水利工程混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术探要

混凝土面板堆石坝作为一种重要的水利工程结构形式，具有适应性强、造价相对较低、施工周期短等优点。坝体填筑作为混凝土面板堆石坝施工过程中的核心环节，其施工质量直接关系到整个工程的安全性和耐久性。然而，实际施工过程中，由于坝料级配不均、填筑界面控制不精确、碾压工艺不当等因素，往往会导致坝体出现局部沉降不均、渗漏等质量问题，严重影响工程的安全运行。本文系统探讨混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术的关键环节，包括坝基处理、测量控制、坝料摊铺、过渡料填筑以及施工安全与管理等，对现有施工技术的分析，提出针对性的优化措施，并结合具体工程实例验证这些技术方案的可行性和有效性。

一、坝基填筑基础面处理技术

坝基处理是混凝土面板堆石坝坝体填筑施工的前提和基础，其处理质量直接影响到坝体的稳定性和安全性。坝基填筑基础面处理技术主要包括基面清理、裂缝治理、岩溶处理以及碎石层加固等环节。

（一）基面清理

基面清理是坝基处理的第一步，其主要目的是清除基岩表面的覆盖层、孤石、风化层以及其它杂物，为后续的填筑施工提供平整、坚实的基面。清理过程中，应采用机械开挖与人工修整相结合的方式，确保基面的平整度满足设计要求。同时，对于基面上的裂缝，应采用“开挖-回填-碾压”的工艺进行处理，即沿裂缝走向开挖梯形槽，回填级配碎石并分层碾压至设计压实度，以消除裂缝对坝体稳定性的影响。

（二）岩溶处理

岩溶地区修建混凝土面板堆石坝时，岩溶处理是坝基处理的重要环节。岩溶洞穴的存会严重影响坝基的承载力和稳定性，因此必须采取有效的措施进行处理。处理过程中，应首先通过地质勘探查明溶洞的位置、规模和形态，然后根据溶洞的具体情况选择合适的处理方法。对于小型溶洞，采用 C20 混凝土进行回填；对于大型溶洞，则需要设置钢筋笼并灌注高强度灌浆料，以确保溶洞被完全填充并达到设计要求的承载力。

（三）碎石层加固

基面清理和岩溶处理完成后，需要基面上铺设一层碎石垫层进行加固。碎石垫层的主要作用是提高基面的承载力和稳定性，同时为后续的填筑施工提供平整的工作面。铺设碎石垫层时，应严格控制碎石的粒径和级配，确保垫层的密实度和均匀性。同时，采用 25t 振动碾对碎石垫层进行碾压，碾压遍数应根据实际情况确定，以确保垫层的压实度满足设计要求。

二、填筑区交界线测量控制技术

（一）放样方法

应采用全站仪与 GPS-RTK 联合定位的方法，以提高放样的精度和效率。对于垫层上游边线，采用竹桩吊线法进行控制，即沿边线方向每隔一定距离设置一根竹桩，并用细线将竹桩连接起来，形成一条清晰的边线。同时，应标出边线的高程和桩号，以便后续的施工和检测。对于主堆石区与垫层区的交界线，通过三维激光扫描仪获取点云数据，然后生成数字高程模型（DEM）来指导施工放样。

（二）动态修正

由于坝料的自重和碾压作用，坝体会产生一定的沉降变形。因此，填筑区交界线的测量控制过程中，应结合坝体的沉降观测数据对交界线进行动态修正，采用最小二乘法对沉降观测数据进行拟合，得到坝体的沉降曲线，然后根据沉降曲线对交界线的放样参数进行调整，以确保坝体的轮廓和应力分布满足设计要求。

三、坝料摊铺与碾压工艺

（一）坝料处理

坝料摊铺前，应对坝料进行严格的处理，以确保其满足设计要求。具体来说，应控制坝料的粒径和级配，剔除或击碎上坝物料中的特大块石料，防止其对摊铺和碾压设备造成损坏。同时，应控制坝料的含水量，防止物料脱水或含水量过高影响碾压效果。摊铺过程中，应采用后退法卸料，即车辆从已摊铺好的坝料边缘开始卸料，然后逐步后退至指定位置，以确保摊铺的均匀性和连续性。

（二）碾压参数

碾压参数主要包括碾压设备的型号、规格、行进速度、激振力以及碾压遍数等。选择碾压参数时，应根据坝料的性质、摊铺厚度以及设计要求等因素进行综合考虑。对于垫层区，由于坝料粒径较小、级配较好，因此采用 25t 振动碾进行碾压，行进速度控制 2km/h 左右，激振力控制 300kN 左右，碾压遍数采用“静 2+振 6+静 2”的方式。对于主堆石区，由于坝料粒径较大、级配较差，因此需要采用更大吨位的振动碾进行碾压，如 32t 振动碾，行进速度控制 1.5km/h 左右，激振力控制 450kN 左右，碾压遍数采用“静 2+振 ⁸⁺ 静 2”的方式。碾压过程中，应采用核子密度仪等检测设备对坝料的压实度进行实时检测，确保压实度满足设计要求后方可进入下道工序。

四、过渡料填筑质量控制

（一）材料要求

选择过渡料时，应严格控制其粒径、级配、针片状颗粒含量以及含水率等指标。具体来说，过渡料的粒径范围应控制 5-40mm 之间，针片状颗粒含量应控制 15% 以下，含水率应控制 6%-8% 之间。同时，过渡料应具有良好的级配和均匀性，以确保其能够充分发挥缓解应力集中的作用。

（二）施工工艺

应采用后退式卸料法进行卸料，即车辆从已摊铺好的过渡料边缘开始卸料，然后逐步后退至指定位置。摊铺厚度应控制 25cm 左右，以确保过渡料的密实度和均匀性。碾压过程中，应采用 2.7m 自激振动碾进行碾压，碾压遍数控制 8 遍左右，碾压轨迹重叠 30cm 左右，以确保无漏压区域。同时，过渡层与垫层交界处应采用人工夯实的方式进行补强处理，避免大块石集中造成界面薄弱现象。

五、工程实例分析

本文选取归元溪水库工程作为实例进行分析。该工程坝高 47m ，坝顶宽 6m ，上下游坝坡比 1:1.4，是一座典型的小型混凝土面板堆石坝。

该工程位于山区，主要任务为灌溉和农村人畜供水。工程包括挡水建筑物、泄水建筑物、取水兼放空建筑物、输水建筑物以及附属设施等部分。其中，混凝土面板堆石坝是工程的核心部分，其坝体填筑质量直接影响到整个工程的安全性和耐久性。

坝体填筑施工过程中，共填筑主堆石区 16 万 m³ 、垫层区 1.2 万 m³ 、过渡区1.2 万 m³ 。为确保填筑质量，每填筑 4m 层高进行一次钻孔取样检测。检测结果显示，垫层区孔隙率 ⩽18% ，主堆石区孔隙率 ⩽21% ，均满足设计要求。同时，对坝体的沉降变形进行长期监测。监测结果显示，累计沉降量最大值出现坝顶位置，为85cm ，与设计值偏差 ⩽5% ，验证本文提出的坝体填筑施工技术的可靠性和有效性。

图 坝料摊铺施工示意图

本文系统研究混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术的关键环节，包括坝基处理、测量控制、坝料摊铺、过渡料填筑以及施工安全与管理等。通过对现有施工技术的分析，提出针对性的优化措施，并结合具体工程实例验证这些技术方案的可行性和有效性。研究表明，采用科学合理的填筑工艺和严格的质量控制措施，能够显著提升坝体的稳定性和耐久性，为水利工程的长期安全运行提供有力保障。

未来研究进一步关注以下几个方面：一是智能碾压设备与大数据分析技术的应用，实现施工过程的智能化管控；二是新型坝料与添加剂的研发，提高坝体的力学性能和耐久性；三是生态环境保护与可持续发展理念的融入，推动水利工程与生态环境的和谐共生。

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