沥青混凝土心墙坝工程坝体填筑施工组织设计与对策.doc
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1、-*水电站沥青混凝土心墙坝工程坝体填筑施工案1. 概述*水电站工程位于*县境的*河一级支流*河上,是*河流域*水力发电规划中三库六级中的第五个梯级电站。*水电站水库坝址距*河集合口18.36km,距*县20km,距*市139km。工程建立任务是发电和承担上游*水电站的发电反调节,电站建成后能向北疆电网提供3.50亿kWh的电量,承担电力系统的基荷。*水电站工程为等大2型工程。建筑物级别:大坝、溢洪洞、泄洪洞、发电引水洞进口为2级建筑物;发电洞及电站厂房为3级建筑物;临时建筑物为4级。枢纽工程在河床布置沥青混凝土心墙坝,右岸布置导流兼泄洪洞、表溢洪洞,发电引水洞及厂房。本工程沥青混凝土心墙坝坝顶
2、高程1307.60m,防浪墙顶高程1308.80m,建基面高程1216.5m,最大坝高91.1m。坝顶宽度为10m,坝长439m。上游坝坡1:2.25,下游坝坡1:1.8,下游坡设10m宽、纵坡为8%的之字形上坝公路。下游坝坡设预制网格梁,网格梁填种植土种植草皮护坡,预制网格外框为正形,边长为4.5m,外框预制梁横断面尺寸为:250140mm宽高,部预制网格梁横断面尺寸为:70140mm宽高,长度为1m,拼成棱形状,棱形边长为1m。上游坝坡采用素混凝土护坡,护坡厚0.25m,混凝土标号:C25,护坡围由坝顶至1282m高程,其下采用抛护坡,厚1.0m。坝体填筑分区从上游至下游分为:上游砂砾料区
3、、上游过渡料区、沥青混凝土心墙、下游过渡料区、下游砂砾料区、下游利用料区、下游排水棱体区。上、下游砂砾料区采用C4砂砾料场填筑,最大粒径小于600mm,级配连续。上、下游过渡料区位于沥青混凝土心墙上、下游侧,起到一定的支持和保护沥青混凝土心墙的作用,上、下游过渡层水平宽度均为3m,等宽布置,过渡层填筑至心墙顶部,底部填筑在建基面上。过渡料要求:最大粒径小于80mm,小于5mm粒径含量为2540,小于0.075mm粒径含量小于5。过渡料采用C4料场砂砾料筛分加工而成。沥青混凝土心墙沥青混凝土心墙采用垂直布置,将墙体轴线偏向上游侧,以便与坝体防浪墙连接,沥青混凝土心墙防渗体轴线距坝轴线的距离为3.
4、0m。沥青混凝土心墙的厚度由顶厚0.4m台阶式变至底厚0.8m,底部与混凝土基座接触处厚度由0.8m台阶式变为2m。心墙顶与防浪墙底连接,心墙顶高程为1307.40m。沥青混凝土骨料采用P2灰岩料场开采加工料,填料从附近水泥厂就近购置。心墙基座采用混凝土构造,布置在心墙底部,基座宽度分为4m和8m两种,厚0.8m,沥青混凝土心墙与基座间铺设一层沥青马蹄脂厚1cm,心墙与混凝土基座之间采用铜片止水,沿心墙轴线布置。下游利用料区采用坝基及各建筑物爆破或开挖的料,最大粒径大于600mm。棱体排水区棱体排水区位于坝下游坡脚处,顶高程为1231.50m,底部座落于河床基岩上,顶宽6m,上游坡度1:1,下
5、游坡度与坝坡一样为1:1.8。上游设过渡层及反滤层,各层厚均为2m。2.施工平面布置2.1 施工道路坝体填筑道路根据现场实际情况,分为坝前上坝道路和坝后上坝道路。坝前道路主要满足上游围堰的填筑,坝后道路主要满足大坝心墙两侧的过渡料、砂砾料、反滤料、排水料、坝前抛护坡填筑及围堰心墙两侧的过渡料填筑。具体道路见坝体填筑道路布置图。上坝施工道路及运输强度序号道路类别道路名称长度运输坝料名称运输量1坝前道路1*道路、3*桥、9*道路1.9KmC2料场砂砾料、上游可利用料场45万m32坝后道路5*道路、2*道路、3*道路、下基坑道路及坝后之字路4.5KmC4料场砂砾料、过渡料、反滤料、排水料、坝前抛44
6、2万m3坝沿上下游横穿沥青混凝土心墙采用自制整体式钢栈桥法,如图2.1,钢栈桥加工安装两座,形成回路,其桥台为I20工字钢,桥面为I20工字钢和钢板厚5mm,长6.0m,宽3.0m,重5.0t。图2.1横穿沥青心墙钢栈桥2.2施工用风坝体填筑用风主要为根底面及地质缺陷部位的清理,我部方案采用1台21m3油动空压机移动供风。2.3 施工用电照明用电布置,分别在左右岸EL1307.6m处各安置两台高亮度海洋照明灯(2Kw),在心墙位置沿坝轴向上放置两台移动照明灯,满足沥青心墙及大坝填筑夜间施工。坝面其它施工用电由2台400KVA变压器及右岸800KVA变压器引出,在坝面设置配电柜。2.4 施工用水
7、本工程施工用水采取坝后建泵站集中抽水,主要为文明施工用水,由我部洒水车供给。3.主要工程量 坝体填筑主要工程量见下表坝体填筑主要工程量序号 坝料填筑位置坝料名称单位量1上游围堰砂砾料万m377.252过渡料万m34.213抛护坡万m32.854大坝坝体砂砾料万m3367.745过渡料万m317.686反滤料万m30.1758序号 坝料填筑位置坝料名称单位量7大坝坝体反滤料万m30.17668排水料万m31.6139可利用料 万m3204.坝体填筑施工案坝体填筑根据总体工期、2021年度汛、蓄水等关键节点要求对坝体填筑进展分期分区填筑:本工程大坝填筑主要分五期进展填筑,五期填筑主要包括如下:期:
8、2021年10月15日2021年11月16日大坝截流以前主要进展上游围堰及坝下游左右岸坡小断面填筑,填筑道路主要采用原开挖1*、2*施工道路进展上坝,填筑总量为35.29万m3。.期: 2021年12月1日2021年4月30日,进展上游围堰及坝体全断面填筑,上游围堰填筑至1266.5m,满足度汛要求,填筑施工道路采用坝前1*及9*施工路进展填筑,填筑量72.6万m3;大坝全断面填筑至1238m,填筑道路主要采用原开挖1*、2*施工道路进展上坝,填筑量77.6万m3。期:2021年5月1日2021年7月31日,坝体全断面填筑至1272m,坝前小断面填筑至1276m,填筑施工道路采用2*施工路及坝
9、后之字路进展坝体填筑,填筑工程量197.7万m3。期: 2021年8月1日2021年9月30日,坝体全断面填筑至1298.5m,填筑施工道路采用2*施工路及坝后之字路进展坝体填筑,填筑工程量95.1万m3。期:2021年10月1日2021年10月31日,坝体全断面填筑至1306.5m,完成大坝主体填筑,填筑施工道路采用2*施工路及坝后之字路进展坝体填筑,填筑工程量8.59万m3。坝顶构造2021年5月1日2021年5月5日施工,填筑工程量0.44万m3。以上坝体填筑总量为387.74万m3坝体砂砾填筑及利用料填筑总量。填筑时,靠近上、下游坝坡部位适当超填、超碾,坝体每上升23m采用反铲按设计坡
10、线削坡一次。坝体上升23m后,安排在采取平安防护措施的情况下进展坝坡护坡施工。上游围堰坝料填筑主要由C2、C4料场开采及业主指定的可利用料区开采,坝体填筑料主要在C4料场开采,其次为业主指定的可利用料区开采。坝料开采主要采用1.6m3挖掘机挖装,20t自卸汽车运输,运至坝面后按设计厚度摊铺并用推土机整平,振动碾碾压至设计要求。5.坝体填筑施工法大坝填筑遵循均衡平起的原则进展,坝体填筑,总体上遵循与沥青混凝土心墙碾压全断面平起均衡上升的施工法。对坝壳料,根据坝面面积大小及各类坝料分序、分区的不同,将坝面沿坝轴线向按50100m分成假设干个单元。在各单元依次完成填筑的各道工序,使各单元上所有工序能
11、够连续流水作业。各单元之间进展鲜明标识,标明摊铺、碾压、检验等工作状态,以防止超压或漏压。5.1大坝填筑工艺流程测量放样各类坝料分界限心墙线沥青混凝土心墙及过渡料施工坝料开采、运输、卸料、摊铺、坝料碾压各类坝料中超径石处理及界面别离料处理、坑检取样N根底面清理与验收N5.2坝料开采加工与平衡5.2.1料场概况本工程利用料堆放场为业主指定十四局隧洞开挖利用料,堆存于坝后右岸,利用料约20万m3,坝体各种填筑料共计491.694万m3。砂砾料来源于C2、C4砂砾料场。上游围堰填料主要来源于C2砂砾料场:位于*坝址的右岸级阶地上,距离坝址直线距离0.71.4km,为第四系上更新统Q3al冲积物,岩性
12、为含漂的砂砾层,地下水埋藏浅。砂砾料主要来源于C4砂砾料场,C4料场位于坝址左岸下游级阶地上,为草地,距离坝址直线距离2.9-3.7km,无用层薄,有用层厚,无地下水干扰,开采便。料场上部多覆盖Q3风积低液限粉土,平均厚度1.5m;下部砂卵砾层中,上部有0.5m1.0m厚的风化层,须剥离,因此,C4砂砾料场上覆无用层平均厚度约2.02.5m,下部有用层勘探厚度50m,储量900万m3。5.2.2料场复查根据对C4砂砾料场的复勘核查,C4料场距离坝址直线距离4. 3km,粘土层厚度:1.2m5.0m;无用层粘土层、土混合层及胶结层厚度:1.5m9.8m;下部有用层勘探厚度50m,储量约745万m
13、3。根据对C2砂砾料场的复勘核查,C2料场距离坝址直线距离1. 5km,粘土层厚度0.7m1.5m;探明可利用厚度7.83m8.5m,储量约24万m3。5.2.3料场规划5.2.3.1料场剥离:根据C4料场地势平缓,面积较大的特点并结合上坝工期及强度安排综合考虑。C4料场顶部覆盖层采用一次性剥离,1.6 m3反铲装车20t自卸车配合拉运至开采区外进展堆存; C4料场过渡料开采区围较小,采用1.6 m3反铲自上而下一次剥离,剥离的覆盖层用于过渡料开采施工道路的修筑。5.2.3.2分区开采:C4料场根据开采时段、面积、数量、强度及机具不同,将料场分作四个开采区,其中三个开采区为坝壳料开采区,每个区
14、以独立工作面分作4个台阶台阶高度45m立面交替进展开采。一个开采区作为过渡料开采区,进展过渡料开采及加工。5.2.4料场开挖1清表:砂砾料开采前,首先由220HP推土机进展水平清表。由1.6m3挖掘机装料,20t自卸汽车拉运至弃渣场。2砂砾料开采:主要由1.6m3挖掘机分层开采, 20t自卸汽车拉运至填筑区。3施工机具配置: 1.6m3反铲挖掘机17台,20t自卸汽车130辆。5.2.5坝料加工1过渡料加工过渡料根据料场复查资料,在C4料场选取适当位置进展开采,1.6m3挖掘机挖装,20t自卸汽车运输至蓖条筛作业平台;经蓖条筛过滤后,3m3装载机配20t自卸汽车运输至堆存场;填筑时3m3装载机
15、装,20t自卸汽车运输至填筑作业面。2排水棱体料加工排水棱体料采用过渡料加工的超径,3m3装载机收集、堆存、装车,填筑时3m3装载机装,20t自卸汽车运输至填筑作业面。3反滤料加工粒径150mm80mm反滤料利用过渡料超径加工,在20t自卸汽车上架设自制蓖条筛,蓖条筛间距165mm,1.6m3挖掘机装。粒径80mm5mm反滤料利用加工好的成品过渡料,在过渡料堆放场人工筛分制备,堆放于过渡料附近,填筑时采用3m3装载机装,20t自卸汽车运输至填筑区。5.2.6 坝料平衡方案本工程坝体填筑总量491.694万m3,其中过渡料21.89万m3,反滤料3523.9m3,排水棱体料16130m3,砂砾填
16、筑料444.99万m3;利用料20万m3。除利用料外,所有填筑料均来自左岸C4、C2料场。坝体砂砾料填筑总量444.99万m3,砂砾料自然到压实系数取0.88,损耗按0.03计算,则坝壳料开采自然砂砾料为462.62万m3。坝体过渡料填筑总量17.68万m3,上游围堰过渡料填筑4.21万m3,合计共需过渡料21.8905万m3,过渡料在C4料场取料,进展加工,根据地质资料,C4料场砂砾级配为粒径150mm含量5. 73%,粒径15080 mm含量 15.0 6%,粒径8040 mm含量约占 21.38 %,粒径4020mm含量约占15 .94%,粒径205mm含量约占17. 29%, 粒径5m
17、m含量约占24 .6%;经计算,实际可利用率为79.21%,以此计算毛料共需开采27.64万m3,砂砾料自然到压实系数取0.88,损耗按0.03计算,则过渡料开采自然砂砾料为32.35万m3。过渡料加工开采料同时满足了坝体填筑排水棱体料的需求,排水棱体料填筑总量16130 m3,生产过渡料时可同时生产排水棱体料6.7万m3,完全满足排水棱体需求。大坝反滤料填筑总量0.35万m3,粒径分两种,其中150mm80mm反滤料采用过渡料超径加工,需用量为1758.1m3,过渡料超径扣除排水棱体料剩余5.087万m3,粒径150mm80 mm含量15.0 6%,以此经计算生产此粒径需超径1.17万m3,
18、存量满足需求;粒径5mm80mm反滤料,采用C4料场砂砾料加工,需用量为1765.8m3,C4料场砂砾料粒径5mm80mm含量为54.61%,需开采毛料3233.5m3,砂砾料自然到压实系数取0.88,损耗按0.03计算,则反滤料开采自然砂砾料为0.38万m3。以上在C4料场共需开采自然砂砾料为463.15万m3,C4料场储量为900万m3,储量完全满足需求。根据开采自然计算,共需开采覆盖层31.2万m3,剥采比为6.7%。坝料平衡方案见表5-2。表5-2 坝体填筑料平衡方案表序号填筑类别填筑围单位填筑量坝 料 料 源备注1上游围堰填筑砂砾料EL1244以下万m322.74C2料场2EL126
19、6以下万m354.508C4砂砾料场及3*利用料场3坝体填筑砂砾料EL1252以下万m3157.79C4砂砾料场及业主指定利用料场4EL1276以下万m3145.47C4砂砾料场及业主指定利用料场5EL1298.5以下万m395.09C4砂砾料场6EL1307.6以下万m39.03C4砂砾料场7过渡料万m321.89C4料场开采、加工8反滤料万m30.35C4料场开采、加工9排水棱体料万m31.613C4料场开采、加工5.3坝料运输5.3.1坝料由1.6m3液压反铲挖装,20t自卸汽车运输,车辆相对固定,并经常保持车厢、轮胎的清洁,防止残留在车厢和轮胎上的泥土带入清洁的过渡料、排水体料、坝壳料
20、填筑区。5.3.2过渡反滤料运输及卸料过程中,采取措施防止颗粒别离。运输过程中过渡料保持湿润,卸料高度不大于2m。5.3.3监理工程师认为不合格的过渡反滤料或坝壳料,一律不得上坝。5.3.4坝料运输车辆必须在挡风玻璃右上角标明坝料分区名称。5.3.5坝料运输时,车辆速度不得大于20km/h,载重量不得大于车辆的标定载重量。5.4根底面清理与验收5.4.1在坝基最终开挖线以下的所有勘探坑槽和平洞,均按施工图纸的要求回填密实,防渗帷幕线附近的勘探钻亦予以封堵。5.4.2坝体填筑部位的全部根底处理工作,按施工图纸要求施工完毕。围堰的根底符合DL/T5129-2001中的有关要求,砂砾坝的根底符合SL
21、49-94第3章的要求。 5.4.3坝体填筑的根底,进展四联合验收,合格后,才能开场坝体填筑。5.4.4坝基中布置有观测设备时,在观测设备埋设完毕,并经监理工程师验收合格后,才能开场坝体填筑。5.5 过渡反滤料填筑5.5.1在沥青混凝土心墙施工过程中,做到心墙和过渡层的任断面都高于其上、下游相邻的坝体填筑料12层,并在心墙铺筑后,心墙两侧过渡层以外4m围坝壳料采用自行碾低频碾压密实,以防心墙局部受振畸变或破坏。5.5.2过渡反滤料填筑的位置、尺寸、材料级配、粒径围符合设计图纸的规定。过渡反滤料采用后退法卸料。5.5.3沥青混凝土心墙两侧过渡料的填筑与沥青混凝土心墙填筑面平起。5.5.4过渡反滤
22、料填筑与相邻层次之间的材料界限清楚。分段铺筑时,必须做好接缝处各层之间的连接,防止产生层间错动或折断现象。在斜面上的横向接缝收成缓于1:3的斜坡。5.5.5过渡反滤料填筑与坝壳料连接时,可采用锯齿状填筑,但必须保证反滤过渡料的设计厚度不受侵占。5.5.6过渡料与心墙或坝壳交界处的压实可用振动平碾进展,碾子的行驶向平行于坝轴线。5.5.7过渡料与岸边接触部位,先洒水后用振动平碾顺岸边进展压实。压不到的边角部位,用液压振动夯板压实,但其压实遍数按监理工程师指示作出调整。5.5.8在过渡料与根底和岸边及混凝土建筑物心墙基座混凝土的接触处填料时,不允因颗粒别离而造成粗料集中和架空现象。5.5.9坝料运
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