多雨地区面板堆石坝特殊垫层料的水毁修复及防治措施

多雨地区面板堆石坝特殊垫层料的水毁修复及防治措施

陈洪,张玉平,袁伟林,刘成丽

中国葛洲坝集团市政工程有限公司

[摘要]在重庆蟠龙抽水蓄能电站下水库面板堆石坝施工中，在未施工碾压砂浆之前，由于暴雨易导致雨水汇集从趾板周边缝处冲毁特殊垫层料坡面，造成已填筑完成的特殊垫层料被雨水带至上游基坑而形成较深冲沟（深0.8～2.4m，宽1.3～2.4m），给后期大坝稳定运行带来隐患。为减少后期多雨地区面板堆石坝特殊垫层料被雨水冲毁事件再次发生，提前采取相关防止措施；多雨地区面板堆石坝特殊垫层料已出现水毁时间的，便于特殊垫层料按照规范和技术要求迅速修复，特对多雨地区特殊垫层料水毁修复和防治措施进行相关探讨，以供参考。

[关键词]抽水蓄能 面板堆石坝 多雨地区 特殊垫层料 水毁修复 防治措施

引言

为推进抽水蓄能快速发展，适应新型电力系统建设和大规模高比例新能源发展需要，助力实现碳达峰、碳中和目标，国家能源局提出了《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035）》，抽水蓄能电站将面临快速发展。2021年5月3日，重庆市綦江区蟠龙抽水蓄能电站夜间突发强降雨，累计降雨83mm，雨水从两侧趾板及大坝边坡汇集，对两侧特殊垫层料造成严重水毁。针对这样的情况，有必要对特殊垫层料进行修复和防治，同时针对存在的问题深入分析，并提出和落实相应策略。

一、案例概述

重庆蟠龙抽水蓄能电站位于重庆市綦江区中峰镇境内，主要承担重庆电力系统的调峰、填谷、调频、调相和事故紧急备用等任务。下水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程为553.00m，最大坝高为80m，坝顶长度 162.10m，坝顶宽度10m，上游坝坡 1:1.4，下游综合坡比 1:2.256，下水库正常蓄水位为 549.00m，相应库容1343.60万m³。

大坝坝址位于山区，施工期雨水较多，大坝坝体上游左右岸两侧趾板混凝土周边缝处填筑料为特殊垫层料，在大坝填筑施工过程中，突遇强降雨，由于坝前未及时进行碾压砂浆固坡防护，导致雨水汇集冲刷造成趾板混凝土结合处特殊垫层料被冲毁。

特殊垫层料水毁后照片见图1-1

图1-1 特殊垫层料水毁情况

二、施工方案的选择

面板堆石坝特殊垫层料水毁事件发生后，为保证大坝在汛期的稳定运行，需立即组织资源采取有效措施对其修复。

由于坝前没有交通条件，考虑现场实际情况，用于水毁修复的特殊垫层料采用自卸汽车通过坝后之子路运输至上游坝面。为将特殊垫层料运输至填筑仓面，提高现有材料的利用率，特殊垫层料垂直运输采用现有铁皮卷制的溜槽。为利于新老填筑特殊垫层料结合，考虑特殊垫层料填筑压实厚度技术要求为20cm每层，需将原有特殊垫层料留台，留台高度40cm、宽40cm。特殊垫层料水毁修复部位狭窄，坡面沟槽较长，原用于特殊垫层料正常填筑的3t振动碾无法到达相应部位，方便施工人员操作，特殊垫层料压实设备选用汽油冲击夯。

三、特殊垫层料修复

3.1 准备工作

（1）由于修复位置作业面窄而深，作业面无法采用现有3t振动碾碾压，拟采用HCR-100型汽油冲击夯对特殊垫层料夯击压实。HCR-100型汽油冲击夯质量为90kg，冲击能量为90N·m，冲击次数为250～750次每分钟，跳起高度为40mm～65mm，前进速度为10m/min～15m/min。

（2）根据已批准的特殊垫层料最优含水率进行加水控制，现场试验主要确定夯击参数，以达到设计规定干容重和孔隙率，确定夯击后级配曲线及渗透系数是否满足设计要求。先对特殊垫层料进行夯击试验，摊铺厚度初步定为22cm、24m、26cm三种厚度，夯击遍数初步确定为4遍、6遍、8遍。然后根据试验结果确定摊铺厚度和夯击遍数。

（3）人工由上至下采用铁锹清除槽内冲毁的松散渣料，渣料临时堆存在水平趾板基坑内；施工前做好槽内的安全排查，清除松散部分、受淤泥污染部分，削除倒悬体等。施工时派专人指挥，防止在施工过程中发生垮塌，造成安全事故。

（4）由于特殊垫层料经冲刷后多为垂直面，不符合填筑要求，采用人工将特殊垫层料修整为台阶状，台阶高度40cm，宽度40cm，以利填筑修复时新填筑料与原有填筑料有效搭接。

（5）搭设特殊垫层料入仓的溜槽，溜槽每间隔10m设置一处，作为修复施工材料入仓手段。

（6）采购符合设计要求的特殊垫层料，最大粒径为40mm，为轧制的微风化～新鲜灰岩，并经第三方实验室监测合格方可投入使用。

3.2 特殊垫层料修复

（1）溜槽搭设

根据施工现场实际情况，左岸特殊垫层料填筑空间长度约37m，右岸特殊垫层料填筑空间长度约46m，每隔约10m设置一处特殊垫层料下料口，故左岸设置三处溜槽，右岸设置四处溜槽。

溜槽采用铁皮卷制，挂钩连接，按上述要求进行布置，并采用插筋固定在已填筑完成的斜坡面上。

（2）特殊垫层料溜槽入仓

溜槽搭设好后，将运至坝面的特殊垫层料由溜槽溜至待修复的槽内。根据溜槽位置，间隔约10m一处由下往上将槽内填满特殊垫层料，作为修复时就近使用原材料，同时起到支撑槽壁的作用，避免发生垮塌。

（3）人工铺料、平料

根据现场夯击试验，摊铺厚度为22cm，夯击6遍时干容重、孔隙率、渗透系数满足设计要求。

特殊垫层料采用溜槽入仓，人工使用铁锹就近取料从下往上分层摊铺，每层设置标尺控制摊铺厚度，摊铺完成后采用人工整平，保证填筑面的斜坡坡面平整度和摊铺厚度。

特殊垫层料进入填筑工作面之前，通过设置在现场的智能加水系统进行加水，控制物料最优含水率。

（4）夯击

采用人工手扶HCR-100型汽油冲击夯每层全覆盖夯击一遍共需夯击6遍。

HCR-100型汽油冲击夯夯板尺寸25cm×25cm，在进行夯击施工时，下一环夯击路径与上一环重叠5cm。夯击时人工手扶夯机上的操作杆，保持夯击匀速率前进，人工控制夯击的转向，夯板路径严格按照要求重叠5cm，不得漏压。一遍压实完成之后，沿原路径反方向行进，直至上一遍的起始位置。每一层共夯击压实6遍，经检测合格后，方可进行下一层铺料、整平及夯实作业。

特殊垫层料夯击压实照片见图2-1

图2-1 特殊垫层料夯击压实

（5）质量控制措施

①原材料应符合设计包络线要求，含水率应调整为最优。

②特殊垫层料铺料厚度为22cm，严格控制摊铺厚度，遵循试验确定夯击参数，每一层夯击完成并经检测合格后方可进行下一层铺料。

③在进行夯击时，下一环夯击路径与上一环重叠5cm，严格控制重叠宽度。

④夯击时人工手扶夯机上的操作杆，保持夯击匀速行使，控制夯击转向时不可太快。

⑤为利于新老填筑料结合，原有特殊垫层料应留台，留台高度40cm、宽40cm。

⑥特殊垫层料修复需安排专人管理，严格落实“三检制”，修复易24h连续进行。

⑦上游垫层料、特殊垫层料、过渡料、排水料填筑高度易高于堆石区1m以上。

四、特殊垫层料修补质量检测

特殊垫层料检测均由具备相应资质的第三方实验室进行，相应的检测项目和检测频率：①干密度、含泥量每层1次；②孔隙率、颗粒级配试验次数为干密度试验次数的30%～50%；③渗透系数检测为每填筑5m高做3～4组。

按照上述方法对水毁后的特殊垫层料进行修复，经第三方实验室按照规定的检测频率对特殊垫层料的干密度、含泥量、孔隙率、渗透系数等多项指标进行检测，其各项指标均满足规范和相关技术要求。

五、防治措施

（1）密切关注天气预报，提前了解天气变化，做好相关施工预防措施；

（2）做好汛期防汛工作，落实防汛物资储备，检查防汛设备的到位情况，制定汛期值班制度，加强汛期巡查；

（3）坝基两岸雨水做好截、排措施，做好汛期检查工作，保证排水沟通畅，减少雨水汇流直接冲刷已填筑完成的特殊垫层料；

（4）在大雨或暴雨来临之前，在紧靠特殊垫层料上游坡面下游侧3m以内范围内对已填筑完成的排水料和特殊垫层料进行开挖以便形成集水坑，将边坡汇集下来的雨水通过排水料进行导排，防止雨水直接冲刷垫层料；

（5）对坝前填筑完成但未进行砂浆固坡的垫层料、特殊垫层料在大雨或暴雨来临前铺盖彩条布，对填筑完成的坡面进行防护，防止雨水冲刷；

（6）小雨时可继续填筑施工，但要注意降雨对加水量的影响，大雨及暴雨应停止施工。

六、结束语

按照以上措施进行特殊垫层料修复后，特殊垫层料填筑质量均满足设计和规范要求。严格落实防治措施后，经历多次暴雨，再未出现特殊垫层料水毁现象，对面板堆石坝质量、进度均起到了良好的效果。

参考文献：

[1]中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司重庆蟠龙抽水蓄能电站面板堆石坝填筑施工技术要求(2019-03).

[2]阙文丽.高降雨地区大坝垫层料施工质量分析及解决措施.四川建材,2018,第44卷第11期.

[3]l隆运国，刘洪.老挝南立1-2水电站面板堆石坝填筑施工技术.四川电力发电.2015，第34期第5卷.