大中型碾压式土石坝(库容 1000 万 m³ 以上,坝高 30 m 以上,工程等别 II~III 等)的心墙及坝体填筑,技术要求远严于小型工程。漾濞县地处澜沧江流域活动断裂带,2021 年 5 月发生 6.4 级地震,大中型坝须同时满足 SL 274—2020《碾压式土石坝设计规范》、SL/T 848—2025《碾压式土石坝施工规范》和 SL/T 203—2023《水利水电工程施工组织设计规范》的全部强制性规定,任何环节不得降标。
根据 SL 252—2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》,大中型水库按库容和坝高确定工程等别,等别直接决定心墙设计标准:II 等大(2)型水库(库容 1~10 亿 m³)坝顶心墙宽度不小于 3 m;III 等中型水库(库容 0.1~1 亿 m³)心墙顶宽不小于 2.5 m。心墙底部厚度均不小于最大作用水头的 1/5,且不小于 6 m,明显严于小型工程的 1/4 水头要求。
防渗标准方面,SL 274—2020 第 5.1 条规定:大中型坝心墙防渗土料渗透系数 k ≤ 1×10⁻⁵ cm/s;对于坝高超过 70 m 的高坝,要求更严,k ≤ 1×10⁻⁶ cm/s。漾濞双涧水库为中型水库,工程等别三等,坝高 71.9 m 超过 70 m,依据 SL 252—2017 第 3.0.3 条,主要建筑物大坝级别由三级提高一级为二级建筑物,心墙防渗设计须按二级建筑物标准执行,渗透系数须满足 k ≤ 1×10⁻⁵ cm/s 的严格要求。
大中型工程防渗土料须经专项勘察选定,不得临时就近取料。根据 SL/T 848—2025 第 4 章,料场复查须提交地质勘察报告,核实储量不小于设计用量的 1.5 倍(含损耗系数),并明确各取土层位的质量均匀性。对于漾濞县山区工程,苍山西坡红壤塑性指数 IP 通常为 10~18,满足 SL 274—2020 对心墙土料 IP=7~20 的要求,但含砾量须逐批检测,含砾量超过 30% 时须进行专项论证。
碾压工艺试验是大中型工程的强制性前置工序。SL/T 848—2025 第 5 章规定,坝高超过 50 m 或土方填筑量超过 50 万 m³ 的工程,须在坝外专设试验场地进行不少于 3 组碾压参数组合的对比试验,每组试验区尺寸不小于 10 m×20 m。试验须在开工前 60 天完成,试验报告经监理批准后方可指导正式施工。
碾压工艺试验应确定:铺料厚度、碾压机具类型及规格、碾压遍数、行走速度、加水量及均匀化措施,并通过试验验证能否稳定达到设计压实度要求。
| 填筑分区 | 铺料厚度 | 碾压遍数 | 碾压速度 | 压实指标 |
|---|---|---|---|---|
| 心墙防渗土料 | 20~25 cm | 10~14 遍 | ≤1.5 km/h | 压实度 ≥98% |
| 反滤料(细) | 20~30 cm | 4~6 遍 | ≤2.0 km/h | 相对密度 ≥0.70 |
| 过渡料 | 30~40 cm | 6~8 遍 | ≤2.5 km/h | 孔隙率 ≤22% |
| 坝壳堆石料 | 60~80 cm | 6~8 遍 | ≤3.0 km/h | 孔隙率 ≤22% |
| 坝壳砂砾料 | 40~60 cm | 6~8 遍 | ≤3.0 km/h | 相对密度 ≥0.75 |
大中型工程坝基防渗处理是心墙填筑的先决条件,与小型工程最显著的差别在于必须实施帷幕灌浆。SL 274—2020 第 7 章规定,坐落于岩石坝基的大中型坝,心墙底部须设置混凝土截水墙或齿槽,齿槽底部深入基岩不小于 0.5 m,并在其下方施作防渗帷幕灌浆。帷幕深度须穿过所有相对透水层,进入透水率 q ≤ 1 Lu(吕荣单位)的岩层不小于 5 m。
灌浆施工按 SL/T 62—2020《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》执行,分序施灌(先 I 序孔,再 II 序孔,最后加密孔),孔距 1.5~3.0 m,排距 0.8~1.5 m,灌浆压力根据孔深分段设定,一般为覆盖层厚度的 1.5~2.0 倍(MPa)。漾濞县地区基岩多为变质岩和石灰岩,岩溶发育地段须专门进行灌浆处理设计,不得套用通用参数。
基础开挖至设计建基面后,须由设计单位进行地质复核,出具基础验收意见书;发现与勘察资料不符时,须变更设计后方可继续施工。
心墙底部基岩进行固结灌浆,孔深 5~8 m,间排距 2~3 m,灌浆压力 0.3~0.5 MPa,提高基岩整体性,减少不均匀变形。
心墙轴线下设单排或双排帷幕灌浆孔,分序施灌,灌后采用检查孔压水试验验收,透水率须达到 q ≤ 1 Lu 标准。
心墙底部浇筑混凝土齿槽(C20 以上),齿槽顶面刨毛、清洗,铺设 15~20 cm 厚同类防渗土层作为心墙填筑起始结合层,压实度不低于 98%。
心墙填筑必须与两侧反滤料、过渡料、坝壳料同步平起,任一分区高差不得超过 1 个填筑层。SL/T 848—2025 第 8.4 条规定,心墙区每层碾压完成后须经检测合格方可铺下一层,施工中实行"层层验收、签证放行"制度。大中型工程须设立专职质检员,每层填筑须有质检员现场旁站,全程录像存档。
含水率控制是心墙质量的核心。大中型工程要求将含水率严格控制在最优含水率 ωop 的 -1%~+2% 范围内(比小型工程要求更严),偏湿土料晾晒后须重新检测合格方可上坝,严禁凭视觉判断代替仪器检测。漾濞县雨季(6—9 月)土料含水率普遍偏高,建议在料场距坝 500 m 内设置遮雨棚储料区,储备不少于 3 天用量的合格土料,保障雨季不停工。
①雨中或坝面积水时填筑;②冻土或含冰土上坝;③心墙与反滤层高差超过 1 层;④碾压机械在心墙区急转弯、溜坡、超速(超过规定碾压速度 20% 以上);⑤未经检测合格擅自加层;⑥用替代料代替设计反滤料;⑦竣工层面超过 7 天未覆盖且未采取防护措施。
大中型工程反滤层不得简化,SL 274—2020 第 6 章对反滤层级数和宽度均有强制规定:坝高超过 50 m 时,上下游反滤层各不少于 2 层,每层水平宽度不小于 3 m;过渡层水平宽度不小于 4 m。反滤料必须按设计级配组织专项加工或采购,不得以现场天然料代替,进场须附检测报告。
颗粒级配控制是反滤层施工的核心。太沙基反滤准则在大中型工程中须严格执行:D₁₅(滤料)/D₈₅(被保护料)≤ 5,D₁₅(滤料)/D₁₅(被保护料)≥ 5,同时须满足 D₅₀(滤料)/D₅₀(被保护料)≤ 25。每批反滤料进场须按不少于 200 m³ 一组的频次取样做颗粒级配分析,不合格批次一律退场。
反滤料铺填须使用侧卸或后卸车辆,不得前推卸料(避免颗粒分离)。铺填后用轻型振动碾(6~10 t)静压 2 遍后振动碾 4~6 遍,严禁重型碾进入反滤区。施工缝处须人工将接缝处旧料刮除 10 cm,与新料拌合均匀后再碾压,防止层间分离。
漾濞县地处川滇地震带,历史地震频繁,2021 年 5 月 21 日发生 M₅6.4 地震,是大中型水库必须高度重视抗震安全的区域。根据 SL 274—2020 第 9 章及 GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》,漾濞县大部分地区地震动峰值加速度为 0.20g~0.30g,对应设防烈度 8~9 度,大中型坝须按抗震设防类别甲类进行专项抗震设计。
抗震措施对填筑施工有直接影响:坝顶附近(坝高上部 1/3 区域)心墙压实度须在基础要求上提高 1%(即≥99%);坝坡在抗震计算控制部位须适当放缓;上游坝壳若采用砂砾料,须验算地震液化可能性。施工期须按 SL 601—2013《大坝安全监测系统验收规范》要求提前埋设沉降仪(水管式沉降仪)和位移计,坝体每上升 10 m 须记录一次沉降数据,全程监控坝体变形。
大中型工程须建立"施工单位自检、监理平行检测、第三方独立检测"三级质量保证体系。第三方检测机构须具备水利工程质量检测丙级及以上资质,其检测数量不少于施工单位自检数量的 10%。心墙每层每 50 m² 施工单位取样 1 组,监理每 5 组平行检测 1 组,第三方机构每 10 组独立检测 1 组。三级数据均须在 24 小时内上传至水利工程质量监督平台。
竣工验收前须完成坝体填筑专项质量评定。根据 SL/T 223—2025《水利水电建设工程验收规程》,大中型工程须提交:碾压工艺试验报告、料场质量鉴定报告、分层压实检测汇总(须附统计分析)、帷幕灌浆检查孔成果、安全监测基准值报告、不合格处理台账及复检合格证明。其中,心墙压实度合格率须≥95%(小型工程仅要求 90%),且所有检测值须≥设计值的 97%,低于 97% 的点须立即返工处理。
大坝安全鉴定结论中,填筑质量不满足规范要求是最常见的"不安全"判定原因之一。施工阶段的每一份检测记录,都是大坝安全的永久证明,不得弄虚作假,不得事后补填。
大中型碾压式土石坝的心墙填筑,从工程等别到帷幕灌浆,从碾压工艺试验到三级检测体系,每一个环节都有明确的规范约束。漾濞县位于地震多发区,大中型水库下游保护人口众多,必须以最严格的标准、最扎实的过程管控,确保每一座大坝经得起时间和地震的双重考验。