混凝土面板堆石坝填筑强度浅析

混凝土面板堆石坝填筑强度浅析
发布时间：2022-01-10T05:55:19.849Z 来源：《科技新时代》2021年11期作者：钟建军1 曾丽2
[导读] 本文就制约填筑高峰强度的三个环节进行分析，通过分析，拟找到提高填筑强度的途径，并做到施工资源的优化配置。

为施工总承包提供一些施工经验数据；作为施工监理时，提供审查大坝填筑施工组织设计的基本思路和强度核算方法。

本文结合锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝工程进行闸述。

四川二滩国际工程咨询有限责任公司四川成都市温江区 611130
摘要：本文就制约填筑高峰强度的三个环节进行分析，通过分析，拟找到提高填筑强度的途径，并做到施工资源的优化配置。

为施工总承包提供一些施工经验数据；作为施工监理时，提供审查大坝填筑施工组织设计的基本思路和强度核算方法。

本文结合锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝工程进行闸述。

关键词：混凝土面板；堆石坝；填筑强度；分析
1前言
混凝土面板堆石坝填筑强度分析是项目管理的重点内容，涉及施工布置、施工组织、施工计划、土石平衡的系统工程，也是时间空间多维度重叠交叉的动态工程，在施工之前需要统筹考虑、周密分析。

在混凝土面板堆石坝施工组织设计中，受度汛、下闸蓄水等时间节点要求，对堆石坝填筑强度特别是高峰强度提出硬性指标，下面就结合锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝结构实际情况就其填筑强度进行重点分析。

2影响混凝土面板堆石坝高峰填筑强度的三个环节
锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝结构从上游到下游，分为盖重区、铺盖区、面板、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、下游护坡。

根据施工组织，垫层区上游坡面采用混凝土挤压墙工艺、垫层料采用砂石加工系统掺配、主次堆石区料场开采运输上坝。

通过招标文件开工时间、下闸蓄水时间推算，及施工组织，确定了大坝填筑高峰强度为50万m3压实方/月。

本文从影响大坝填筑强度的三个环节进行分析，为达到该填筑高峰强度，料场开采、道路运输、坝面受料填筑分别应达到怎么的条件，如何做到资源优化配置。

2.1开采强度分析
影响料场开采强度的因素较多，如覆盖层厚度、岩石强度等级、道路布置、施工组织、设备配置、开采面积等，其中主要因素为开采面积。

开采面积制约了开采设备的配置。

根据施工组织设计，料场开采为深孔（10m）爆破，反铲挖装，自卸车运输上坝。

选用常用斗容1.6m3反铲330B,其工作半径11.03m，则工作面积＝3.14*11.32＝382m2；斗容3.3m3反铲EX705-5，工作半径13m，工作面积＝3.14*132＝530.7m2；考虑一定的安全距离及机动性和自卸车工作距离，则一台反铲作业区域按600~1000m2设置，计算时取1000。

反铲的施工效率计算：
式中：
挖掘机台班生产能力，m3/台班
E 挖掘机铲斗容积
t 挖掘机铲斗循环时间，30秒(通过本工程多次、多台挖装观察记录平均时间统计得出)
Kh 挖掘机充盈系数，0.9
T 挖掘机台班工作小时，10
挖掘机时间利用系数，0.8
石方在铲斗中的松散系数，1.53
对于斗容量为1.6m3挖掘机，台班生产能力为903m3自然方;对于斗容量为3.3m3挖掘机，台班生产能力为1864m3自然方。

工程实际施工再考虑一些人为因素和技术间歇，如清边捡底、窝工、纠纷、人员工作状态等，分别取850m3/班、1600m3/班；则月生产能力为4万m3自然方/月，8万m3自然方/月。

根据以上数据，若料场开采面积10000m2，分为两个区，一个挖装区、一个钻爆区，两个区域轮换作业，使钻孔、挖装设备不闲置，则挖装面积按一半5000m2计算，仅可配置3.3m3斗容反铲5台(5000/1000)，可达月生产能力5*8＝40万m3自然方；选用斗容1.6m3反铲，则月生产能力为20万m3自然方；则填筑强度最多可达40*1.2＝48万m3压实方、20*1.2＝24m3万压实方（按孔隙率20%计算）。

显然在一定开采面积条件下，使用反铲斗容越大，数量越多，出料强度越大。

若在料场出料初期，还得考虑边坡支护能力。

根据施工规范，上层的支护应保证下层及以下开挖的安全，一般支护滞后开挖一级马道。

这样料场出料强度还受支护能力制约，料场出料前期，开采面积小，下降速度快，则支护强度大，此时通常放慢开挖，等待支护跟进。

计算时按一月一级边坡开挖、支护。

要达到48万m3压实方/月的开采强度，则需要2万m2的开采面积，显然料场出料前期是很难达到这个开采面积的。

钻孔设备及运输设备配置数量应与挖装能力相匹配，数量的确定可根据《简明施工计算手册》介绍的方法进行计算。

以上分区为计算分区，在实际施工过程中可根据场地分布和施工布置机动灵活调整，可按2、4、6……等偶数再分区，两两匹配，可适当提高出料强度。

2.2运输强度分析
首先坝体填筑道路等级应通过坝面高峰填筑强度计算的运输强度来确定。

锅浪跷水电工程处于高山峡谷间，道路布置比较困难，从料场到大坝填筑区运输道路为明路与隧洞组合，行车速度按15Km/h控制。

按填筑强度为50万m3/月高峰强度进行道路设计，高峰强度持续3月，其余按高峰强度50%计算，年运量1000万吨左右，依据《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DLT 5243-2010）主要道路主要指标，应选择二级道路，即路面宽度8.0m，道路最大纵坡不大于10%。

2.3坝面填筑强度计算
摊铺区主要工作内容为卸料和摊铺,一车料进入摊铺区后工序分解如下：自卸车汽车掉头、倒退卸料、驶离工作面，推土机摊铺，振动碾初碾整平。

摊土机选常用的SD32型号。

根据现场观察统计，自卸汽车运料到达填筑区然后按指挥倾倒，在填筑区内约花时间1~2分钟，然后推土机对料摊铺，每摊铺一车料（约20~25m3）用时270s（平均），摊铺完成后振动碾初压1~2遍（作用是压断堆石棱角，保护自卸车轮胎），用时2分钟。

自卸汽车调头、倒车、卸料、驶离和碾压机初碾在空间上可与推土机摊铺错位作业，不叠加时间，则摊铺区摊铺强度与推土机摊铺效率相等。

在摊铺区面积一定的条件下，摊铺强度显然与推土机选型有关，功率大则强度高，当然增加推土机数量也是可提高摊铺强度的。

这里主要闸述摊铺面积与设备配置关系。

若要满足填筑高峰强度50万m3/月，则需要摊铺区10000m2,配置4台SD32型号推土机4台。

在填筑高峰强度期一般为坝体中部，此时填筑面积大，摊铺面积不会受到限制，则摊铺强度仅与摊铺机械（推土机）型号有关。

碾压区碾压强度与检测区检测强度与摊铺区强度保持一致即可，碾压区振动碾和检测区检测设备根据其强度计算配置。

综上，要达到填筑高峰强度硬性指标要求，应从以上三个环节着手分析，综合考虑，最终达到技术经济的合理、资源的优化配置。

实际施工过程中，运输道路已按规划修建完成，其实际运输能力已成定值情况下：填筑前期，坝体底部，填筑面积大，填筑强度低，此时，料场出料面积小，出料强度低，填筑强度受料场制约；至填筑中期，在坝体中部，填筑面积大，填筑强度高，此时，料场出料面积较大，出料强度较高，填筑强度受料场出料强度制约，此时一般为填筑强度高峰，需要我们重点考虑，也是本文闸述的主要内容；至填筑后期，在坝体上部，填筑面积小，填筑强度低，此时，料场出料面积大，出料强度高，填筑强度受填筑面积制约。

在填筑前、中期，若出料强度还不足以满足填筑强度需要，则还应提前考虑备用料场、回采料场补充出料强度。

参考文献：
[1] 何春. 水利工程施工中的混凝土面板堆石坝体填筑施工[J]. 水电水利, 2021,4(12):34-35.
[2]罗奋强. 混凝土面板堆石坝填筑施工技术及质量控制要点[J]. 水电施工技术, 2019(1):6.。