大坝塘水库工程坝体填筑施工方法与单价分析计算

周玲珑，罗纯军

（湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司，湖南 长沙 410007）

1）工程概况。大坝塘水库位于宁乡市黄材镇沩滨村，是一座以供水为主的Ⅲ等中型水利枢纽工程。工程主要由大坝、溢洪道、引水建筑物组成，引水建筑物含分层取水口、引水隧洞、压力钢管。枢纽从左至右依次布置大坝、溢洪道、引水隧洞（兼导流隧洞），引水隧洞进口布置分层取水口，下游接引水压力钢管。

2）坝体填筑设计。大坝塘水库工程坝顶宽6 m，最大坝高55 m，坝顶长315 m。

按坝体受力和防渗情况，自上游向下游将坝体划分为：面板上游面盖重和粘土铺盖、混凝土趾板、混凝土面板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区、开挖料区及坝顶上游侧“L”墙和下游坝面块石护坡，在周边缝下游侧设置薄层碾压的特殊垫层区。见图1。

图1 大坝塘水库混凝土面板堆石坝典型断面图

盖重和铺盖位于面板上游，盖重采用石渣料，铺盖宜采用粉土、粉细砂、粉煤灰等低黏性料。

垫层区位于面板下部，是堆石坝体最重要的部位，其级配要求高、压实标准高，故采用机制新鲜灰岩砂和碎石填筑，且应级配连续。

过渡层位于垫层与主堆石区之间，起反滤和传力过渡作用，采用新鲜灰岩料填筑。

主堆石区是面板坝受力主体，位于坝剖面中部，呈三角体，填筑新鲜坚硬灰岩料。

开挖料区位于坝剖面最下游侧，其受力和沉陷变形对面板几乎无影响，对该区石料的级配和压实要求可适当降低，在不影响下游坝坡稳定的前提下，允许采用级配、强度较差的坝基开挖岩石进行填筑，粒径要求同主次堆石区。

各分区压实指标见表1。

表1 堆石体分区指标表

2.1 料场选择与开采

本工程砂砾石料主要用于混凝土骨料、大坝的垫层料。

本工程大坝为面板堆石坝，其中垫层料5.21万m3。垫层料区对粒径的要求见表1，同时需要量也较大，从现场调查可知，坝址区周边砂砾石料较为匮乏，为了保证工程质量和施工进度，本阶段采用从工程附近的块石料场开采后通过砂石系统加工生产。

本工程大坝为面板堆石坝，坝体填筑量块石设计需要量合计90.15万m3，坝体堆石料和过滤料填筑的粒径要求见表1。坝体填筑料应充分利用工程自身开挖料，以减少弃碴对环境的影响，节约工程投资，不足部分从料场取料。本工程土石方开挖主要为大坝、右岸导流引水隧洞、右岸溢洪道的清基、土石方开挖，合计51.65万m3。大坝坝体清基、溢洪道土方开挖部分可用于围堰填筑和坝体填筑；
大坝、导流引水隧洞石方开挖料部分可用于坝体填筑。

根据施工进度安排，导流引水隧洞及大坝等部位基础开挖时，坝体填筑还未施工，故导流引水洞及大坝等部位土石方开挖利用料需先运至转存料场，待大坝填筑施工时运至填筑点利用。

本阶段大坝堆石区和过渡区的原料采用从料场开采直接利用。

经过综合比选，本工程选用位于坝址右坝肩右侧的石山村料场。该料场为泥盆系棋子桥组（D2q1）深灰色、青灰色薄～厚层灰岩夹泥灰岩，岩体较完整，节理较少发育，成块率高，岩石致密坚硬，呈弱风化～新鲜状，饱和抗压强度为86.3 MPa。该料场可开采面积8万m2，有用层厚20～50 m，储量约240万m3，有乡村公路直通坝址区，开采运输方便。该料场岩石质量好，储量丰富，可以满足混凝土骨料、块石料质量要求，可采率较高。

本工程需要石料的项目主要有：主堆石、次堆石、过渡料、垫层料、下游块石护坡和混凝土骨料等，设计从石山村石料场开采，设计需要量共计96.26万m3，规划开采量合计141.63万m3。石料场规划见表2。

表2 石山村石料场规划表 万m3

石料场覆盖层采用人工配合2 m3挖掘机开挖，15 t自卸汽车运输至附近低洼处。一般石料开采采用CM351潜孔钻钻孔为主，人工装药，自上而下梯段微差挤压爆破，梯段高度一般为10 m，爆破后石料采用132 kW推土机集料，3 m3挖掘机配20～25 t自卸汽车运输，本阶段设计开挖坡比按1∶0.5。

2.2 砂石料加工系统

根据总进度安排，本工程高峰期混凝土浇筑强度为407 m3/d，坝体高峰期填筑强度为3 920 m3/d，两个高峰期错开，坝体填筑高峰期为控制节点。坝体需要人工砂石系统加工的垫层月填筑强度以1.66万m3/月计，成品砂石料月需用量为5.85万t/月，人工砂石加工系统设计处理能力为170 t/h，设计生产能力为120 t/h，每日按2班制考虑。

砂石加工系统布置在坝址上游右岸垭口处的缓坡台地。系统由受料坑、粗碎车间、半成品堆场、中碎车间、筛分车间、成品骨料堆场等组成，主要有给料机、颚式破碎机、反击式破碎机、立轴冲击式破碎机、单螺旋分级机、圆振动筛、胶带运输机、螺旋分级机、脱水筛等设备。

2.3 坝体填筑施工方法

大坝填筑主要分主堆石区、次堆石区、垫层区、过渡区和开挖料利用区、下游块石护坡等。坝体填筑时，垫层区、过渡区填筑与主堆石区基本同步上升。

主堆石、次堆石区、过渡区、下游块石护坡从石山村石料场开采，粘土铺盖从栗山土料场开采，垫层料采用石山村石料场开采后经砂石料加工厂加工后使用，铺盖盖重料优先利用工程开挖合格石料，不足部分从石山村石料场开采。

大坝主堆石、次堆石采用20 t自卸汽车运料上坝，132 kW推土机平料，进占法铺筑，坝面加水，本阶段初拟20 t振动碾碾压，层厚80 cm。垫层区与过渡区采用20 t自卸汽车运料上坝，后退法铺料，132 kW推土机平料，20 t振动碾碾压为主，碾压层厚40 cm。

根据本工程项目资金来源、审批机构及工程规模分析，本工程采用《湖南省水利水电工程设计概（估）算编制规定》及相关配套定额。本工程为可行性研究设计阶段，采用《湖南省水利水电建筑工程（设备安装工程）概算定额》时应扩大5%～10%阶段扩大系数。

3.1 主、次堆石填筑单价分析计算

堆石填筑单价应包括堆石料备料单价、堆石料备料运输单价和堆石料备料压实单价这三项。根据本工程施工组织设计，主次堆石区填筑料均来源于石山村料场开采，因此应先计算出堆石区备料的材料价格，然后根据堆石填筑施工方法计算出备料运输单价和填筑单价。

1）覆盖层清除摊销单价计算：覆盖层清除摊销率=剥离量÷规划开采量=16÷141.63×100%，约为11%。

根据施工方法石料场覆盖层采用人工配合2 m3挖掘机开挖，15 t自卸汽车运输至附近低洼处，选用概算定额一-30定额编号［10259］，经计算覆盖层清除单价为9.63元/m3（自然方），因此覆盖层清除摊销单价为9.63×11%=1.06元/m3（堆方）。

2）堆石料块石开采单价计算：根据施工方法，石料开采采用CM351潜孔钻钻孔为主，人工装药，自上而下梯段微差挤压爆破，梯段高度一般为10 m，爆破后石料采用132 kW推土机集料，3 m3挖掘机配20～25 t自卸汽车运输，选用概算定额六-17定额编号［60125］，经计算块石原料开采单价为44.43元/m3（成品堆方）。

3）堆石料块石备料单价计算：根据上述石料开采施工方法，堆石区块石单价=覆盖层清除摊销单价+原料开采单价=1.06+44.43=45.49元/m3（成品堆方）。

4）堆石区块石料运输单价计算：根据施工方法，大坝主次堆石采用20t自卸汽车运料上坝，选用概算定额六-33定额编号［60271］，坝面施工干扰系数为1.02，经计算块石料运输单价为11.31元/m3（成品堆方）。

5）主次堆石填筑单价计算：根据施工方法，大坝主次堆石运料上坝后，选用进占法铺筑，初拟20 t振动碾碾压，选用概算定额三-27定额编号［30087］，将3）和4）计算结果代入定额中计算，经计算堆石填筑单价为119.78元/m3（实方）。

3.2 垫层区填筑单价分析计算

垫层区填筑单价应包括垫层料备料单价、垫层料备料运输单价和垫层料备料压实单价这三项。根据上述施工方法，垫层料采用石料场开采后经砂石料加工厂加工后使用，因此要先计算出堆石区备料的材料价格（包含碎石原料开采、碎石原料运输、制砂/碎石三部分），然后根据垫层填筑施工方法计算出备料运输单价和填筑单价。

1）碎石原料开采单价计算：根据施工方法，碎石原料采用潜孔钻钻孔爆破，选用概算定额六-9定额编号［60067］，经计算碎石原料开采单价为13.89元/m3（成品堆方）。

2）碎石原料运输单价计算：根据施工方法，碎石原料运输采用2 m3挖掘机配15 t自卸汽车运2 km，选用概算定额六-28定额编号［60202］，经计算碎石原料运输单价为11.88元/m3（成品堆方）。

3）制砂单价计算：根据上述砂石料系统工艺，制砂选用概算定额六-15定额编号［60112］，经计算制砂单价为20.90元/t（成品），其中人工砂石料中成品砂的密度为1.5 t/m3，经换算制砂单价=20.90×1.5=31.35元/m3。

4）制碎石单价计算：根据上述砂石料系统工艺，制碎石选用概算定额六-15定额编号［60110］，经计算制碎石单价为8.53元/t（成品），其中人工砂石料中成品碎石的密度为1.45 t/m3，经换算制碎石单价=8.53×1.45=12.37元/m3。

5）垫层料砂备料单价计算：根据施工方法，垫层料砂备料单价=覆盖层清除摊销单价+碎石原料开采×工序系数1.41+碎石原料运输×工序系数1.41+制砂=1.06+13.89×1.41+11.88×1.41+31.35，经计算砂备料单价为68.75元/m3。

6）垫层料碎石备料单价计算：根据施工方法，垫层料碎石备料单价=覆盖层清除摊销单价+碎石原料开采×工序系数1.11+碎石原料运输×工序系数1.11+制碎石=1.06+13.89×1.11+11.88×1.11+12.37，经计算碎石备料单价为42.03元/m3。

7）垫层料备料运输单价计算：根据施工方法，砂石料运输采用2 m3挖掘机配15 t自卸汽车运3 km，选用概算定额六-28定额编号［60191］，经计算砂石料运输单价为7.04元/m3（成品堆方）。

8）垫层区填筑单价计算：根据施工方法垫层区采用自卸汽车运料上坝，振动碾碾压，选用概算定额三-27定额编号［30088］，将6）和7）计算结果代入定额中计算，经计算垫层区填筑单价为116.56元/m3（实方）。

3.3 过滤料区填筑单价分析计算

根据水工设过滤料区指标设计及上述施工方法，过滤料备料单价为42.03元/m3[计算过程见3.2中6）垫层料碎石备料单价计算]，砂石料运输单价为7.04元/m3（成品堆方）[计算过程见3.2中7）垫层料备料运输单价计算]，填筑定额选用概算定额三-27定额编号［30087］，经计算过滤料区填筑单价为101.73元/m3（实方）。

1）概算定额中的土石坝物料压实（填筑）综合定额的单位均为压实后的成品实方，已计入了从石料开采到上坝运输、压实过程中所有的损耗及超填、施工附加量，编制概（估）算单价时，不需另计任何系数；

2）堆石坝压实（填筑）综合定额的堆石料材料单位及单价中，自料场直接运输上坝时，“堆石料运输”的单位是自然方，主要适用于利用基坑开挖的石渣料作堆石料这种情况，因此，“堆石料运输”单价不包括堆石料的开采费用，而只包括运至填筑部位的运输费用，应采用“石方开挖工程”定额计算;自成品供料场运输上坝时，其“堆石料”材料及“堆石料运输”单位是成品堆方，“堆石料”材料单价为开采加工单价（或购买价），自成品供料场运至填筑部位的费用计入“堆石料运输”单价，应采用“砂石备料工程”中相应定额计算。

混凝土面板堆石坝具有安全性好、适应性强、施工机械化程度高、施工速度快、工期短、筑坝材料兼容性强、造价低、绿色环保等优点，已成为一种富有竞争力的坝型。

混凝土面板堆石坝的主体是堆石体，由于填筑材料用量大、费用高，是工程进度和投资的关键性控制因素。因此在进行混凝土面板堆石坝施工组织设计时，坝体填筑进度应根据工程总工期要求和导流度汛方案，以施工导流为主导，并兼顾面板分期施工需要，进行坝体填筑分期规划，施工强度规划应多方面统筹考虑[2]。

在计算填筑单价时，应严格按照工程设计和施工组织设计选用合适的定额，同时在计算过程中，应注意定额使用中各注意事项，不错算，不漏算。

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