關于土石壩的施工技術相關問題分析

摘要：土石壩因以土石為主要施工原料而得名，是目前世界壩工建設工程中應用最為廣泛和發展最快的一種壩型，在我國，土石壩的比例已占到百分之九十多。有著發展的廣闊前景。文章通過對土石壩的施工技術相關問題進行了論述，以供相關人士參考。

關鍵詞：土石壩；施工技術；控制要點

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：A

引言

土石壩泛指由當地士料、石料或混合料，經過拋填，輾壓等方法堆筑成的擋水壩。由于其具有就地取材，對壩基地質條件要求不高，結構簡單，節約三材和易于施工等優點，已成為目前壩工建設工程中應用最為廣泛和發展最快的一種壩型。尤其是在我國，土石壩的比例已占到百分之九十多。隨著土石壩施工大型、高效機械的運用，壩體防滲結構和材料的不斷改進，施工上陣人數的大量減少，施工工期的進一步縮短以及施工費用的顯著降低等，為土石壩的發展開辟了廣闊前景。當今國內外不僅中低壩廣泛采用土石壩，而且興建的高土石壩也越來越多。自上世紀70年代以來，世界各國興建的土石壩無論數量上還是高度上，都超過了混凝土壩；特別是近20年來，土石壩的經濟性和快速施工，已成為壩工建設中具有很強競爭力的一種壩型，更是使土石壩“錦上添花”。

1 土石壩的分類

土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。低壩：H<30m；中壩：H=30～70m；高壩：H>70m。

土石壩按其施工方法可分為：碾壓式土石壩，沖填式土石壩，水中填土壩和定向爆破堆石壩等，其中應用最為廣泛的是碾壓式土石壩。

按照土料在壩身內的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型：均質壩、土質心墻壩、土質斜墻壩、多種土質壩、人工材料心墻壩、人工材料面板壩。

2 土石壩的優點和缺點

2．1 優點

(1)就地取材，節省鋼材、水泥、木材等重要建筑材料，從而減少了建壩過程中的遠途運輸。(2)結構簡單，便于維修和加高、擴建。(3)壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能，因此對地基的要求低。(4)施工技術簡單，工序少，便于組合機械快速施工。

2．2 缺點

壩頂不能溢洪，一般要另設溢洪設施；施工導流不如砼壩或漿砌石方便；粘性土料的填筑受氣候影響較大；沉陷和不均勻沉陷大。

3 土石壩施工工藝技術

3.1 料場布置

料場的合理規劃與使用，直接關系到壩體的施工質量、工期和工程投資，而且還會影響到工程的生態環境和國民經濟其他部門，因此施工前應從空間、時間、質與量等方面，對料場進行綜合規劃、全面布局、充分論證，確保料場布置合理。

空間規劃，系指對料場位置、高程的恰當選擇，合理布置；時間規劃，是要考慮施工強度和壩體填筑部位的變化；質與量的規劃，應對地質成因、產狀、埋深、儲量以及各種物理力學指標進行全面勘探和試驗。不僅應使料場的總儲量滿足壩體總方量的要求，而且應滿足施工各個階段最大上壩強度的要求。料盡其用，充分利用永久和臨時建筑物基礎開挖碴料。

3．2 土石料加工

3.2.1 土料加工

清除表層及不合格料后的上山料場的土料均可上壩填筑，但由于粘土顆粒小，比表面積大，親水性強，水對土料工程性能影響大，填筑壓實有最佳狀態的最優含水率問題，鑒于有此特點，要求對土料的含水率進行控制，必要時按規范進行水份調節處理，保證在填筑壓實時含水率在最優含水率土2％左右為合格料。調整土料含水量有兩種方法。

（1）降低土料含水量的方法有挖裝運卸中的自然蒸發、翻曬、摻料、烘烤等方法。（2）提高土料含水量的方法有在料場加水，料堆加水，在開挖、裝料．運輸過程中加水。礫質土中超徑石含量不多時，常用裝耙的堆土機先在料場中初步清除，然后在壩體填筑面上進行填筑平整時再作進一步清除；當超徑石的含量較多時，可用料斗加設蓖條篩(格篩)或其他簡單篩分裝置加以篩除，還可采用從高坡下料，造成粗細分離的方法清除粗粒徑。粗粒徑較大的過渡料宜直接采用控制爆破技術開采，對于較細的、質量要求高的反濾料，墊層料則可用破碎、篩分、摻和工藝加工。

3.2.2 砂礫石料和堆石料開采

（1）砂礫石料開采：陸上開采、水下開采兩種方法。（2）塊石料開采：結合建筑物開挖或由石料場開采，開采的布置要形成多工作面流水作業方式。開采方法一般采用深孔梯段爆破，特定目的使用洞室爆破。（3）超徑處理：超徑塊石料的處理方法主要有淺孔爆破法和機械破碎法兩種。

3.2.3 土石料開挖運輸

土石壩施工中，從料場的開挖、運輸，到壩面的平料和壓實等各項工序，都可由互相配套的工程機械來完成，構成“一條龍”式的施工工藝流程，即綜合機械化施工。在大中型土石壩，尤其在高土石壩中，實現綜合機械化施工，對提高施工技術和機械化水平，加快上石壩工程建設速度，具有十分重要的意義。土石壩施工中開挖運輸方案：（1）正向鏟開挖，自卸汽車運輸上壩。（2）正向鏟開挖、膠帶機運輸。（3）斗輪式挖掘機開挖，膠帶機運輸，轉自卸汽車上壩。（4）采砂船開挖，有軌機車運輸，轉膠帶機(或自卸汽車)上壩。

壩料的開挖運輸方案很多，但無論采用何種方案，都應結合工程施工的具體條件，提高機械利用率-減少壩料的轉運次數，各種壩料鋪筑方法及設備應盡量一致，減少輔助設施，充分利用地形條件，統籌規劃和布置。

3．3 填筑施工

土石壩壩面作業施工程序包括鋪料、攤鋪、灑水、壓實、質檢等工作。壩面作業，工作面狹窄，工種多，工序多，機械設備多，施工時需有妥善的施工組織規劃。為避免壩面施工中的干擾，延誤施工進度，土石壩壩面作業宜采用流水作業施工。流水作業施工組織應先按施工工序數目對壩面分段，然后組織相應專業施工隊依次進入各工段施工。

施工中一般采用平起填筑施工。平起施工有幾個優點：減少了接縫、接坡、削坡等工序，保證了填筑質量；有較大的堆石填筑面，利于大型機械的施工；有利于防滲料區的施工道路布置，確保反濾料及過渡料的運輸不橫穿防滲料區；有利于減小料界偏差和相鄰料平起填筑時的跨縫碾壓，保障均衡壩體的施工強度。過渡料的填筑在防滲土料與反濾過關系上，有先土后砂及先砂后土兩種作法，為加快施工進度及控制邊界，一般均采用先砂后土施工。為滿足渡汛、分期蓄水和提前發揮效益的要求，在短時間內必須要求大壩施工達到某一高程，但而受多方因素的制約，全斷面填筑不具備可能性，一般均采用臨時擋水斷面填筑施工方法；在冬雨季，心墻部位不能進行填筑的情況下只得進行堆石料填筑和臨時斷面的填筑，按設計將臨時斷面填筑至設計高度后，再進行尾部壩料填筑。

土石壩分層強夯填筑時，應控制每層土石填筑厚度，一般在10m～20m之間，具體的夯填厚度是根據現場施工設備、施工工藝等情況，進行現場碾壓試驗確定；碾壓控制以提高土石料的密度，消除土石料的變形，達到土石壩的設計及規程規范要求；采用分層鋪筑分層夯實，在夯擊后的土石層中填筑新的土石層，再進行新的夯擊，直至達到壩體需要的高度。控制每層土石填筑厚度與采用夯擊動力的能量，使壩體密度、壩料的強度和模量顯著提高，施工工程量和工程造價大大降低，使土石料的密度達到最大，填筑完成后壩體的沉降明顯減少。

結語

在土石壩施工中，應嚴格執行規程規章的規定，采用合理的施工方法和施工技術，在滿足使用要求的同時，盡量做到節約材料、降低造價。

參考文獻

[1]包鋒勇．淺析水利工程土石壩施工技術[J]科技資訊，2009.

[2]潘孝兵．土壩設計與施工[M]．北京：水利水電出版社，2010.