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摘要：本文通过对上游垫层料原材料的选择、垫层料的试验数据，结合江坪河水电站大坝施工过程中的实际情况，罗列出了垫层料的实际试验数据，用以论证设计前期提出试验指标的合理性及翻模固坡施工新工艺的可行性，从而保证下一步垫层料的正常生产及连续填筑，达到了对大坝上游面垫层料质量控制的目的，同时结合江坪河水电站大坝工程，介绍最新面板堆石坝上游坡面施工工艺翻模固坡施工技术。
关键词：江坪河水电站、面板堆石坝、翻模固坡、垫层料、干密度、颗粒级配
Abstract: this article through to the cushion layer for the choosing of raw materials, cushion material test data, combined with the JiangPing power station dam of actual construction, spread out the cushion material of the actual test data, the argument put forward to design the rationality of the test index and turn mould solid slope of new technology of the feasibility of construction, so as to ensure that the next step cushion material normal production and continuous filling, reached for the dam upstream face cushion material quality control purpose, and combining with the construction of the dam the river JiangPing power station, this paper introduces the latest face rockfill dam slope construction technology turn mould construction technology of solid slope.
Key words: JiangPing river water power station, face rockfill dam, turn over the mould solid slope, the cushion material, dry density and particle grading
中图分类號： U215.14 文献标识码：A文章编号：
1前言
面板堆石坝上游坡面垫层料及其防护层是面板的基础，应该是密实的、平整的、均匀的。如果不密实，面板在水压力下将会产生较大变形以致破坏；如果不平整，面板将受到较大的约束力，容易产生裂缝；如果不均匀，将导致面板产生不均匀变形和应力集中，尤其对于高坝、特高坝，坝体变形较大，则要求防护层基本是柔性的，能够与坝体一起协调变形，并且与垫层料不能脱空，不应该有突变。因此垫层料及其防护层的是面板堆石坝面板施工中一个关键环节，一直备受重视，国内外工程界也一直在研究、探索其更好的施工方法和工艺。
2概况
2.1项目概况
江坪河混凝土面板堆石坝，坝顶高程为476.00m，坝顶宽10.0m，坝顶长度414.00m，最大坝高219.00m，为已建、在建国内外第二高面板坝，江坪河坝址河谷宽高比仅为1.8，且两岸在高程350m以下岸坡极陡直，由于窄河谷, 极易出现拱效应，堆石体后期变形比较大，使坝体中间受压，两岸受拉，产生不均匀沉降，因此该水电站施工难度极大。
2.2翻模固坡原理及技术要求
翻模固坡技术原理：在大坝上游面支立带楔板的模板；在模板内填筑垫层料；振动碾初碾后拔出楔板，在模板与垫层料之间形成一定厚度的间隙；向此间隙内灌注砂浆；在进行终碾。由于模板的约束作用，使垫层料及其上游坡面防护层砂浆达到密实并且表面平整，模板随垫层料的填筑而升高。
翻模砂浆固坡工艺的施工质量关键在于模板与砂浆，对垫层料的最大粒径及级配也有一定的要求。
（1）模板结构。模板为特制的钢结构模体，模板后设有钢结构支撑架，使上下层模板相互连接，起到传递荷载的作用，支撑架上设有调节螺栓，可适当调整模板的角度。为增大3层模板的整体刚度，在安装完的模板后横向备枋，以保证垫层料碾压时模板不变形。同时模板尺寸要满足垫层料铺料厚度的要求，也要控制本身重量，方便倒模，有利于施工。
（2）砂浆。固坡砂浆的强度不宜过高，以减少对混凝土面板的约束，一般为3～5 MPa，并具有良好的和易性，砂浆稠度控制在12 cm左右，即使达不到自流平的状态，也要做到稍做振捣即可密实。根据蒲石河上水库面板堆石坝施工经验，初拟砂浆配合比为：水泥180 kg，粉煤灰60 kg，砂1450 kg，水264 kg。
（3）与趾板连接部位的三角体，采用异性模板组立，拆模后可利用人工抹面。
（4）每层楔板拔除后，需对翻模进行再次测量校核，以消除因碾压造成的模体位移。
（5）为确保坡面垫层的密实度，碾压时，振动碾滚筒应尽量靠近上游坡面，距离一般不大于15 cm。
（6）振动碾无法碾压的部位，应采用小型振动机具或人工夯实。
（7）对模板下部的反坡三角部位的垫层料需利用人工回填，应尽量填筑均匀的细颗粒料。
（8）在模板安装测量放样时，应根据通过计算的坝体沉降量的值进行调整。
3、垫层料工艺及设计要求
3.1垫层料施工工艺
垫层料摊铺应采用后退法卸料，推土机推平。摊铺时应合理控制料堆间距，尽量减少摊平工作量。推土机摊平前，对模板倒悬部位的垫层料必须采用人工回填，回填时应将分离的垫层料掺拌均匀，防止粗料集中而出现架空现象。垫层料碾压分初碾和终碾碾压参数见表1，初碾时振动碾的行走速度宜为2km/h；振动碾应尽量靠近垫层料上游边缘，其与垫层料上游边缘的最小距离应通过试验确定，一般为10cm～15cm，终碾时，振动碾的行走速度、振动碾与垫层料上游边缘的最小距离与初碾时相同。对于初碾与终碾时，振动器具无法达到的部位，应采用小型振动机具压实或人工夯实垫层料。
3.2垫层料设计要求
设计根据前期碾压试验成果对上游面垫层料提出了相应的控制指标，详见表1、表2、表3。
表1垫层料分区和碾压技术指标
垫层料平均级配
注：表中Dmax=60～80mm，含砂（d≤5mm）量35%～50%，<0.1mm颗粒含量4%～10%，不均匀系数大于15，曲率系数在1～3之间，级配连续良好。
表3垫层料设计级配包络线
4上游垫层料试验成果
江坪河水电站大坝工程自2010年09月初正式填筑，至2011年10月底，共填筑110m，现已填筑至375m高程，现将大坝填筑垫层料资料进行统计汇总详见表4。
表4大坝填筑垫层料资料统计表
颗粒级配检测统计小于该孔径（mm）土重百分数（%）
4.2上游垫层料试验成果分析
大坝填筑现场垫层料干密度在2.25 g/cm3～2.33 g/cm3范围，内满足设计要求，同时采用灌水法检测垫层料满足施工进度要求；垫层料实测孔隙率在15.9%～18.8%范围内，超出设计提供的不大于15.4%的指标，但是干密度已符合设计要求，说明前期碾压试验中全料的比重與实际垫层料生产中存在着一定的差异，因此建议设计将孔隙率调整为20%左右；关于垫层料级配方面小于5的含量在24.9%～56.3%之间，这和设计进行对比后明显发现粒径20mm以下的下限偏低，说明垫层料偏粗，细颗粒偏少，这说明料场在生产垫层料时，粒径20mm以下的骨料配制过少或损失过大，同时这种生产模式也造成了渗透系数偏大，建议后期料场能够提高配制精度，或者采用公路路面工程生产级配碎石的方式进行生产；级配的不均匀系数在15.4～105.3之间，符合设计要求；曲率系数在0.2～3.8之间，基本满足设计1～3之间的要求；综上所述，尽管施工中存在补碾补取合格的情况，但总的来看，垫层料干密度能够达到设计要求。
6结束语
江坪河水电站大坝工程自2010年08月正式填筑，至2011年12月底，共填筑了110m。从垫层料的检测成果上看，尽管施工中存在补碾补取合格的情况，但总的来看，垫层料干密度能够达到设计要求，同时通过对上游坡面三角区域垫层料的检测，该区域干密度也能满足设计要求，同时通过图片观察固坡砂浆与垫层料没有形成脱空，综上所述江坪河水电站高面板堆石坝工程上游坡面采用翻模固坡施工技术是可行的，但考虑到固坡砂浆强度较高，建议在浇筑面板前期能够把固坡砂浆从中间切开，同时将固坡砂浆表面箍筋切除，以利于面板变形，防止面板破坏。
作者简介：浮绍玮 男 1986.11.10 助理工程师 葛洲坝集团试验检测有限公司 15071793932
参考文献:
[1] 《混凝土面板堆石坝施工规范》（DL/T 5128-2009）；
[2] 《土工试验规程》（SL237-1999）；
[3] 《碾压式土石坝施工规范》（DL/T 5129-2001）；
[4] 《江坪河水电站大坝填筑施工技术说明》（2010-JPH(设)-003号）；
[5]殷彦高，欧阳光，“江坪河水电站狭窄河谷高混凝土面板堆石坝应力与变形特性及控制措施”。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：江坪河水电站、面板堆石坝、翻模固坡、垫层料、干密度、颗粒级配
Abstract: this article through to the cushion layer for the choosing of raw materials, cushion material test data, combined with the JiangPing power station dam of actual construction, spread out the cushion material of the actual test data, the argument put forward to design the rationality of the test index and turn mould solid slope of new technology of the feasibility of construction, so as to ensure that the next step cushion material normal production and continuous filling, reached for the dam upstream face cushion material quality control purpose, and combining with the construction of the dam the river JiangPing power station, this paper introduces the latest face rockfill dam slope construction technology turn mould construction technology of solid slope.
Key words: JiangPing river water power station, face rockfill dam, turn over the mould solid slope, the cushion material, dry density and particle grading
中图分类號： U215.14 文献标识码：A文章编号：
1前言
面板堆石坝上游坡面垫层料及其防护层是面板的基础，应该是密实的、平整的、均匀的。如果不密实，面板在水压力下将会产生较大变形以致破坏；如果不平整，面板将受到较大的约束力，容易产生裂缝；如果不均匀，将导致面板产生不均匀变形和应力集中，尤其对于高坝、特高坝，坝体变形较大，则要求防护层基本是柔性的，能够与坝体一起协调变形，并且与垫层料不能脱空，不应该有突变。因此垫层料及其防护层的是面板堆石坝面板施工中一个关键环节，一直备受重视，国内外工程界也一直在研究、探索其更好的施工方法和工艺。
2概况
2.1项目概况
江坪河混凝土面板堆石坝，坝顶高程为476.00m，坝顶宽10.0m，坝顶长度414.00m，最大坝高219.00m，为已建、在建国内外第二高面板坝，江坪河坝址河谷宽高比仅为1.8，且两岸在高程350m以下岸坡极陡直，由于窄河谷, 极易出现拱效应，堆石体后期变形比较大，使坝体中间受压，两岸受拉，产生不均匀沉降，因此该水电站施工难度极大。
2.2翻模固坡原理及技术要求
翻模固坡技术原理：在大坝上游面支立带楔板的模板；在模板内填筑垫层料；振动碾初碾后拔出楔板，在模板与垫层料之间形成一定厚度的间隙；向此间隙内灌注砂浆；在进行终碾。由于模板的约束作用，使垫层料及其上游坡面防护层砂浆达到密实并且表面平整，模板随垫层料的填筑而升高。
翻模砂浆固坡工艺的施工质量关键在于模板与砂浆，对垫层料的最大粒径及级配也有一定的要求。
（1）模板结构。模板为特制的钢结构模体，模板后设有钢结构支撑架，使上下层模板相互连接，起到传递荷载的作用，支撑架上设有调节螺栓，可适当调整模板的角度。为增大3层模板的整体刚度，在安装完的模板后横向备枋，以保证垫层料碾压时模板不变形。同时模板尺寸要满足垫层料铺料厚度的要求，也要控制本身重量，方便倒模，有利于施工。
（2）砂浆。固坡砂浆的强度不宜过高，以减少对混凝土面板的约束，一般为3～5 MPa，并具有良好的和易性，砂浆稠度控制在12 cm左右，即使达不到自流平的状态，也要做到稍做振捣即可密实。根据蒲石河上水库面板堆石坝施工经验，初拟砂浆配合比为：水泥180 kg，粉煤灰60 kg，砂1450 kg，水264 kg。
（3）与趾板连接部位的三角体，采用异性模板组立，拆模后可利用人工抹面。
（4）每层楔板拔除后，需对翻模进行再次测量校核，以消除因碾压造成的模体位移。
（5）为确保坡面垫层的密实度，碾压时，振动碾滚筒应尽量靠近上游坡面，距离一般不大于15 cm。
（6）振动碾无法碾压的部位，应采用小型振动机具或人工夯实。
（7）对模板下部的反坡三角部位的垫层料需利用人工回填，应尽量填筑均匀的细颗粒料。
（8）在模板安装测量放样时，应根据通过计算的坝体沉降量的值进行调整。
3、垫层料工艺及设计要求
3.1垫层料施工工艺
垫层料摊铺应采用后退法卸料，推土机推平。摊铺时应合理控制料堆间距，尽量减少摊平工作量。推土机摊平前，对模板倒悬部位的垫层料必须采用人工回填，回填时应将分离的垫层料掺拌均匀，防止粗料集中而出现架空现象。垫层料碾压分初碾和终碾碾压参数见表1，初碾时振动碾的行走速度宜为2km/h；振动碾应尽量靠近垫层料上游边缘，其与垫层料上游边缘的最小距离应通过试验确定，一般为10cm～15cm，终碾时，振动碾的行走速度、振动碾与垫层料上游边缘的最小距离与初碾时相同。对于初碾与终碾时，振动器具无法达到的部位，应采用小型振动机具压实或人工夯实垫层料。
3.2垫层料设计要求
设计根据前期碾压试验成果对上游面垫层料提出了相应的控制指标，详见表1、表2、表3。
表1垫层料分区和碾压技术指标
垫层料平均级配
注：表中Dmax=60～80mm，含砂（d≤5mm）量35%～50%，<0.1mm颗粒含量4%～10%，不均匀系数大于15，曲率系数在1～3之间，级配连续良好。
表3垫层料设计级配包络线
4上游垫层料试验成果
江坪河水电站大坝工程自2010年09月初正式填筑，至2011年10月底，共填筑110m，现已填筑至375m高程，现将大坝填筑垫层料资料进行统计汇总详见表4。
表4大坝填筑垫层料资料统计表
颗粒级配检测统计小于该孔径（mm）土重百分数（%）
4.2上游垫层料试验成果分析
大坝填筑现场垫层料干密度在2.25 g/cm3～2.33 g/cm3范围，内满足设计要求，同时采用灌水法检测垫层料满足施工进度要求；垫层料实测孔隙率在15.9%～18.8%范围内，超出设计提供的不大于15.4%的指标，但是干密度已符合设计要求，说明前期碾压试验中全料的比重與实际垫层料生产中存在着一定的差异，因此建议设计将孔隙率调整为20%左右；关于垫层料级配方面小于5的含量在24.9%～56.3%之间，这和设计进行对比后明显发现粒径20mm以下的下限偏低，说明垫层料偏粗，细颗粒偏少，这说明料场在生产垫层料时，粒径20mm以下的骨料配制过少或损失过大，同时这种生产模式也造成了渗透系数偏大，建议后期料场能够提高配制精度，或者采用公路路面工程生产级配碎石的方式进行生产；级配的不均匀系数在15.4～105.3之间，符合设计要求；曲率系数在0.2～3.8之间，基本满足设计1～3之间的要求；综上所述，尽管施工中存在补碾补取合格的情况，但总的来看，垫层料干密度能够达到设计要求。
6结束语
江坪河水电站大坝工程自2010年08月正式填筑，至2011年12月底，共填筑了110m。从垫层料的检测成果上看，尽管施工中存在补碾补取合格的情况，但总的来看，垫层料干密度能够达到设计要求，同时通过对上游坡面三角区域垫层料的检测，该区域干密度也能满足设计要求，同时通过图片观察固坡砂浆与垫层料没有形成脱空，综上所述江坪河水电站高面板堆石坝工程上游坡面采用翻模固坡施工技术是可行的，但考虑到固坡砂浆强度较高，建议在浇筑面板前期能够把固坡砂浆从中间切开，同时将固坡砂浆表面箍筋切除，以利于面板变形，防止面板破坏。
作者简介：浮绍玮 男 1986.11.10 助理工程师 葛洲坝集团试验检测有限公司 15071793932
参考文献:
[1] 《混凝土面板堆石坝施工规范》（DL/T 5128-2009）；
[2] 《土工试验规程》（SL237-1999）；
[3] 《碾压式土石坝施工规范》（DL/T 5129-2001）；
[4] 《江坪河水电站大坝填筑施工技术说明》（2010-JPH(设)-003号）；
[5]殷彦高，欧阳光，“江坪河水电站狭窄河谷高混凝土面板堆石坝应力与变形特性及控制措施”。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。