水利樞紐工程大壩施工填料分區的利用及相關研究

新疆烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司）第二分公司 郭 玲

水利樞紐工程大壩施工填料分區的利用及相關研究

新疆烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司）第二分公司 郭 玲

土石壩指的是用當地的土料、石料或者土石混合料等天然材料，經過填筑、碾壓等方法堆筑成的擋水建筑物。它是一種最為古老并且應用最廣的壩型。相對于其他類型的大壩，土石壩最大的一個特點是能夠根據壩址附近的天然材料的特性，因地制宜地加以有效利用，對填料進行靈活的分區。目前土石壩最重要的一個發展趨勢是，筑壩的材料限制被突破了。因此，怎樣根據實際的情況來充分利用好工程區域內的開挖材料，盡量減少設置專用的料場，對于縮短工期、節省工程投資以及更好地促進土石壩的發展前景，具有重要意義。

一、水利樞紐工程大壩施工填料分區的應用現狀

隨著新型的施工方法和機械的出現，分區壩工程實踐在不斷地豐富，這使土石壩的建設可以更加充分地利用料場周邊的各種填料。在土石壩的工程中要求最為嚴格的壩殼料如今也向著多元化的方向發展起來。但土石料的性質極其復雜，而且目前對土石壩設計施工參數的認識還不夠深化，因此迄今為止，土石壩的設計還是處在半理論半經驗的狀況，水利樞紐工程大壩施工填料分區的利用還在繼續深入研究中。目前，我國的主要壩型有以下兩種形式。

1.防滲面板類型大壩。在壩體的上游面用鋼筋混凝土、瀝青混凝土以及其他天然或人工的材料筑成防滲板的壩型，即為防滲面板類型。這類大壩的壩殼為不透水層，采用連續澆筑的施工方法建成。

2.分區類型壩。這一類壩是由防滲區以及其他幾個不同的滲透特性的區域組合而成。它以防滲體為中心，向上下游的方向按照順序設置出一層比一層粗的滲水材料。這一類壩的突出優點是透水性能十分優越，即使有較大的漏水量也不容易坍潰。因為它是突破了壩址的地形、地質而作出的最優設計，所以它的應用范圍也最為廣泛。

二、水利樞紐大壩施工填料分區的運用探討

1. 關于填料分區的填筑利用分析。大壩的壩體分區填筑施工調配系統是一個十分復雜的系統，土石方的調配過程是與施工的總體布置、施工進度計劃以及料場的規劃等內容密切相關的。土石壩的施工之中，將壩體分為石渣區、防滲土區、風化料區、下游排水棱體、上昂式排水體、水平排水道等區域。填筑料按性質和功能的不同則分為主堆石料、塊石護坡、次堆石料、過渡料、墊層料、黏土鋪蓋、保護石渣等。不同的填筑分區的料源地分布于不同的采料場。在各個施工的階段，通過不同的道路系統將填筑料由料場運往填筑點。

除了充分利用好料場料源之外，還需要利用水利工程中產生的開挖料。首先要解決的難題就是如何在綜合利用多種填料的情況下，確保壩體分區的合理性，既要做到充分利用各類不同特性的填料，又要確保填料符合捧水、防滲等設計要求，解決好不同特性的填料能否同時上壩的問題。料場的規劃在土石壩的施工中是極其關鍵的一個環節，其選擇與布置直接影響到土石壩的質量和投資。如果沒有充足的填筑料源，就不能保證工程施工的順利進行。然而，如果沒有對填筑料場進行優化，同樣不可能實現高速、優質、安全、低耗的施工目標。

2. 填筑施工的質量控制。質量控制是影響水利樞紐大壩分區填料的重要因素之一，具體表現在以下幾個方面。

（1）明確填筑施工的重點。質量控制的重點在于碾壓遍數、鋪攤層厚、接縫處理、岸坡處理等施工參數。在施工中，要確保施工人員清楚了解技術要求和控制標準，實現對項目的過程控制、提前處理以及超前處理。

（2）填筑分區的規劃。料場各分區填料的風化程度不同，土性也變得極為復雜，土性又會影響到它的壓實性。將不同料場、不同土性的填料劃分在不同的填筑分區內，要保證同層填筑土料的料源統一、土性相同，避免混填土性差異較大的土料，以利于現場的質量檢測和控制。同時嚴格控制填料的來源，確保填料的防滲性。

（3）施工質量的監測。安全監測是評價工程是否安全的主要手段。要嚴格執行控制監測體系，對防滲土的填料的填筑、碾壓、鋪攤、灑水、拋毛、接縫處理等工序的施工質量進行檢查。施工期內的安全監測可以通過對填筑質量進行評估及分析數據等手段來進行，通過對沉降量、壓縮率等數據進行分析，來檢驗、監測填筑的質量。

（4）合理安排、統一組織施工設備。在安排施工設備時，盡量將同一功率的設備安排在同一填筑單元內,使每個填筑區形成填筑土料—攤鋪碾壓—取樣檢測的流水作業。在設備緊缺時，要以小功率的設備作為控制標準，以保持生產均衡。

三、施工對填料分區的影響因素

如果選擇的料源不同，那么，就要隨之采取不同的施工工藝、施工進度以及施工時間了。一般來說，水利樞紐大壩工程有固定的防汛目標，因此對分區的影響也較大。

1. 施工工藝造成的影響。一般來說，通過碾壓試驗的方法來確定不同的施工工藝。根據料場的復勘資料，選取具有代表性的土料進行碾壓試驗，以確定施工參數，控制現場質量。

針對料場分布廣泛、土性變化較大的特點，分別在各料場選取具有代表性區域的土樣，來進行現場碾壓試驗，確定相同的碾壓遍數、碾壓機具以及厚度。以壩上的土料場為例，采用綜合碾壓試驗法測算防滲料組合，采用經驗確定法確定部分參數。在試驗之前，首先將試驗材料先鋪放在地基上填壓一層，經過8遍碾壓后，用石灰標明預先分割的3個條帶，作為正式碾壓試驗場地的地基。然后測量整個試驗區的底部高程，根據測量攤鋪后固定的測點高程來推算鋪筑厚度；碾壓達到規定的遍數后，測量出層面固定測點的高程，以此來推算沉降量；最后檢查含水率、壓實密度以及滲透系數等。

2. 施工條件造成的影響。對施工方法、設計方案以及施工順序進行調整，無論采取何種措施，其最終目的都是為了符合質量安全，并且經濟與技術上均可行的優質產品，盡量以最小的成本得到最大的收益。

綜上，在水利樞紐工程的建設過程中，土石方的調配問題已經成為整個工程施工中最為重要的環節，直接關系到整個工程的進度和質量。土石方的調配問題在整個工程的設計規劃過程中，位置相當重要，已經受到了廣泛的重視。對于填料的分區利用的更多相關技術問題還有待于技術人員共同去努力解決。