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摘要：长河坝水电站大坝工程高塑性粘土料同国内西南地区其他工程一样，需要长距离运输后上坝。长河坝电站高塑性粘土除了上坝前进行含水调整，满足上坝要求外，需要备存的重要原因是其所用的高塑性粘土和泸定电站心墙土料为同一料场，而长河坝电站与泸定电站工程建设不同步，所以必须在泸定电站大坝填筑期内完成备料，且一次性备存到位。本文就长河坝水电站高塑性粘土的备存与防护做专题介绍，供同类工程参考。
关键词：长河坝水电站大坝工程；高塑性粘土；备存量；防护措施
中图分类号：TV741文献标识码： A
1 工程概述
长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，地处大渡河上游金汤河口以下约4km～7km河段。距上游丹巴县约85km，下游泸定县50km，成都约360km，库坝区有省道S211公路相通，并在瓦斯河口与国道318线相接，交通较方便。是以单一发电为主的大型电站，总装机容量2600MW，水库正常蓄水位1690m，具有季调节能力。枢纽建筑物由拦河大坝、泄水系统、引水发电系统组成。
拦河大坝为砾石土心墙堆石坝，坝顶高程1697.00m，最大坝高240.0m，坝顶长度502.85m，坝顶宽度16.0m，上下游坝坡均为1:2。大坝采用砾石土心墙防渗，心墙上、下游侧均设反滤层，上、下游反滤料与坝体堆石之间均设过渡层。
大坝心墙底高程1457.00m，心墙顶高程1696.40m，心墙顶宽6.0m，上、下游坡均为1:0.25，为防止坝体开裂，在心墙与两岸基岩接触面上铺设高塑性粘土，左岸1597m、右岸1610m高程以上为3m厚，以下水平厚度为4m；在防渗墙和廊道周围铺设厚度不少于3m的高塑性粘土，粘土填筑总量为22.1万m³，由海子坪土料场供应。
2 料场及使用特点
长河坝水电站高塑性粘土料场位于泸定县城后山，土料具有运距远，与相关工程共用的特点。
2.1 料场条件
海子坪土料场土料分布高程1880～1920m，有简易公路相通，距国道G318线公路约7km，距坝址约60km，料场总面积约33.4万m2，有用层勘探储量约303万m³。料源以细粒土为主，质地较纯，偶含碎砾石，土体属中压缩性土,具中等偏下抗剪强度,极微透水性,土料满足于心墙粘土填筑要求。
2.2 使用特点
海子坪高塑性粘土料场同时又是泸定电站心墙防渗土料场。泸定电站2008年施工，2010年完工，期间长河坝还处于前期工程阶段，长河坝水电站大坝工程于2010年10月份截流，其需要的高塑性土从泸定海子坪土料场运输到现场，土料场位于泸定水电站的淹没区，等长河坝水电站土料填筑的时候，泸定水电站已经发电，无法取料，同时由于涉及移民征地等问题，经商定，将所有土料一次性从泸定运至长河坝水电站附近的野坝高塑性粘土备料场进行备存。坝体填筑时再从备存场转运至坝面，上坝前根据设计要求进行含水量调整。
根据一次性备存方案，备存量的确定是备存方案中的关键内容，围绕备存量进行大量的分析与试验工作，最终确定合理的一次性土料备存量。
3 高塑性粘土备存量的确定
3.1 损耗系数
3.1.1 相关工程经验
1.瀑布沟水电站
土料场至备料场运距约7km，需要填筑上坝量25.36万m³，备料38万m³（堆积状态，含4万m³防渗墙用料)，设计最大干密度1.8t/m³，填筑统计数值1.768t/m³，填筑压实后平均密度为2.05744t/m³。根据经验推算，其损耗系数在15%左右(按照35万m³计算，按照38万m³计算为25%)。
2.水牛家水电站
土料场至备料场运距约60km，需要填筑上坝量2.6万m³，设计最大干密度1.72t/m³，填筑统计数值为1.7044t/m³，填筑压实后平均密度为2.0703t/m³。坝上填筑总吨位计算为53664t，实际运输过地磅计量为54491t，在此之前用车数计量折合量为6864t，总计备料61354t，其损耗系数为14.33%。
3.毛尔盖水电站
土料场至备料场运距约10km，运至备料场进行含水量调整后运输上坝，备料场至坝面运距1km；对填筑料1991m～2050m高程之间的料全部采用地磅称量，从料场开采量为111677.99t，从备料场取料103572.19t，坝面实际填筑量为98419.26t；从料场到备料场损耗量8105.8t，损耗系数7.26%；从备料场到坝面损耗量为13258.73t，损耗系数11.87%。总损耗系数为19.13%。
3.1.2 不同施工工况下损耗
根据施工经验数据，含水量从备料场到坝面施工损耗为12%左右，料场处理损耗为7～8%，倒运一次损耗为3%。
若再次开采含水量加水调整损耗为7%，坝面施工损耗为12%，翻晒场倒运过程的损耗为18%(从备料场倒运至翻晒场损耗3%，晾晒方式降低含水量时损耗15%)。
3.2 堆存与填筑密度分析
3.2.1 堆存土密度分布特征
在野坝储料场的土料挖探槽共6个，每个探槽深4.0～4.1m，分5层取样，每层检测4点，根据检测结果得出堆存土密度沿深度变化关系典型图见图1。
图1堆存土密度沿深度变化关系
由图可见，料场分层堆放时，表层0～2m干密度较大，2m以下干密度接近恒定值。
3.2.2 备存状态干密度
野坝备存场经试验取样1#～6#探槽沿槽深的干密度加权平均值分别为1.3078，1.3079，1.3541，1.3512，1.3049，1.3141t/m³，其加权平均值为1.3233t/m³。土料干密度采用该计算结果，即野坝备存场高塑性粘土的干密度为1.31～1.32t/m³。
3.3 备存量
3.3.1 损耗系数分析
根据实际情况长河坝土料施工损失系数取值分三种情况考虑。
1.部分需要加水(按照總量的25%计)，部分需要翻晒(按照总量的25%计)，可按照20～22%取施工损耗。
2.部分需要加水，不需要翻晒，可按照20～21%取施工损耗。
3.全部需要翻晒，可按照25～27%取施工损耗。
3.3.2 备存量
高塑性粘土填筑量为22.1万m³（压实方），压实后干密度为1.63t/m³。按以上三种情况分别计算需要的备存数量，最大为34.37万m³，最小为32.20万m³，中间值为32.75万m³。
因野坝备存场高塑性粘土干密度试验数据取值及确定，直接影响高塑性粘土最终备存数量，数据的合理性非常重要，经土料备存系数的测定及土料实际备存干密度测算，最终确定，从野坝备存场至上坝施工，充分考虑各个施工环节可能的损耗，且参照国内类似水电站已有的统计资料，损耗量按21%考虑，确定高塑性粘土最终备存量为33万m³。
4 防护措施
4.1 场地要求
4.1.1 场地选择
根据实地勘察后，确定高塑性粘土备存场选在野坝村原S211公路与改线公路之间的空地，备存场面积为36674㎡。
4.1.2 场地平整
利用开挖料将场地回填至原地面高程，备存场地面做成单向2%的坡度，坡度由上游向下游方向放坡。沿备存场周边根据实际地形设置排水沟；在备存场临原S211侧设置浆砌石（M7.5）挡墙，挡墙高1.0m，宽0.5m。
回填后将场地表面整平并碾压后即可进行粘土堆放。
4.2 堆存方法
根据实测备存场的面积，结合需备存总量要求，备存场堆料高度约12～15m，需超出原地面高3～4m。土料堆放需沿公路边坡满堆，超出路面部分备存时按“土牛”状堆存。
备存场地具备堆存条件后，测出粘土堆存的范围,采用后退法进行分层堆料，分层厚度3m左右，每层堆满后，由推土机进行平整，局部施工可由装载机辅助平料。
4.3 防护措施
土料含水率受气候及地表水影响较大，备料堆存完成后进行表面防护及地表水引排。
⑴ 地表水引排
备存场场地采用石渣回填平整；备存场地面做成单向2%的坡度，以利排水，且高出四周50cm以上；沿备存场周边根据地形情况设置排水沟，排水趋势整体为向下游方向，最后集中引排至下游侧过路涵管，保证排水顺畅。排水沟内部净尺寸为40cm×40cm的正方形，采用30cm厚的浆砌石（M7.5）砌筑。汛期来临之前时清理排水沟中的杂物，确保排水沟畅通。
圖2土料场周边排水沟示意图
⑵ 表面防护
因备存时间超过五年，为确保土料质量，在边坡和粘土表面铺设复合土工膜，进行全封闭覆盖保护，并防止土料污染。土工膜规格：200g/0.2㎜/200g，土工膜间采用热合焊接连接，顶部用预制混凝土块压重，防止大风掀翻土工膜。土工膜防护见图3。
图3粘土料场土工膜防护示意图
⑶ 防护措施及使用管理
在土料备料场设值班室派专人看守。
为了确保土料的安全，在土料周围的浆砌石墙上加设绿色隔离网，将围栏和土工膜一起用膨胀螺栓固定在土料周围的挡墙上。
使用过程中，土料表面的土工膜随用随取，当天用完后及时覆盖，以免渗入雨水影响土料的含水率。
5 结束语
长河坝水电站高塑性粘土备存因泸定水电站施工完成。料场下部被淹，场地要移交工作面给运行部门，最后实际的备存量为29.2万m³，还差3.8万m³土料未备存，最终施工时按照实际使用量，不足部分采用其他手段解决。
土料于2011年4月～8月备存，2013年1月碾压试验对高塑性粘土备存效果进行检验。含水率实测上部20cm为18%，20cm～3.5m含水率平均值为24%～28%，接近最优含水率，最下部3m含水率平均值为30%～31%，比备存时略高，碾压试验结果表明，土料备存及防护效果满足要求。
长河坝水电站大坝工程需要的高塑性粘土备存与防护具有特殊性。因运输距离远，费用高，采用最经济的方法，即通过备存干密度和压实后干密度的对比，考虑一定的损耗，确定土料应备存的数量，并按计算数量一次备存到位，土料备存期长需进行有效的防护，长河坝工程采取的防护措施保证了土料在备存前后含水率变化不大。
长河坝工程高塑性粘土备存与防护的成功经验可提供相关工程参考。
关键词：长河坝水电站大坝工程；高塑性粘土；备存量；防护措施
中图分类号：TV741文献标识码： A
1 工程概述
长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，地处大渡河上游金汤河口以下约4km～7km河段。距上游丹巴县约85km，下游泸定县50km，成都约360km，库坝区有省道S211公路相通，并在瓦斯河口与国道318线相接，交通较方便。是以单一发电为主的大型电站，总装机容量2600MW，水库正常蓄水位1690m，具有季调节能力。枢纽建筑物由拦河大坝、泄水系统、引水发电系统组成。
拦河大坝为砾石土心墙堆石坝，坝顶高程1697.00m，最大坝高240.0m，坝顶长度502.85m，坝顶宽度16.0m，上下游坝坡均为1:2。大坝采用砾石土心墙防渗，心墙上、下游侧均设反滤层，上、下游反滤料与坝体堆石之间均设过渡层。
大坝心墙底高程1457.00m，心墙顶高程1696.40m，心墙顶宽6.0m，上、下游坡均为1:0.25，为防止坝体开裂，在心墙与两岸基岩接触面上铺设高塑性粘土，左岸1597m、右岸1610m高程以上为3m厚，以下水平厚度为4m；在防渗墙和廊道周围铺设厚度不少于3m的高塑性粘土，粘土填筑总量为22.1万m³，由海子坪土料场供应。
2 料场及使用特点
长河坝水电站高塑性粘土料场位于泸定县城后山，土料具有运距远，与相关工程共用的特点。
2.1 料场条件
海子坪土料场土料分布高程1880～1920m，有简易公路相通，距国道G318线公路约7km，距坝址约60km，料场总面积约33.4万m2，有用层勘探储量约303万m³。料源以细粒土为主，质地较纯，偶含碎砾石，土体属中压缩性土,具中等偏下抗剪强度,极微透水性,土料满足于心墙粘土填筑要求。
2.2 使用特点
海子坪高塑性粘土料场同时又是泸定电站心墙防渗土料场。泸定电站2008年施工，2010年完工，期间长河坝还处于前期工程阶段，长河坝水电站大坝工程于2010年10月份截流，其需要的高塑性土从泸定海子坪土料场运输到现场，土料场位于泸定水电站的淹没区，等长河坝水电站土料填筑的时候，泸定水电站已经发电，无法取料，同时由于涉及移民征地等问题，经商定，将所有土料一次性从泸定运至长河坝水电站附近的野坝高塑性粘土备料场进行备存。坝体填筑时再从备存场转运至坝面，上坝前根据设计要求进行含水量调整。
根据一次性备存方案，备存量的确定是备存方案中的关键内容，围绕备存量进行大量的分析与试验工作，最终确定合理的一次性土料备存量。
3 高塑性粘土备存量的确定
3.1 损耗系数
3.1.1 相关工程经验
1.瀑布沟水电站
土料场至备料场运距约7km，需要填筑上坝量25.36万m³，备料38万m³（堆积状态，含4万m³防渗墙用料)，设计最大干密度1.8t/m³，填筑统计数值1.768t/m³，填筑压实后平均密度为2.05744t/m³。根据经验推算，其损耗系数在15%左右(按照35万m³计算，按照38万m³计算为25%)。
2.水牛家水电站
土料场至备料场运距约60km，需要填筑上坝量2.6万m³，设计最大干密度1.72t/m³，填筑统计数值为1.7044t/m³，填筑压实后平均密度为2.0703t/m³。坝上填筑总吨位计算为53664t，实际运输过地磅计量为54491t，在此之前用车数计量折合量为6864t，总计备料61354t，其损耗系数为14.33%。
3.毛尔盖水电站
土料场至备料场运距约10km，运至备料场进行含水量调整后运输上坝，备料场至坝面运距1km；对填筑料1991m～2050m高程之间的料全部采用地磅称量，从料场开采量为111677.99t，从备料场取料103572.19t，坝面实际填筑量为98419.26t；从料场到备料场损耗量8105.8t，损耗系数7.26%；从备料场到坝面损耗量为13258.73t，损耗系数11.87%。总损耗系数为19.13%。
3.1.2 不同施工工况下损耗
根据施工经验数据，含水量从备料场到坝面施工损耗为12%左右，料场处理损耗为7～8%，倒运一次损耗为3%。
若再次开采含水量加水调整损耗为7%，坝面施工损耗为12%，翻晒场倒运过程的损耗为18%(从备料场倒运至翻晒场损耗3%，晾晒方式降低含水量时损耗15%)。
3.2 堆存与填筑密度分析
3.2.1 堆存土密度分布特征
在野坝储料场的土料挖探槽共6个，每个探槽深4.0～4.1m，分5层取样，每层检测4点，根据检测结果得出堆存土密度沿深度变化关系典型图见图1。
图1堆存土密度沿深度变化关系
由图可见，料场分层堆放时，表层0～2m干密度较大，2m以下干密度接近恒定值。
3.2.2 备存状态干密度
野坝备存场经试验取样1#～6#探槽沿槽深的干密度加权平均值分别为1.3078，1.3079，1.3541，1.3512，1.3049，1.3141t/m³，其加权平均值为1.3233t/m³。土料干密度采用该计算结果，即野坝备存场高塑性粘土的干密度为1.31～1.32t/m³。
3.3 备存量
3.3.1 损耗系数分析
根据实际情况长河坝土料施工损失系数取值分三种情况考虑。
1.部分需要加水(按照總量的25%计)，部分需要翻晒(按照总量的25%计)，可按照20～22%取施工损耗。
2.部分需要加水，不需要翻晒，可按照20～21%取施工损耗。
3.全部需要翻晒，可按照25～27%取施工损耗。
3.3.2 备存量
高塑性粘土填筑量为22.1万m³（压实方），压实后干密度为1.63t/m³。按以上三种情况分别计算需要的备存数量，最大为34.37万m³，最小为32.20万m³，中间值为32.75万m³。
因野坝备存场高塑性粘土干密度试验数据取值及确定，直接影响高塑性粘土最终备存数量，数据的合理性非常重要，经土料备存系数的测定及土料实际备存干密度测算，最终确定，从野坝备存场至上坝施工，充分考虑各个施工环节可能的损耗，且参照国内类似水电站已有的统计资料，损耗量按21%考虑，确定高塑性粘土最终备存量为33万m³。
4 防护措施
4.1 场地要求
4.1.1 场地选择
根据实地勘察后，确定高塑性粘土备存场选在野坝村原S211公路与改线公路之间的空地，备存场面积为36674㎡。
4.1.2 场地平整
利用开挖料将场地回填至原地面高程，备存场地面做成单向2%的坡度，坡度由上游向下游方向放坡。沿备存场周边根据实际地形设置排水沟；在备存场临原S211侧设置浆砌石（M7.5）挡墙，挡墙高1.0m，宽0.5m。
回填后将场地表面整平并碾压后即可进行粘土堆放。
4.2 堆存方法
根据实测备存场的面积，结合需备存总量要求，备存场堆料高度约12～15m，需超出原地面高3～4m。土料堆放需沿公路边坡满堆，超出路面部分备存时按“土牛”状堆存。
备存场地具备堆存条件后，测出粘土堆存的范围,采用后退法进行分层堆料，分层厚度3m左右，每层堆满后，由推土机进行平整，局部施工可由装载机辅助平料。
4.3 防护措施
土料含水率受气候及地表水影响较大，备料堆存完成后进行表面防护及地表水引排。
⑴ 地表水引排
备存场场地采用石渣回填平整；备存场地面做成单向2%的坡度，以利排水，且高出四周50cm以上；沿备存场周边根据地形情况设置排水沟，排水趋势整体为向下游方向，最后集中引排至下游侧过路涵管，保证排水顺畅。排水沟内部净尺寸为40cm×40cm的正方形，采用30cm厚的浆砌石（M7.5）砌筑。汛期来临之前时清理排水沟中的杂物，确保排水沟畅通。
圖2土料场周边排水沟示意图
⑵ 表面防护
因备存时间超过五年，为确保土料质量，在边坡和粘土表面铺设复合土工膜，进行全封闭覆盖保护，并防止土料污染。土工膜规格：200g/0.2㎜/200g，土工膜间采用热合焊接连接，顶部用预制混凝土块压重，防止大风掀翻土工膜。土工膜防护见图3。
图3粘土料场土工膜防护示意图
⑶ 防护措施及使用管理
在土料备料场设值班室派专人看守。
为了确保土料的安全，在土料周围的浆砌石墙上加设绿色隔离网，将围栏和土工膜一起用膨胀螺栓固定在土料周围的挡墙上。
使用过程中，土料表面的土工膜随用随取，当天用完后及时覆盖，以免渗入雨水影响土料的含水率。
5 结束语
长河坝水电站高塑性粘土备存因泸定水电站施工完成。料场下部被淹，场地要移交工作面给运行部门，最后实际的备存量为29.2万m³，还差3.8万m³土料未备存，最终施工时按照实际使用量，不足部分采用其他手段解决。
土料于2011年4月～8月备存，2013年1月碾压试验对高塑性粘土备存效果进行检验。含水率实测上部20cm为18%，20cm～3.5m含水率平均值为24%～28%，接近最优含水率，最下部3m含水率平均值为30%～31%，比备存时略高，碾压试验结果表明，土料备存及防护效果满足要求。
长河坝水电站大坝工程需要的高塑性粘土备存与防护具有特殊性。因运输距离远，费用高，采用最经济的方法，即通过备存干密度和压实后干密度的对比，考虑一定的损耗，确定土料应备存的数量，并按计算数量一次备存到位，土料备存期长需进行有效的防护，长河坝工程采取的防护措施保证了土料在备存前后含水率变化不大。
长河坝工程高塑性粘土备存与防护的成功经验可提供相关工程参考。