黔中水利枢纽工程平寨水库混凝土面板堆石坝沉降控制措施

吴　玮　张　健　李仁刚

（贵州省黔中水利枢纽工程建设管理局）

摘　要：平寨水库大坝采用岩体完整、强度较高的灰岩筑坝，通过开展现场的碾压试验和引进智能碾压监测控制系统，有序推进分期、分区填筑和加强过程的质量控制，以及分阶段蓄水方式，有效控制了坝体的沉降变形。蓄水期坝体最大沉降量879.4mm，为坝高的0.56%，坝体总体沉降量为同类型150m以上超高坝体变形量最小，为超高混凝土面板堆石沉降变形控制提供借鉴依据。

关键词：平寨水库；堆石坝；沉降

1　工程概况

黔中水利枢纽工程平寨水库坝址位于三岔河中游六枝与织金交界的木底河平寨河段，水库正常蓄水位1331.00m，总库容10.89亿m3，为Ⅰ等大（1）型水库。大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高157.5m，坝顶长355m，坝顶宽10.3m，坝顶高程1335.00m，上游坝坡为1∶1.404，下游平均坡比1∶1.536，坝体总填筑量520万m3。

2　坝体填筑控制措施

2.1　优选堆石料源

堆石料料场位于坝址下游右岸，距坝址约1.5～2.0km，出露地层岩性为三叠系下统永宁镇组第三段（T1yn3）灰岩，灰色薄至中厚层状结构，岩层呈单斜构造，岩体多呈弱～微风化。岩石颗粒密度平均值为2.745g/m3，块体密度平均值为2.705g/m3，岩石的干燥抗压强度平均值为69.42MPa，饱和抗压强度平均值为58.05MPa。岩体完整、强度较高，质量和储量均满足坝体填筑要求。

2.2　重视填筑碾压试验

2.2.1　主要填筑机械设备

采用SSR260全液压自行式振动平碾，振动碾自重26.7t，激振力416/275kN，振动轮静线荷载788N/cm，振动频率27/31Hz；50t自卸汽车运输，320HP推土机摊铺。

2.2.2　填筑参数碾压试验

在堆石料场高程1306.2m，选择了长76m、宽72.5m共5510m2试验平台进行了两次现场碾压试验，试验按加水区域与不加水区域进行，经试验检测最终确定：铺料厚度80～100cm；碾压设备行走速度控制区1.5～2.0km/h；设备碾压行走错距不小于20cm；填筑碾压加水量17左右%；碾压遍数：上、下游堆石区10遍（静碾2遍，动碾8遍）、其他区域8遍（静碾2遍，动碾6遍）。

2.3　强化填筑过程控制

为加强堆石坝坝体碾压过程跟踪和质量控制，在振动碾滚轮加装了美国天宝公司研发的智能碾压监测控制系统，对铺层厚度、碾压遍数、错距、行走速度等碾压参数提供实现实时、全过程地记录和分析，及时提醒对部分漏碾或碾压不合格部位进行了重新碾压。

2.4　分期分序填筑

为了满足坝体拦洪度汛及一期混凝土面板浇筑要求，坝体采用三期Ⅶ序进行填筑，2011年12月30日开展填筑，2013年9月27日填筑至坝顶1331.5m，历时21个月共637天（见表1），平寨水库大坝填筑分期分序见图1。

2.5　加强坝体填筑质量控制

按照《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ 213—83）和《混凝土面板堆石坝施工规范》（SL 49—2015）规定的填筑料检测要求，通过对1799组填筑料的挖坑试验表明，坝体填筑料的干密度和孔隙率等主要指标均满足要求（见表2）。

2.6　分阶段蓄水

平寨水库大坝为150m以上的超高土石坝，为了减少水库的沉降变形，采用了三阶段蓄水，第一阶段于2015年4月14日开始下闸蓄水，至2016年8月底水库最高水位控制在死水位1305.00m以下；第二阶段于2016年9月初始水位从1305.00m开始蓄水，至2017年9月底水库最高控制水位为1321.00m（溢洪道进口底板高程）；第三阶段于2017年10月初水库水位从1321.00m开始蓄水，至2018年7月水库水位至正常水位1331.00m。

3　坝体沉降变形

3.1　设计沉降变形控制

根据坝体沉降变形有限元计算，施工期坝体最大沉降为1.19m，蓄水期坝体沉降量为0.351m，总沉降量1.541m。

3.2　坝体沉降变形监测

3.2.1　监测仪器布置

在0-007.50、0+650、0-100堆石体内共布设3个分层垂直位移监测断面，在顺水流方向布设9条垂直位移测线，各条测线上按约40m布置沉降测点，共计测点47个，采用水管式沉降仪。

3.2.2　沉降变形监测情况

截至2015年3月底堆石体内部最大沉降808mm，为坝高的0.51%；2015年4月14日水库开始下闸蓄水，至2016年8月底水库最高水位1304.72m，堆石体累计最大沉降830.9mm，为坝高的0.53%，蓄水后增加22.9mm；至2018年6月底，水库蓄水位接近正常蓄水位1331.00m，堆石体累计最大沉降879.4mm，为坝高的0.56%，蓄水后增加53.6mm；最大沉降位置均位于坝轴线处42%坝高区域。

3.3　沉降变形分析

通过收集国内水布垭、天生桥、洪家渡和三板溪4座水电站工程坝高150m以上混凝土面板堆石坝运行期的沉降变形情况，除洪家渡水库大坝沉降量均大于1%，平寨水库大坝蓄水后最大沉降量为坝高0.56%，在同类坝型中沉降量变形较小，并远小于设计计算的总沉降量1541mm。

4　结语

混凝土面板堆石坝沉降变形受地形、堆石料、铺层厚度、碾压遍数、振碾重量、加水量等填筑控制等诸多因素影响，是复杂的系统工程。为了有效控制坝体的沉降变形，本工程着重采取了如下控制措施：一是优选堆石料，采用了岩体完整、强度较高和压缩变形量小的灰岩筑坝，并严格控制爆破参数，确保爆破料的级配满足填筑要求；二是采用智能碾压监测控制系统，实时跟踪填筑过程，加强坝体质量过程控制，确保碾压无死角；三是采用了大吨位碾动碾压和重点控制填筑料的孔隙率，保证压密度；四是通过对开挖料喷淋加水后运输上坝和仓面洒水，加速坝体的沉降稳定；五是采用分区填筑和分期蓄水，确保堆石料有充分的压实和足够的变形时间。由于采取以上措施，大坝最大累计沉降变形量为879.4mm，仅为设计的56%，达到了较好的效果。

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