水布垭面板堆石坝填筑施工技术

水布垭面板堆石坝填筑施工技术
 

1　工程概况
　　水布垭水利枢纽工程位于湖北省恩施州巴东县境内，长江中下游支流清江河上；是清江流域梯级开发的龙头枢纽工程。水布垭水利枢纽工程挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，发电系统为引水式地下厂房，泄水建筑物为敞开式溢洪道和放空洞。挡水建筑物面板堆石坝坝高233m。
　　水布垭面板堆石坝坝顶高程409m,河床趾板开挖高程为175.8m，坝轴线长660m，顺水流向长640m，坝顶宽12m。大坝上游面坝坡1：1.4，下游面综合坝坡1：1.4。大坝坝体由盖重区、粉细砂铺盖区、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区和下游堆石区组成，各区填筑总量1563.74m3。
　　2　现场自然条件
　　2.1　水文
　　清江地处鄂西暴雨区，水量充沛，多年平均降雨量约1500mm。每年6月至9月为主汛期，11月至次年4月为枯水期。多年平均流量299m3/s。月至次年4月时段5%频率最大瞬时流量为3960m3/s。
　　2.2　工程地质
　　大坝位于清江“S”形河道腰部，直线长约800m，流向NE30°。两侧岸坡高峻陡峭，高差约230m，呈不规则“V”字形，409m高程坝轴线处谷宽562m,左岸平均坡角52°，右岸为35°。坝线附近右岸分布有坝子沟。
　　河床覆盖层覆盖层顶高程为193.0～197.0m，基岩顶面高程为182.0～188.0m，存在4个规模不大的凹槽；上游围堰至坝轴线附近，覆盖层厚度一般为12.0～14.42m，坝轴线以下厚度一般为7.0～11.8m。河床冲积物以砂卵砾石层为主，夹含砂砾漂石、块石层及含砂砾粉土、粉质粘土透镜体。
　　坝址地层主要为二叠纪茂口组P1m，栖霞组P1q地层，在左岸肩395～400m高程以上还有二叠系上统龙潭组P21地层分布；在斜坡地带河床部位分布有第四系残破积、崩坡积、冲洪积及少量人工堆积物。龙潭组地层以页岩、硅质炭质页岩为主，岩石风化强烈；茂口组厚层至巨厚层灰岩坚硬完整；栖霞组岩层软硬相间，中厚层灰岩与炭泥质生物碎屑灰岩不等厚互层，其间多层面、多剪切带，性状差的主要剪切带有151#、131#、121#、101#、081#、061#等。
　　坝址河段内断层发育，主要有NNW、NNE、NE三组走向。规模较大的Ⅰ、Ⅱ类过江断层有13条。对趾板地基稳定及防渗帷幕可能产生重大不利影响的F1、F12、F13、以及F14为代表左岸趾板断层密集带，顺断层发育有规模较大的岩溶洞穴；还有一些规模次之的包括F11、F115、F20、F50等断层延伸穿过部分主堆石区及次堆石区，对堆石区地基的稳定性有一定影响并可能形成局部渗漏通道。
　　茂口组灰岩属强岩溶化地层，栖霞组为强岩溶化与弱岩溶化相间的地层，两岸地表、地下岩溶十分发育；右岸以Ⅷ、Ⅹ号岩溶管道系统为主形成右岸岩溶相对集中发育区，该区穿越趾板进入主堆石区；左岸以Ⅶ号岩溶管道系统为主形成左岸岩溶相对发育区，左岸Ⅺ号岩溶管道系统从NE方向进入堆石区隐伏在大坝基础下。
　　3　大坝分区与料源特性
　　3.1　大坝分区
　　水布垭面板堆石坝由7个分区，8种料型组成，分别是盖重区的ⅠB料，粉细砂盖重区的ⅠA料，垫层区的ⅡAA料和ⅡA料，过渡区的ⅢA料，主堆石区的ⅢB料，次堆石区的ⅢC料，下游堆石区的ⅢD料。大坝分区见图1。
　　3.2　料源特性
　　各填筑料料源、材料特性及工程量见表1。
　　4　地基处理
　　4.1　开　挖
　　河床覆盖层在趾板到下游坝轴线附近开挖至基岩，其中趾板和防渗板部位开挖到175.8m高程，下游RCC围堰至上游150m范围内的河床开挖至基岩，右岸坝子沟附近的洪积物均予以挖除。挖除采用推土机配合装载机或反铲装车运料，局部由人工配合清理。
　　趾板、过渡区及主堆石区范围内所有陡坡和反坡，采用光面爆破进行局部削坡开挖，开挖斜坡不陡于1：0.5.钻孔深度不大于4.0m的开挖梯段或岩层，选用手风钻浅孔爆破。大于4.0m的开挖梯段或岩层选用钻机深孔爆破。若采用开挖方法难以满足要求时，采用补坡措施处理，补坡坡度不陡于1：0.3。
　　4.2　强　夯
　　坝体中部为河床覆盖层保留区，进行强夯的施工技术措施。强夯分二序夯击，先施工一序点、后施工二序点，夯击能300t•m，点夯完后整平，满夯一遍，夯击能160t•m；根据覆盖层深度不同确定不同的夯击参数，覆盖层深度与夯击参数见表2。
　　强夯处理后经过测量夯击沉量、钻孔旁压、超重型动探、探坑取样等手段进行检查，河床覆盖层的承载力、强夯影响深度均达到了设计要求。