5.1.2 堆石坝的填筑与碾压是控制施工质量的关键工序,也是加快工程进度的重要环节。由于每一工程的规模、坝体设计要求、填筑坝料的性质、施工单位的技术装备和技术水平等各不相同,填筑与压实的参数也有差别,因此,本条要求在堆石坝填筑开始之前,对坝料进行碾压试验。其目的在于根据工地具体条件,对设计提出的压实标准进行复核,选择合适的施工机械和确定合理的施工参数(铺料厚度、碾压遍数、加水量等),并提出完善的施工工艺和措施。
本条进一步明确坝料碾压试验的规模和深度,依工程的重要性及具体条件有所区别,不强求一致。对于大型、重要或特殊情况(如高地震区等)的工程,都应进行碾压试验;而对于中小型工程或坝不高的情况,则可根据压实机械、工程经验采用类比法选定压实参数,并结合施工在坝的下游部位进行检验性试验。
5.1.3 填筑压实参数确定后,强调施工中应严格控制并抽样检查。其目的在于,把现时主要靠挖试坑等检查法控制填筑质量的做法,逐步转变为依靠严格掌握压实参数来保证填筑质量,以减少施工干扰,提高施工效率。
5.1.4 坝体填筑应做到平起、均衡上升,是一般土石坝施工的总要求,对于面板堆石坝来说,垫层、过渡层与相邻主堆石区的填筑尤应如此。坝面的平起、均衡填筑指有计划的,各分区、各部位相互呼应的连续填筑,并非一定是全断面的平起填筑,特别是在坝的底部,或坝较高、断面较大时。在后一情况下,除抢筑临时断面的安排外,允许在下游部位预先填筑堆石以争取进度。但是,绝不能形成“梯田式”或“鱼背式”的填筑坝面。按照国外经验,面板下游30m以内的坝面,应保证连续平起、均衡上升。垫层、过渡层、主堆石区之间的填筑面高差,澳大利亚规定以相应的一层铺筑厚度为限,比较严格。根据我国经验,本条规定层差不超过一层。其目的在于保证各分区之间的良好结合,以及面板下游一定范围内的堆石体达到较高的密实度。
5.1.5 本条强调,上坝材料应在料场或采挖地即予以控制和认可,做到不合格的坝料不上坝。因为一旦上坝,即影响坝体填筑的正常进行,造成返工处理和不应有的干扰。对于已运至坝面的不合格材料,原则上予以坚决铲除,但视其类型与成份可运至指定的填筑标准较低的部位。
5.1.6 观测仪器、设施的埋设、建置是坝体施工的一个组成部分,本条在于强调对该项工作的重视,特别需要注意观测设施的施工保护。
5.1.7 在一些面板坝施工中,特别是在坝高大,底部宽的条件下,往往坝体填筑与面板浇筑、坝基灌浆等工序同时进行。由于平行立体作业,会带来一些质量问题和不安全因素,因此,本条强调做好规划,采取切实可行的保证质量和安全措施,防止事故的发生。
5.2 坝体填筑
5.2.1 本条强调接触带的坝体填筑用较细石料与小型振动碾碾压,原因在于这些部位大型振动碾难以压到,容易形成空隙,并可能出现集中渗流。
5.2.2 垫层料、过渡料、主堆石料,其各个颗粒间只有单纯的接触连系,因而不同粒径与质量的颗粒,在卸料、铺筑、推乎过程中,由于重力的作用,会产生不同程度的颗粒分离。这是迄今面板堆石坝施工中普遍存在的问题。然而,对于垫层与过渡层而言,由于其相对于面板的变形以至渗流性质的需要,不允许其在填筑过程中产生严重的颗粒分离。
为了减少颗粒分离现象,一般有两个途径可循,即改善材料的级配与采取相应的有效施工方法。级配改善主要是增加细颗粒的成份,使其起一种包裹、挟持的作用,以阻滞较大颗粒的分选、集中。根据J.谢拉德(J.Sherard)1985年的研究成果,当小于5mm的颗粒含量少于20%时,施工时不可能避免分离,但如增加到40%或更多,则有可能避免分离。
从施工上说,为了减少颗粒分离可采用以下方法:
(1)跳堆法,即在已压实的坝面上,按铺筑一层料需要的数量,跳隔一定距离卸料,然后推平成连续层的方法;
(2)润湿坝料法,即使材料在运输车内润湿,以增加颗粒之间的团聚力,阻滞颗粒彼此分离;
(3)掺混法,即对已分离集中的大颗粒区掺混较细坝料的方法。国外曾用此法。
5.2.3 本条规定,旨在保证碾压后的上游坡面满足设计要求。关于超填宽度,在巴坦艾(BatangAi)坝为10cm,在特劳油(TerrorLake)坝为15cm。国外较多的工程,规定碾压前的坡面不平整度为0~15cm或5~15cm。本条结合国内情况,取其较大值。
5.2.4 堆石坝填筑时加水,目的在于使材料浸湿,软化细粒并降低粗粒的抗压强度,以提高压实密度和效率,减少竣工后的后期沉降。加水的作用效果与堆石母岩的岩性与岩质、堆石的粒径与形状等因素有关。一般来说,新鲜、坚质、浑圆形的堆石、砂卵石,加水对其压实的效果不明显。这方面已有不少实例和试验资料,如奥罗维尔(Oroville)、首取川、横山坝等。但对于湿单轴抗压强度显著降低的岩石、砂粒和细粒含量较高的堆石,其加水效果较好。基于以上情况,本条仍强调应加水,尤其对于中、高坝。
堆石的加水量,是以其填筑堆石的体积比表示,一般依堆石料的类型、性质、填筑部位、坝的高度等条件并经试验确定。本条所提的加水量指标是根据国内外堆石填筑的工程经验确定的。
5.2.5 面板堆石坝主要的设计原则是控制堆石坝体的变形,尽量使堆石坝料碾压密实,因为只有振动压实才能保证堆石的高密度。为此,本条规定坝料必须采用振动碾碾压。
由于堆石填筑包括卸料、铺料、洒水、压实等多道工序,在垫层坡面上还需要进行修整、斜坡碾压和堆石保护。由于工序较多,为避免混乱和出现安全事故,本条规定坝面填筑应分区分段进行,宜适当划分工作面,在各填筑块上依次完成各道工续。
振动碾的减振轮胎压力、振动轮的转数等,随振动碾的工作而逐渐降低或衰减,从而影响其工作功能与效率,因而必须定时检查,及时调整、处理。为了确保压实质量,本条提出应保持振动碾的规定工作参数。