摘要：溧阳抽水蓄能电站上水库主坝为高面板堆石坝，其填筑工程量大，坝址地形条件及填筑料源地质条件均较复杂，土石方填筑质量控制难度较大。工程设计方根据现场实际地形条件、生产性碾压试验结果，确定了合理的、能有效控制填筑质量的设计方案；业主方通过组织日常料源管理活动，采用数字大坝系统，使主坝土石方填筑施工始终处于受控状态。以上措施最终保证了上水库主坝土石方填筑质量，有效控制了坝体变形，为后续工程施工及上水库按期蓄水奠定了坚实基础。
关键词：复杂地质；堆石坝；质量控制；措施；溧阳抽水蓄能电站
1工程概况
溧阳抽水蓄能电站上水库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程295m，坝顶宽10m，坝高165m(坝轴线处)，坝高在国内已建、在建水电工程同类坝型中排列第七，在抽水蓄能电站中位居第一，属200m级高面板堆石坝。主坝坝顶长1113.198m，上游面坡比1∶1.4，下游面综合坡比1∶1.45，总填筑量约1538万m3。上水库主坝填筑料源全部利用工程开挖料，以下水库开挖的有用石料为主，辅以少量上水库及输水发电系统开挖的有用石料。
2面板堆石坝工程质量控制难点
(1)坝基地形条件复杂，沿坝轴线方向呈“W”形，沟谷地形相对高差达30～50m；沿垂直坝轴线方向，坝基以约17°倾向下游，上下高差约60m，不均匀沉降变形问题突出。坝基不利地形对坝体的整体和局部变形都有较大影响，需在坝基开挖、坝体填筑等方面采取针对性措施。
(2)坝体填筑全部利用工程自身开挖料，主要采用下水库开挖料，还有少量上水库开挖料和输水发电系统洞挖料。既有下水库软化系数大于0.64的下水库弱风化晶屑凝灰岩、安山斑岩及花岗斑岩等中硬岩，以及软化系数较低的强风化晶屑凝灰岩、安山斑岩、花岗斑岩等软岩，又有上水库强风化岩屑石英砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，坝料性质复杂，须在坝料选择、坝体分区、填筑要求等方面进行优化设计，在料源环节加强管理，同时为节约工程投资，还需尽量做到挖填平衡。
(3)坝体填筑量大，填筑强度高。上水库主坝高165m(坝轴线处)，坝体填筑量约1538万m3，月填筑强度达100万m3，须在施工过程中保证填筑质量，并预留足够的施工沉降期，方可有效控制坝体变形。
3面板堆石坝工程质量控制措施
3.1坝基开挖和处理
上水库主坝坝基为两沟一山脊“W”地形，且沟和山脊均以约17°倾向下游，对坝体稳定和不均匀变形很不利。对坝基地形进行改造的措施包括：①对中部山梁凸起部位进行削坡开挖，形成185m高程平台，减少坝体在平行坝轴线方向的不均匀沉降。②结合坝基开挖，对中部山梁陡峻基岩坡面进行台阶开挖，在170m高程形成宽10m平台，减少堆石体沿基岩面的下滑力。
3.2坝体分区
上水库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝轴线中间为直线段、两端为弧线方式布置，全长1113.198m。坝顶高程295m，坝顶宽10m，高165m(坝轴线处)，上游面坡比1∶1.4，下游面综合坡比1∶1.45。
施工阶段，设计方根据料源情况、现场碾压试验、坝体应力变形计算等资料对坝体分区进行了优化，坝体从上游至下游分垫层区、过渡区、排水区、顶部增模区、主堆石区、下游堆石区(干燥区)、底部增模区、反滤区(厚1.6m)、坝后混凝土网格梁及梁内覆土绿化。通过合理设置增模区，调整主次堆石区范围，减小了“W”地形和斜坡地形对主坝堆石体不均匀变形的影响。
3.3坝料要求及填筑碾压指标
上水库主坝填筑料源全部利用工程开挖料，以下水库开挖的有用石料为主，辅以少量上水库及输水发电系统开挖的有用石料。在上水库主坝各填筑区进行填筑碾压施工前，施工方均按设计要求进行了生产性碾压试验，设计方根据生产性碾压试验成果，最终确定上水库主坝各区填筑碾压参数。主要控制参数有渗透系数、空隙率、压实层厚、粒径<5mm含量、碾压遍数等。
3.4料源管理
要保证上水库主坝填筑质量，最基本前提是要保证堆石坝料源质量满足设计要求。如前所述，作为工程上水库主坝填筑主要料源点，下水库开挖料岩石风化程度不一，且夹杂岩脉较多，挑拣难度大，如直接上坝肯定会影响大坝填筑施工质量，如直接弃掉则会造成浪费，导致大坝填筑料源不足，料源管理难度较大。针对此工程难点，江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司(以下简称“溧电公司”)带领设计、监理、施工三方多次深入现场查看下水库开挖料情况，多次开会讨论解决方案，通过在现场实践中不断完善，最终采取以下措施：
(1)施工方在爆破前尽可能清除开挖掌子面岩脉、蚀变带及顶部浮渣，保证爆破后尽可能少混入无用料。
(2)施工方成立料源管理队，主要职责是根据料源情况确定开挖料去向，指挥开挖掌子面装车，保证可用料和弃料分类装车运至各自目的地，并安排人员利用数字大坝系统对运输车辆进行全程监控。
(3)业主、监理、施工三方每天开展日常料源管理活动，设计方每周参加1～2次，活动的主要内容包括鉴别有用料、检查料源质量、装运方法等，及时指出现场存在的问题。
(4)要求施工方对现场人员进行合理调度，在料源复杂处安排技术较好的挖掘机司机，将有用料和弃料尽量分选。
(5)上水库主坝填筑区监理人员及施工人员随时检查上坝料质量，发现不合格料立即指挥车辆运走，并告知下水库监理及施工人员。
(6)施工方每天巡视弃渣场，发现有用料立即安排车辆转运至主坝。
采取以上措施后，上水库主坝填筑料源质量得到了有效管控，基本实现了有用料全部上坝、无用强风化料及岩脉弃除，既保证了料源质量，又使下水库开挖料得到了最大程度利用，实现了上水库主坝填筑料源挖填平衡。
3.5数字大坝系统
溧阳抽水蓄能电站上水库主坝填筑工程量大，施工条件复杂，如果仍然采用常规的依靠人工现场控制碾压参数的方法来控制填筑施工质量，很难达到高堆石坝施工质量控制要求。针对该问题，溧电公司经咨询水电行业的院士及专家，决定采用已经使用成熟且技术先进的堆石坝施工质量实时控制技术(该项技术由天津大学、华能澜沧江水电股份有限公司、中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司等单位共同完成)，委托天津大学负责研发建立堆石坝施工质量实时控制系统(数字大坝系统)，根据工程实际情况，采用堆石坝施工质量实时控制技术中的4项子技术：①堆石坝填筑碾压质量实时监控技术；②坝料上坝运输过程实时监控技术；③堆石坝施工信息PDA采集与调度技术；④“数字大坝”综合信息集成技术。这是堆石坝施工质量实时控制技术在国内也是在世界范围内，第六次应用于水电工程建设，第二次应用于面板堆石坝工程建设，首次应用于抽水蓄能电站工程建设。
大坝填筑碾压过程实时监控系统保证了仓面碾压遍数均符合“碾压标准遍数及以上区域面积比率不低于90%，标准遍数减两遍及以上区域面积比率不低于95%，且无明显的欠碾、漏碾区域”的控制准则，振动碾4km/h以下速度比例达到98.40%，大坝各填筑区每填筑层平均压实厚度均控制在设计厚度的±10%以内。上坝运输过程实时监控系统保证了运输车辆在坝面正确卸料比例达到98.57%。“数字大坝”综合信息集成系统实现了对施工过程中涉及的坝面碾压质量监控信息、料场料源及运输上坝监控信息、安全监测信息等海量信息的三维可视化集成和高效管理，为大坝安全运行与健康诊断提供了信息支撑。
通过在电站上水库主坝使用数字大坝系统，实现了坝料从运输到上坝填筑及碾压全过程、全天候、实时在线监测与控制，确保了大坝填筑碾压施工过程始终处于真实受控状态，为上水库主坝工程建设实现高标准质量控制提供了强有力的技术保障。
3.6施工程序及后续安排
上水库主坝按全断面平齐进行各填筑区土石方填筑施工，填筑施工完成后预留合理的沉降时间，尽量减少坝体后期沉降。主坝面板混凝土须在坝体填筑完成后沉降不少于6个月、坝体沉降速率不大于5mm/月后才能施工。
4试验检测情况
大坝填筑过程中，各填筑区现场检验试验工作及时跟进。现场检验试验成果显示，各区料干密度、孔隙率、渗透系数、粒径<5mm的含量等主控参数均满足设计要求，一次试验合格率均达90%以上。对于一次试验不合格的试坑，采取挖除不合格料、补碾等技术措施后重新进行现场检验试验，直至试验结果满足设计要求。检验试验结果说明，上水库主坝填筑碾压指标合理，填筑碾压施工质量处于受控状态，也说明上述针对上水库主坝填筑采取的质量控制措施是有效的。
5大坝实际沉降及后续施工情况
溧阳抽水蓄能电站上水库主坝于2011年6月15日开始进行填筑施工，2014年3月17日全部填筑完成。填筑过程中，沉降及变形监测及时跟进。根据监测资料显示，上水库主坝在填筑过程中及填筑完毕后，其沉降速率一直较均衡。2014年9月下旬，主坝沉降超过6个月，同时根据监测资料显示，主坝沉降速率满足设计要求(<5mm/月)，具备面板混凝土施工条件。2014年10月3日，第1块主坝面板混凝土入仓浇筑；2015年1月9日，主坝面板混凝土施工完成，满足工程施工总进度计划要求，为上水库主坝后续施工及按期蓄水创造了有利条件。
6结语
溧阳抽水蓄能电站上水库主坝土石方填筑工程量大，坝址地形条件较复杂，下水库地质条件较复杂，作为主坝填筑料源，其开采及挑拣难度较大，导致上水库主坝土石方填筑质量控制难度较大。设计方中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司对主坝坝基进行了合理的开挖设计，根据生产性碾压试验结果，确定了合理的填筑碾压指标体系，提出了能有效控制土石方填筑质量的设计方案；溧电公司通过组织日常料源管理活动，保证了填筑料源质量；通过采用天津大学研发的数字大坝系统，使主坝土石方填筑过程始终处于受控状态，填筑结束并经过充分沉降后才开始施工主坝面板混凝土。以上措施最终保证了上水库主坝土石方填筑质量，有效控制了坝体变形，为后续施工创造了有利条件，为上水库按期蓄水奠定了坚实基础，也为国内复杂地质条件下高面板堆石坝工程建设积累了宝贵经验。
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