于100mm，颗粒级配满足设计级配曲线图；心墙防渗土料的渗透系数小于1×10-5cm/s，抗渗透变形的临界坡降大于2.5，其渗透破坏型式为流土；心墙防渗土料的塑性指数大于8，

1

小于20；压实度达到98%（修正普式击实仪）或100%（普式击实仪），细料含水率高于最优含水率的1%～2%。 3.1.2 高塑性粘土料

高塑性粘土料中水溶岩含量小于3%，有机质含量小于2%；最大粒径小于于2mm，颗粒级配满足设计级配曲线网络图；高塑性粘土料的渗透系数小于1×10-6cm/s，抗渗透变形的临界坡降大于8；高塑性粘土料的塑性指数大于20；压实度达到98%（普式击实仪）；高塑性粘土料含水率高于最优含水率的1%～4%。 3.1.3 反滤料

采用卡尔沟人工砂石加工系统加工成人工骨料。石料呈粒状颗粒，饱和抗压强度大于50Mpa；B1、B3最大粒径不大于10mm，小于0.075mm的颗粒含量小于2%； B2、B4最大粒径不大于100mm，小于1.8mm的颗粒含量小于2%。B5最大粒径不大于200mm，小于2.5mm的颗粒含量小于2%；B1、B3区渗透系数大于5×10-3cm/s，B2、B4、B5区渗透系数大于8×10-3cm/s，压实后的相对密度大于0.8。 3.1.4 过渡料

过渡料采石场开采料，饱和抗压强度大于50Mpa；最大粒径不大于300mm，最小粒径大于0.1mm，小于5mm的颗粒含量不大于15%。压实后的孔隙率小于23%。 3.1.5 堆石料

堆石料采用弱风化～微风化或新鲜的花岗岩开采的石料。用于D1、D2区堆石料的饱和抗压强度大于60MPa，软化系数大于0.8，用于D3区堆石料的饱和抗压强度大于50Mpa；堆石料的最大与最小边长比不超过4，最大粒径不大于800mm，小于5mm的颗粒含量不大于15%。压实后的孔隙率小于23%。

四、施工程序

4.1坝体填筑分区及单元划分

坝体从上游至下游的最大底宽约780m，自左岸至右岸最小底宽约178m。为使坝体填筑各个工序连续施工，在全断面填筑施工过程中必须进行施工作业优化，把施工工作面划分成若干个工作面，形成施工区及施工单元，以提高坝面上各类施工机械的使用效率，提高上坝强度。 4.1.1 工作面分区及单元的划分

（1）工作面分区 ① 依据施工作业分区

根据施工总进度控制要求和坝体分期填筑施工区干扰影响，依据施工分期进行施工分区：

2

a. 第Ⅰ期填筑分区（670m～760m高程）的第Ⅰ期填筑分为695m高程以下和695m～760m高程两部分进行分区划分。在695m高程以下部位，垂直坝体轴线分为上游堆石、心墙（包括上游过渡区、反滤区、土料区）、下游堆石3个条带，在以每上升5m高程沿坝体轴线中点分为左、右2个部分，形成6个大作业区，每个大分区再根据施工需要划分成若干单元；在695m～760m高程部位，垂直坝体轴线分为上游堆石、心墙（包括上游过渡区、反滤区、土料区）、下游堆石3个条带，在以每上升5m高程沿坝体轴线平均分为左、中、右3个部分，形成9个大作业区，每个大分区再根据施工需要划分成若干单元。

b. 第Ⅱ期填筑分区（760m～825m高程）

第Ⅱ期填筑分区（760m～825m高程）垂直坝体轴线分为上游堆石、心墙（包括上游过渡区、反滤区、土料区）、下游堆石3个条带，在以每上升5m高程沿坝体轴线平均分为4个部分，形成12个大作业区，每个大分区再根据施工需要分成若干单元。

c. 第Ⅲ期填筑分区（825m～854m高程）

第Ⅲ期填筑分区（825m～854m高程）在以每上升5m高程沿坝体轴线平均分为6个部分，形成6个大作业区，每个大分区再根据施工需要分成若干单元。

② 依据填筑料种类分区

在施工作业面分区基础上将坝体填筑石料主要划分为7区，即上游堆石区、上游过渡料区、砾石土心墙料区、反滤料区、下游过渡料区、下游主堆石区、下游次堆石区（730m～810m高程部分），在填筑前按设计图和相关的尺寸范围打桩，画线，洒上石灰作出明显标记，各个填筑区埋设控制桩，严格分开不准混料，采取全断面上升填筑，但各填筑区不可能在同一平面上，砾石土料心墙区与两侧反滤料区同时填筑，反滤料优先于砾石土料填筑，并高于过渡料与堆石料1～2层的高度，各分区铺料、碾压时沿坝轴线方向进行施工。

（2）各施工分区单元划分

由于各分区工作面较大，将各个分区依施工设备的品种、型号、数量划分成多个同时施工单元，形成流水作业面。根据类似工程经验，堆石料区每个单元面积控制在3000～5000m2。砾石心墙区每个单元面积控制在1000～2000m2，过渡料、反滤料单元依据心墙单元进行划分。 4.1.2施工分区填筑及单元的循环

3

各个施工分区施工，分区内单元循环的原则是：第一个单元在铺料、平料，第二个单元洒水、碾压，第三个单元取样质检验收后铺料，循环施工。填筑时各工序之间紧密衔接，分段流水作业，确保层次清楚，避免施工干扰。 4.1.3坝体填筑施工程序

（1）坝体填筑施工总程序

① 坝基上、下游堆石区基础开挖完成经验收后进行坝体填筑施工。坝体填筑前期，首先进行上游的堆石区D1料和下游堆石区D2料基础下的水平反滤料及其对应的堆石区D2料施工，待心墙区范围基础经验后进行心墙区混凝土防渗墙浇筑及心墙高塑性粘土A2料施工。心墙区混凝土浇筑与心墙区A1、A2料填筑施工交替进行。心墙填筑与防渗墙施工至680m高程时，心墙区A1、A2土料填筑与混凝土防渗墙、廊道浇筑施工交替进行，直至防渗墙及廊道混凝土施工完成，然后进行正常的坝体全断面填筑，整体上升至854m高程。坝体填筑施工总程序图见图2-1。

图2-1 坝体填筑施工总程序图

4

坝体全断面填筑到845m高程 上、下游堆石区基础开挖 验收合格 上游堆石区、下游堆石区（含相应水平反滤料）填筑 心墙区基础开挖 验收合格 心墙区基础固结灌浆 670m以下水平反滤料填筑 680m以下防渗墙混凝土施工 680m以下心墙区土料填筑 680m以上防渗墙施工 廊道混凝土施工 680~685m间心墙区土料填筑 685~695m间心墙区土料填筑 坝体全断面填筑到760m高程 坝体全断面填筑到825m高程 ② 心墙区的填筑程序为首先填筑水平反滤料，再填筑心墙两侧反滤料，然后填筑心墙料，每层心墙料与同层反滤料同时碾压，平起上升。每上升1层反滤料和心墙料后上升一层过渡料，再上升第2层心墙料和反滤料。心墙区分别与上、下游一定范围（15～20m）堆石料随心墙一起填筑上升，每上升2层过渡料同时上升1层堆石料，依次循环填筑上升。坝体心墙区施工程序图见图2-2。

层面清理、验收及测量放线

下一循环 图2-2 坝体心墙区施工程序图 堆石料铺筑 质量检查 合 格 过渡料铺筑 反滤料、心墙料碾压 不合格 B4反滤料铺筑 心墙料填筑 防渗墙混凝土浇筑 B3反滤料铺筑 验收及测量放线 防渗墙立模、扎筋 填土层面处理 防渗墙层面打毛清理 （2）坝体填筑心墙料、反滤料、过渡料、堆石料等衔接部位施工

心墙料、反滤料、过渡料和一定范围（15～20m）的堆石料平起上升，首先进行第1层心墙料（铺厚40）和反滤料（铺厚30）填筑，再进行第1层过渡料（铺厚60cm）填筑，然后进行第2层心墙料和反滤料填筑，第2层反滤料和心墙料与第1层过渡料一起碾压，依次完成4层反滤料和心墙料及2层过渡料后，再进行第1层堆石料填筑，依次循环填筑上升。 4.2施工准备

4.2.1碾压试验参数确定

（1）大坝填筑施工前，选用有代表性的填筑料，模拟正常填筑施工状况及雨季、冬季施工状况，对坝体各区料进行碾压试验，以确定合理的碾压参数。

（2）碾压试验项目主要是对坝体的各填筑分区石料（砾石土心墙料、反滤层料、过渡料、堆石料）的铺料方式、铺料厚度、振动碾的类型及重量、碾压方式、碾压遍数、碾压速度、铺料过程中的加水量、压实层的孔隙率、干密度、沉降量、压实后级配等进行试验，砾石心墙料、反滤料、过渡料还要进行渗透性试验。

5

（3）坝体填筑碾压试验在开挖料爆破试验完成后，黑马砾石土料厂土料生产出来后进行。

4.2.2坝体填筑前期准备工作

（1）测绘地形图和横断面图。

（2）坝体或基础中观测设备埋设验收后才能填筑，并做好标记、保护工作。 （3）在最终开挖线以下的所有勘探坑槽、断层带用混凝土回填后再进行填筑。 （4）分区分界线用桩点、标志在左、右坝肩上提前画线标明，各层坝体、坝基回填时，各料区标识采用油漆或白灰画线明晰，以便施工人员掌握和质检人员监督。

（5）做好大坝施工和料场、备料场的联系工作，加强进料的调配。

（6）做好坝料分料工作，设专门人员在坝面和上坝路口处指挥汽车卸料，不合格料严禁上坝。

（7）运输各种不同坝料的车辆，必须用明显的标记加以识别。

（8）坝面作业的各种操作人员在施工前进行施工技术、施工规范、质量控制标准要求等有关培训工作，以掌握对坝体各填筑区的层厚、粒径、碾压遍数等参数，做到人人心中有数。

（9）层面或基础经验收合格后才能进行填筑。 4.3大坝填筑施工工艺 4.3.1上坝料运输与卸料

（1）上坝料运输 ① 运输设备

a. 堆石料：开挖采用3m3、4m3、6m3挖掘机；运输采用20t、32t自卸汽车； b. 过渡料：开挖运输同堆石料；

c. 反滤料：开挖采用3m3、5m3装载机装车；运输采用20t自卸汽车； d. 高塑性粘土料：采用3m3挖掘机挖装；运输采用20t自卸汽车； e. 砾石土料：采用皮带机及3m挖掘机挖装；运输采用20t自卸汽车； ② 运输控制措施

a. 运输道路的交叉路口，有专职人员指挥、调度、统计运输车辆。

b. 上坝料的运输车辆均设置标志牌，以区分不同的料区，如运输上游堆石料的挂上（D1料）的标志牌等。

3

6

c. 反滤料、过渡料、心墙土料运输使用的车辆相对固定，并经常保持车厢、轮胎的清洁，防止对填筑区料源污染；运输过程中对反滤料采取措施防止颗粒分离；运输过程中保持湿润，卸料高度加以。

（2）上坝料卸料

大坝填筑卸料方案主要有进占法和后退法卸料。

① 进占法卸料：自卸汽车行走平台及卸料平台是该填筑层已经初步推平但尚未碾压的填筑面，料物卸在该平台的前沿，再由推土机将料物推至已碾压验收的填筑面上。优点：推土机平料时，料物由高往低处滚落，使颗粒较大的石料落在填筑层下部，细颗粒料在填筑层的上面，这有利于工作面的推平整理，提高碾压质量；同时，细颗粒与大颗砾石料间的嵌填作用，有利于提密度。缺点：自卸汽车及推土机行走在未经碾压的平台上，对车辆的轮胎及推土机链轨磨损严重。

② 后退法卸料：自卸汽车行走平台是已经验收碾压的填筑面，料物卸在已碾压验收的平台上，再由推土机推平。优点：自卸汽车在已碾压过的平台上行走，轮胎磨损较小。缺点：推土机平料时，颗粒大的石块容易上浮，难以推平，造成工作面凸凹不平。大块石的尖角突出，使振动碾行走时跳跃，尖角周围不易压实。

③ 卸料方案选择

a. 对于堆石料、过渡料、砾石土料填筑卸料主要采用进占法

选择进占法施工，有利于加快施工进度，确保填筑质量。卸料质量控制主要在以下三个方面进行，首先料堆卸在未碾压层平台的前沿150cm以内，严禁直接倒在已碾压的平台上；其次料堆的间距根据铺料层的厚度确定，过密则增加推土机工作量且难以推平，过稀又需要二次补填；再其次自卸汽车卸料倒车时，有专人指挥，以保证料物的合理位置。

b. 反滤料、高塑性粘土填筑卸料主要采用后退法

即在已压实的层面上后退卸料形成密集料堆，再用推土机平料。这种卸料方式可减少填筑料的分离，对防渗、减少渗流量有利。 4.3.2上坝料铺料与整平

在推土机平料过程中，对堆石料将超径石剔出推至填筑面前方20m之外，由装载机运至坝面上指定地点集中存放，一部分直接用于坝后坡干砌石的砌筑，一部分用冲击锤解小；过渡料的超径石用反铲挖起，用装载机运输到堆石区；反滤料的超径石用反铲挖起，用装载机运输到过渡区。 4.3.3碾压

（1）振动碾行走方向：与坝轴线平行；

7

（2）振动碾行走速度：2～3km/h；

（3）碾压方法：主要采用进退错距法（碾轮宽/碾压遍数）。 （4）特殊区域碾压

填筑体特殊区域的碾压包括：高塑性粘土料区与混凝土防渗墙、廊道接缝部位；心墙料区与反滤料区交接部位；反滤料区与过渡料区交接部位；填筑体分期分块接缝处；两岸坝肩接头区。

① 高塑性粘土料区与混凝土防渗墙、廊道接缝部位在靠近混凝土部位采用振动夯板夯实；同时，采用蛙式打夯机和手扶式振动碾辅助压实。

② 心墙料区与反滤料区交接部位在心墙料区采用凸块碾碾压，反滤料区采用自行振动碾碾压，接触部位采用振动平碾碾子的行驶方向平行界面；

③ 反滤料区与过渡料区交接部位采用自行式振动碾骑缝补碾；

④ 填筑体分期分块的接缝在靠近分期分块的接缝处边缘1～2m宽范围虽经过碾压但达不到设计要求的，必须利用反铲，将接缝1～2m宽的渣料扒到待铺料的填筑面上，与该填筑层一起水平碾压。为确保接缝处的干密度达到设计要求，接缝扒料范围加碾2～3遍。

⑤大坝两岸坝肩接头区必须依据设计要求采用较细填料，使用25t自行碾沿坝肩碾压，碾压不到的部位辅以手扶式振动碾及振动夯板碾压。

（5）水平碾压的质量控制

a. 振动碾的滚筒重量、激振频率、激振力满足试验确定的要求； b. 振动碾在使用过程中，每15d测定一次激振力和激振频率； c. 振动碾行走工作时速度控制在2.0～3.0km/h；

d. 必须按规定的错距宽度进行碾压，错距宽度宁小勿大，操作手经常下车检查，质检人员经常抽查；

e. 一个填筑单元的起始碾压条带（一个滚筒宽度）加碾6遍以上，确保满足设计要求。

4.3.4坝体心墙区的施工

（1）施工分层及分区

由于在心墙区670～695m高程的填筑与防渗墙及廊道混凝土浇筑施工存在相互制约、相互影响，科学合理组织施工是坝体一期填筑进度及强度的保证。根据心墙区料分布的特点，大坝心墙区共分4类填筑区：第一类范围在670～675m高程，心墙区内有高塑性粘土料、反滤料及混凝土防渗墙；第二类范围在675～688.5m高程，心墙区

8

内有高塑性粘土料、砾石土料、反滤料及混凝土防渗墙和混凝土廊道；第三类范围在688.5～695m高程，心墙区内有高塑性粘土料、砾石土料及反滤料；第四类范围在695m高程以上，心墙区内有砾石土料及反滤料；心墙区695m高程以下沿坝轴线从左至右分为2个填筑区：第一填筑区为坝纵0+275以右、第二填筑区为0+275以左。

坝体心墙区填筑施工见图2-3，心墙区695m高程以下填筑施工分区见图2-4。 图2-3 坝体心墙区填筑施工分类示意图 第一填筑区第二填筑区 图2-4 670～695m心墙区填筑分区施工示意图 （2）各类型心墙区填筑施工程序

① 第一类心墙区（670～675m高程）填筑施工

9

第一填筑区在防渗墙浇筑（1.2m或2.4m）完成后，开始进行心墙区的填筑施工，同时进行第二填筑区混凝土防渗墙浇筑施工。该部位心墙区料全部为粘土料。填筑顺序为先进行第一层粘土料两侧反滤料（B3、B4）填筑，反滤料填筑时，先铺填外侧的B4料，再填铺内侧的B3料，填筑过程中，两防渗墙之间高塑性粘土料与心墙外的高塑性粘土料（A2）同时铺料、碾压，使混凝土两侧墙体受力均匀，保证防渗墙免遭挤压破坏。第一层反滤料和粘土料填筑完成后，即进行第一层反滤料外侧的过渡料填筑，然后进行第二层反滤料和高塑性粘土（A2料）的填筑。这样可以保证反滤料宽度满足设计要求，达到减少反滤料浪费的目的。第一层反滤料与粘土料同时碾压。第一层过渡料与第二层反滤料和粘土料同层碾压。在完成第一填筑区施工后，用同样的方法进行第二填筑区施工。依次循环填筑上升。

② 第二类心墙区（675～688.5m高程）填筑施工

第二类心墙区料有高塑性粘土料和砾石土料。其施工工艺与第一类心墙区的相似。即第一填筑区防渗墙混凝土浇筑后，开始进行第一填筑区心墙料两侧反滤料、过渡料及心墙土料填筑施工，同时进行第二填筑区混凝土防渗墙浇筑施工。填筑顺序为先进行第一层心墙料两侧反滤料（B3、B4）填筑，再进行同层高塑性粘土区两侧砾石土料（A1）填筑，和同层高塑性粘土料（A2）填筑。填筑高塑性粘土料（A2）过程中，两防渗墙之间高塑性粘土料（A2）与心墙外的高塑性粘土料（A2）同时铺料、碾压，使混凝土两侧墙体受力均匀，保证防渗墙免遭挤压破坏。第一层反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑完成后，再进行第一层过渡料填筑，然后进行第二层填筑反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑。用同样的方法进行第三、第四层反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑和第二层两侧过渡料填筑。此时第二填筑区混凝土防渗墙已浇完，紧接着进行第二填筑区心墙部位反滤料、砾石土料、高塑性粘土料、过渡料填筑，填筑程序、方法与第一填筑区相同。同时进行第一填筑区下一层混凝土防渗墙浇筑。依次循环填筑上升。达到680m高程后，防渗墙与廊道混凝土浇筑同时进行，混凝土浇筑与心墙填筑交替进行。廊道与上下游防渗墙之间的高塑性粘土料主要采用5m或3m装载机送入工作面。

③ 第三类心墙区（688.5～695m高程）填筑施工

第三类心墙区（688.5～695m高程）的填筑施工，因没有混凝土施工影响，两个填筑区可同时施工。其填筑顺序为先进行第一层心墙两侧反滤料（B1、B2、B3、B4）填筑，再进行同层高塑性粘土区两侧砾石土料（A1）填筑，然后进行同层高塑性粘土料（A2）填筑。第一层反滤料、砾石土料、高塑性粘土料填筑完成后，再进行其两层

10

3

3

两侧第一层过渡料填筑，然后进行第二层高塑性粘土料、砾石土料、反滤料、填筑。依次循环填筑上升。

④ 第四类心墙区（695m高程以上）填筑施工

第四类心墙区（695m高程以上）只有砾石土料、反滤料、和过渡料。其填筑顺序为先进行第一层两侧反滤料填筑，再进行第一层砾石土料填筑，然后进行第一层过渡料填筑，再进行第二层反滤料填筑和第二层砾石土料的填筑。依上方法进行第三、第四层砾石土料、反滤料和第二层过渡料的填筑，依次循环填筑上升。 4.4大坝填筑施工方法 4.4.1心墙防渗土料填筑

心墙防渗土料包括高塑性粘土料和砾石土料。

高塑性粘土位于河床廊道四周和岩坡混凝土板、和砾石土心墙底部的廊道、混凝土防渗墙周围。砾石土心料位于坝轴线上、下游侧，是坝体防渗的主要材料。

（1）铺料与平料

① 高塑性粘土铺料采用后退法施工，砾石土料采用进占法施工，利用20t自卸汽车从料场运至施工部位卸料，推土机平料。

② 河床基础经验收合格后根据坝体填筑总体规划，分单元从最低处开始填筑高塑性填粘土料。在心墙与河床覆盖层、两岸坡或岸坡混凝土板接触部位依据设计要求铺设高塑性粘土接触层（带）。在心墙底部670m～675m高程填筑料高塑性粘土料，在675m～695m高程填筑料为高塑性粘土料和砾石土料。在填筑混凝土防渗墙部位，墙身两侧同时进行铺料碾压，使墙身两侧平衡上升。砾石土料填筑时对砾石集中的土料采用装载机进行挖除处理。填筑工作面铺料时略向上、下游倾斜2～3%，，以利于填筑面排水。

③ 心墙防渗料从第二层填筑开始，其与两岸接触的高塑性粘土接触带先于同层土料进行铺筑。与心墙接触的基岩或混凝土表面在铺填高塑性粘土料前先清理干净，并采用人工涂刷一层厚3～5mm的浓粘土浆，以利坝体与基础之间的粘合。

④ 雨后表层土料须晾晒至控制含水量或局部清除干净后，再铺筑上层新土，如土层因含水量大或超碾原因造成“弹簧土”与剪切破坏时，新铺土前必须清除。为便于施工期排雨水，雨前将填筑面表层松土压实，必要时采取其它保护措施，以免造成雨水泥泞。

11

⑤ 推土机平料时，根据铺土厚度计算出每车土料铺开的面积，以便在填筑底面上均匀卸料，随卸随平，并用插钎法随时检查。对超厚部位采用人工配合装载机进行清理，对岸边接头及土料与反滤料交界处，则辅以人工铺土。

（2）碾压

① 铺料完成后检查达到铺料厚度后进行碾压。碾压设备主要采用18t凸块振动碾，平行坝轴线方向进行，对于靠近岸坡和建筑物附近边角部位大型设备无法进行碾压的部位采用手扶式振动碾或平板振动器薄层夯实。为保证压实质量，在相临单元或填筑料接触部位每填筑3层，凸块振动碾补压3遍。同时配以蛙式打夯机加强边角部位的夯实。

② 交界面时，相邻两段交界处交界坡面不小于1∶3，重迭碾压宽度不小于80cm，分界线在立面上错开，错开宽度不小于100cm。

③ 在靠近两岸的粘土接触带和防渗墙内部压完成后，为确保碾压质量，用满载运料自卸汽车或装载机沿岸坡或防渗墙方向进行压实。

（3）土料的雨季和冬季施工

① 雨季施工的一般原则是晴天抢填土料，雨天填坝壳。在做好天气预报的同时，要做好防雨准备，注意土场及坝面排水。雨天和雨后一定时间内，禁止机械和人员在已碾压的土面上行走。雨后复工时，第一层采用薄层铺筑碾压，以免因雨后清淤造成局部坑洼部位填土的超厚，待大面积填平后，再恢复正常的回填。

② 入冬前，加强排水和防冻，选择含水量适宜和向阳、背风的开采掌子面的土场。

4.4.2反滤料填筑

反滤料包括心墙上、下游侧反滤料和心墙下游堆石底部水平反滤料。 （1）坝基水平反滤料

① 坝基反滤料厚度为2m，分6层进行填筑施工。

② 坝基反滤料施工采用20t自卸车用后退法卸料，推土机平整后采用25t振动平碾进退错距法平行坝轴线方向碾压。岸坡自行碾碾压不到的部位，采用平板振动或手扶式振动碾顺岸坡方向进行碾压。

（2）心墙上、下游侧反滤料

① 心墙上、下游侧反滤料与心墙料同步填筑，采用先铺反滤料后铺设土料施工方法施工，以保持心墙料的铺筑宽度，反滤料铺料厚度为30cm。由20t自卸汽车由卡尔沟加工系统运输上坝卸料，推土机铺料平整，铺料方向与砾石土心墙料铺料方向一

12

致，洒水5～8%，碾压设备平行坝轴线方向采用25t振动平碾进退错距法平行坝轴线方向碾压，行进速度不超过2Km/h～3Km/h，碾压8遍。

② 反滤层与相临层次之间材料界面分明，分段填筑时必须处理好接缝部位，防止产生层间错动或折断现象。反滤区与反滤区、心墙和过渡区交接部位，只允许小粒径的填筑料侵占大粒径的填筑区，交接部位采用锯齿状填筑时，必须确保心墙土料、反滤料设计厚度。 4.4.3过渡料填筑

过渡料包括心墙上、下游侧过渡料，铺料厚度为60cm，待心墙料、反滤料施工2层，铺筑一层过渡料，这样可保证反滤料的铺填宽度，和接触部位碾压达到设计要求。依次循环填筑上升。

过渡料采用进占法铺筑，铺料厚度60cm，推土机整平，25t振动平碾进退错距法碾压，行进速度不超过2Km/h～3Km/h，碾压8遍。 4.4.4上下游堆石料填筑

堆石分单元进行填筑，单元面积3000～5000m2，铺料厚度100cm，推土机整平，25t振动平碾和20t拖碾进退错距法碾压，行进速度不超过2Km/h～3Km/h，碾压8遍。 4.4.5土工格栅部位的填筑施工

（1）工作面处理

对铺设土工格栅部位坝体，土工格栅铺设前基面先进行清理，填筑作业面基本保证水平并碾压完成，清除作业面突起的石块等尖刺突起物，保证铺设砂砾石垫层面平整，对出现凸出及凹陷的部位，采用碾压和补填压实，并排除工作范围内的积水。再铺填一层5cm厚的砂砾石，经静碾压实后再铺设土工格栅。

（2）铺设

在经过验收的工作面，首先安装铺设的格栅。土工格栅的铺设按受力方向进行，纵向垂直坝轴线，纵向两端在铺设后按设计图纸要求进行锚固。铺设要平整，无皱折，尽力张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的格栅主受力方向最好是通长无接头，横向幅与幅之间的连接采用人工绑扎搭接，搭接宽度不小于15cm。禁止采用铁丝捆绑。不同铺层的土工格栅在上下两层间必须错缝。大面积整体铺设时，要调整好其平直度，在覆盖一层砂卵石未进行碾压前，再次用人工或专用机具张紧格栅。力度要均匀，使格栅在土中为绷直受力状态。

（3）回填与碾压

13

回填料按设计要求选输，土工格栅铺设前后必须铺填5cm厚的砂卵石。当土工格栅铺设定位后，做到随时铺设随时用填筑料进行覆盖，裸露时间不得超过48h，也可以边铺设边回填的流水作业法。卸料时，车轮不能接触格栅，卸料后采用机械或人工摊铺。土工格栅施工部位采用分层回填、分层碾压，并满足坝体填主的设计技术要求。随坝体填筑上升，先进行一层土工格栅的铺设施工，再回填坝体填筑料并碾压，依次循环填筑上升施工。 4.5坝体内施工排水

坝体内施工排水，主要指再坝体心墙区722.5m高程以下填筑施工时对其上游坝体内积水的排除和心墙区682.5m高程以下施工时对其下游坝体内积水的排除。

上、下游坝体内水主要来源于堆石区填筑洒水、降雨、坝基及上、下游围堰的部分漏水以及其它施工用水等。

上游围堰堰顶高程722.5m，下游围堰堰顶高程为682.5m。上、下游围堰设置防渗墙及其它防渗措施。坝体填筑上升时心墙区为不透水体，很自然的形成坝体上、下游两部分。在上、下游围堰堰顶高程以下，上、下游坝体内积水是无法自流排除的，当水位高于心墙填筑作业面时，将影响心墙料的填筑，特别是高塑性粘土料填筑质量也难以保证。

4.5.1坝体内积水排除方法

分别在上、下游坝体设置临时集水井，配置水泵将坝体内水抽排出去。当心墙区填筑面高于下游围堰堰顶时，下游坝体内临时集水井取消，坝体内的水通过渗流方式排出坝体。当心墙区填筑面超过上游围堰堰顶高程时，上游坝体内积水可以通过渗流方式排出上游围堰外。 4.5.2临时集水井设置

分别在上、下游坝体各布设两个临时集水井，集水井布置在过渡料区附近的堆石料区中，集水井采用钢筋笼围成，断面尺寸为φ2.0m。两个集水井采用台阶搭接，交替循环通过水泵将集水井内的水抽排到坝体外。保证心墙填筑时其工作面为干燥环境。

4.6坝体填筑质量控制要点

大坝填筑质量是大坝安全运行的关键和核心，抓住以下各个施工环节，确保填筑质量达到设计要求。

（1）石料开采有良好颗粒级配符合设计包络线要求，碾压后的干密度才会有保障。

14

（2）含泥量超标、或夹杂有害物的石料严禁上坝。 （3）超径石在采石场放解炮处理后才上坝。

（4）层厚控制是直接影响碾压质量的最关键环节，铺料层厚必须按设计规定及规范要求控制。

（5）振动碾的吨位、激振力达到或超过设计要求，行进速度必须控制在规定范围以内，碾压方向顺坝轴线，岸坡可沿坡脚碾压，碾压遍数以压痕为准，不得少于试验确定遍数。

（6）填筑过程中要层层放线以确保料物的设计厚度，特别是心墙料、反滤料和过渡料。

（7）粗细料交错填筑时，只允许细料侵占粗料部位，不允许粗料侵占细料。由粗粒料到细粒料的界面上，因卸料造成的大粒径堆集，用反铲或人工清理。

（8）分块、分条带填筑时，先后块间高差不宜过大，不超过规范要求的数值，先填块临时边坡采用台阶法，即每上升一层预留0.8～1.0m台阶。

（9）先填块与后填块间的界面要加强处理，先填块台阶间边坡上松散石料0.5m～1.0m厚扒至后填块分散与同层铺料碾压。逐层碾压时，界面处要骑缝碾压。

（10）边角部位用振动板或手扶碾加强压实。

（11）砾石土心墙料严格按设计要求控制级配、含水量，确保心墙填筑质量。

五、关键技术问题

5.1料源质量控制措施

（1）土料

① 土料场在开采前先勘探检测，超过施工控制含水量的土料不得使用。土料场在开采范围四周布设排水沟，以使将雨水和地表水排出开采区。

② 含水率的控制，对土料的含水率控制一般在土料场进行

a. 加强土料的勘测调查，室内试验及现场施工试验，进行现场的碾压施工试验，以确定最优的施工参数。

b. 低含水率的洒水处理，当土料的含水率比施工填筑最优含水率低的较多时，在取土场用雾状给土料加水，然后将土料堆置在另一处形成土牛，搁置一般时间，使含水率均匀，再用于填筑。当土料含水量低于施工含水量1%～3%时，可在坝面喷雾洒水湿润调节。

c. 高含水率的翻晒处理。选择适当的场地，用齿耙将土耙碎，坚梗粘土用铁铣切成厚10cm～20cm，控后使其相互架空晾晒，待表层稍干后即打碎成小于2cm～3cm

15

的土块，继续翻晒。表层稍干后用铁锨翻动一次，如此反复，直至含水率降低到施工控制含水率范围为止。

③ 控制好砾石土的颗粒级配

当砾石土超径材料含量较多，超过允许的上下限时，要事先进行格筛处理或坝面上安排人工挑检控制或在料场内采用堆料混合法进行掺配，以满足施工技术参数的要求。

（2）反滤料

根据技术规范要求的级配曲线及各项指数要求，确定砂砾石料场的加工设备和工艺流程。做好料场四周的排水设施，各料堆场堆放在干净、平整的场地上，通过不同掺配比例和碾压试验确定填筑施工参数。

（3）过渡料、堆石料

根据堆石、块石的粒径及级配要求，确定石料场开采的爆破参数，在石料场尽量形成多个工作面，以满足上坝填筑的要求。 5.2心墙料填筑技术措施

（1）坝基开挖和清理符合设计要求，在完成地形地貌测绘，并经有关部门鉴定以为合格预以验收后，方可进行防渗土料的回填。

（2）心墙料与混凝土板、廊道、基岩等接触部位，在填筑前先在基岩面或混凝土面上，涂刷3～5mm的浓粘土浆，以利结合。并做到随刷浆、随铺土、防止泥浆干硬。

（3）做好心墙料层面结合工作。对采用振动凸块碾压实的心墙部位，其表面有一定的松动层，人工把松动层平整摊铺均匀，使用喷雾洒水的方法，调整松动的含水率在设计允许范围之内，再在其上铺一层新土进行填筑。对使振动板等压实部位，其表面光滑，用刨毛机进行刨毛，并平整和喷雾洒水调整含水率，再进行新一层心墙料填筑。刨毛机可用推土机改装，即在推土机刀片上焊接短钢筋，间距10～15cm。

（4）填筑面向上游侧或下游侧将保持一定的坡度，以利排水。

（5）防渗墙两侧，混凝土底板2m范围内采用振动平板夯，蛙式打夯机薄层夯实。蛙夯或平板夯夯不到的边角部位，用木锤或尖头木夯夯实。为保证蛙夯压实和振动碾交接带的压实质量，每填筑3层，再用打夯机夯打3遍。

（6）心墙料与反滤料、过渡料采用平行填筑，并且心墙略高于两则，平起填筑采用“先砂后土法”施工，即先填筑心墙料再填筑反滤料。

16

（7）坝面上的心墙区运输路线要经常变动，不可在一处反复行走，以免产生剪切破坏和光面，发现光面或水平、垂直裂缝，予以挖除。

（8）心墙与反滤料交界处的压实采用振动平碾进行，行使方向平行于界面，以防止心墙土料被带进反滤料区。

（9）采用分区铺土、分区碾压时，相邻两区交界带碾迹重迭，与碾压方向延长的交界带，重迭宽度为150～100cm，与碾压方向垂直的交界带，重迭宽度为50～80cm，且上下层的重迭宽度不在同一横断面上，至少错开5～10m。

（10）雨季、负温时填筑

在多雨季节填筑时，根据雨情预报，在降雨前及时压实作业面表层的松土，作业面可做成向上下游微倾状，以排泄雨水。对心墙料，最好用薄塑料膜覆盖。降雨时及雨后，已碾压面上禁止车辆通行。在雨后填筑前先晾晒或去掉表层土，待含水率达到要求后，再刨毛，铺设新土。

负温天气下施工时，采取一些保温措施，保证压实时土料温度在0℃以上，在料场取正温材料，且不得夹带冻土和冰雪，装土、铺土、碾压、取样等工序要快速流畅，一旦发现施工过程中出现土料冻封现象立即停工，并及时进行处理。 5.3反滤料与过渡料的填筑

（1）施工过程中严防颗粒分离，严格控制各层厚度。

（2）反滤料与心墙料、过渡料结合部位采用“先砂后土法”施工。

（3）分段铺筑时，在平面上铺筑，将各层铺筑成阶梯形的接头，即后一层比前一层缩进必要的宽度，在斜面上的横向接缝，收成坡度不陡于1∶2的斜坡，各层料在接缝处亦铺成台阶的接头，使层次分明，不致错乱。

（4）对已铺压实的填筑层，禁止行人践踏，车辆通行，防止污水浸入，以免污染施工作业面。

（5）在不能用振动碾压实的部位用小型压实机具夯打压实，夯打前适当洒水。 （6）严防产生反滤料漏铺现象，特别是进料道路压住反滤料的地方，在改造时要清至原反滤料，保证反滤层上下左右的连续性 5.4堆石料的填筑

（1）填筑时充分洒水，碾压开始之前均匀洒水一次，然后边洒边压实。 （2）做好与过渡料岸坡处搭接处理，重迭碾压宽度，横缝处理按设计要求进行。

17

（3）做好堆石料的纵向接缝处理。在坝面上形成道路时，堆石料边缘的材料均未压实的松散材料，在填筑上升时，用反铲平行坝轴线方向将填筑边缘2m范围内的松散堆石料挖出，然后边洒水边重新进行压实，以保证纵向接缝的施工质量。

（4）做好堆石料与坝基岸坡结合部位的施工。在靠近岸坡处，先填筑反滤料，并按技术要求分层压实。铺填压实两层反滤料后再在反滤料处外缘铺设一层堆石料，进行压实施工，接缝部位振动碾顺岸坡方向进行来回压实，以保证接合处的施工质量。 5.5质量检测控制

（1）严格控制上坝填筑材料，不合格的料禁止装运，已运输上坝的不合格料必须清除，做废料处理。

（2）严格按试验确定的填筑碾压参数施工，各个工序必须经验收签证后方可进入下一道工序，不合格的工序严禁进入下一工序。

（3）通过强化的检测手段对大坝填筑料的料场和坝体填筑结果，按抽样方法进行抽样，进行干密度和填筑填料级配检测试验，抽样频率按规范设计要求实施。

坝体压实检查次数见表5-1。

表5-1 坝体压实检查次数表

坝体类别及部位 高塑性粘土 砾石土 反滤料 过渡料 堆石料 边角夯实部位 碾压面 碾压面 干密度、含水率 检查项目 取样（检查次数） 2~3次/每层 1次/100~200m3 防渗体 全料和细料的干密度、含水率、大于5mm砾石含量 1次/200~500m3 小于5mm细粒土颗粒级配 干密度、颗粒级配、含泥量 干密度、颗粒级配 干密度、颗粒级配 1~2次/层 1次/200~500m3，每层至少1次 1次/500~1000m3，每层至少1次 1次/10000 m3~100000m3

（4）配备先进的试验、检测仪器设备，调配精干的试验检测人员到施工现场对填筑质量实施监控。

（5）质量检测以控制碾压参数为主，以试坑注水法抽样检测为铺的“双检”措施，参数控制主要借助专门研制的软件，用微机自动记录。参数控制和试坑检测相互应证，互为补充。

（6）用参数控制记录值、试坑检验结果以及外观检查三个方面对填筑单元质量进行评定。

（7）使用统计技术对参数记录、试验分析结果进行统计分析，针对存在的问题有针对性地提出改进措施，不断提高质量控制水平。

18

六、结论

心墙堆石坝为土石坝中的一种坝型，土质防渗体位于坝体中间，上下游坝壳基本由一种透水料填成。砾石土心墙堆石坝，是采用砾石土料作为堆石坝的防渗料，而以往则习惯采用不含有大于5mm的粘性土作为土石坝的防渗材料，目前在国内外都已成功利用砾石土来填筑许多土石坝的防渗体。砾石土兼有粘土及砂性土特性，其级配优良，压实性好，对填筑含水量反应不象粘土敏感，便于施工，抗剪强度高，压缩性低，为良好的筑坝村料。国外采用砾石土做防渗料的200m级高心墙堆石坝有：麦卡（加拿大，坝高245m，斜心墙，冰碛土，1973年建成），齐维尔（哥伦比亚，坝高237m，斜心墙，碎石块及中塑性粘土，1974年建成），渥洛维尔（美国，坝高235m，斜心墙，粘土掺砂卵石，1967年建成）；国内采用砾石土做防渗料建成的高心墙堆石坝有：鲁布格（中国，坝高101m，直心墙，砂页岩风化残积土加砂页岩风化料，1991年建成）。国内正在建设的砾石土高心墙堆石坝有：XXX（中国，深覆盖层坝基，坝高186m，直心墙，宽级配砾石土），糯扎渡（中国，坝高261.5m，直心墙，土料掺碎石，计划2017年建成）。XXX心墙堆石坝建成后是国内目前最高的砾石土心墙堆石坝。建成后丰水期一次性蓄水到最高水位，枯水期一次性发电到最低水位，经受了极端考验。

19