水利工程土石壩施工技術(shù)探討

□李東飛（葛洲壩新疆工程局有限公司）

1.土石壩的優(yōu)缺點

1.1 土石壩的優(yōu)點

土石壩有著許多其他壩型沒有的優(yōu)點，是水利工程建設(shè)中最為歷史悠久的壩型。土石壩施工過程中的材料一般情況下是就地取材，充分利用在施工過程中的各種土石為主要原材料，充分節(jié)省木材、鋼材、水泥等施工材料，減少施工過程中所用的遠途運輸費用，降低土石壩工程的施工成本。土石壩的工序少，施工技術(shù)簡單，便于組合機械快速施工，施工周期較短。土石壩有著相對簡單的結(jié)構(gòu)，更加利于后期的維修、加高及擴建。由于水利工程的特點，土石壩有較強的適應(yīng)變形性能，壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)。

1.2 土石壩的缺點

但是土石壩也有著一定的缺點，例如：土石壩的壩頂不具有溢洪功能，一般情況下要另外設(shè)溢洪道；粘性土料的填筑受外界溫度、水分等氣候影響較大；較多沉陷及不均勻沉陷；施工導(dǎo)流方面較為不便。如何控制和預(yù)防滲流已成為土石壩工程建設(shè)中最主要的工作之一，滲流是土石壩施工建設(shè)中最大的危害。

2.水利工程土石壩施工技術(shù)分析

2.1 料場的規(guī)劃布置

料場是土石壩材料的聚集地，是土石壩后勤保障的大本營，必須高度重視料場的合理規(guī)劃和使用。在土石壩施工過程中對料場的規(guī)劃與使用直接關(guān)系著施工的質(zhì)量和進度和工程投資，必須做好料場的時間規(guī)劃和空間規(guī)劃。

科學(xué)合理的規(guī)劃布置料場，首先要合理選擇料場位置和高程，并進行合理的布置做好空間規(guī)劃布置；其次是全面把握土石壩施工材料的產(chǎn)狀、儲量、埋深、地質(zhì)成因以及各種物理力學(xué)指標(biāo)，切實做好土石壩施工材料現(xiàn)場的合理質(zhì)與量規(guī)劃布置；再就是充分考慮料場與施工強度、壩體填筑部位變化之間的相互影響。總而言之，要做好水利工程土石壩料場的規(guī)劃布置工作，土石壩施工料場的總儲量要確保能夠滿足壩體總方量的需求，而且應(yīng)滿足施工過程中各個階段施工上壩強度的最大要求，做到發(fā)揮土石料的最大功能作用。

2.2 土石料的加工

加工土石料的粘土顆粒小，表面積大，親水性較強，水對土料工程性能影響大。因此，要求對土石壩施工所用的土石料含水率進行合理掌握與控制，保證合格料在填筑壓實時含水率在最優(yōu)含水率±2%左右。將烘烤、摻料、翻曬、自然蒸發(fā)等多種方法運用到土石料的挖裝運卸中，以降低土石料的含水量；或是通過在土石料場加水，對土石料的料堆添加水，采取加水的方法在土石壩開挖、裝料、運輸過程中提高土石料的含水量。

土石壩石料從料場的開挖、運輸，到壩面的平料和壓實等土石壩施工的各項工序的進行應(yīng)嚴(yán)格運用相互配套的的工程機械來完成。在大、中型水利工程土石壩的施工建設(shè)過程中，尤其是在高土石壩的施工過程中，運用現(xiàn)代化的水利工程土石壩施工技術(shù)和先進的機械化水平，加快水利工程土石壩的建設(shè)速度，實現(xiàn)現(xiàn)代化綜合高技術(shù)、高水平機械施工，保證水利工程土石壩施工質(zhì)量。

2.3 壩基與岸坡處理

進行對壩基、岸坡和鋪蓋地基的清理時，應(yīng)將壩基、岸坡及鋪蓋地基上面的樹木、草皮、樹根、亂石以及各種構(gòu)筑物等等全部清除干凈，并認(rèn)真做好水井、泉眼、地道和洞穴等的處理。坡面及局部松散浮渣采用人工清理的方法進行清理，在粘上心墻范圍內(nèi)回填低標(biāo)號混凝土，其他低洼部位分層回填新鮮石渣。用機械清理與人工清理互相配合的清理方式，將水塘、洼地、深槽等全部徹底清理干凈，再分層將其進行回填壓實，碾壓整個土質(zhì)壩基填筑，達到足夠的夯實程度。

2.4 壓實土料

土石料的壓實，是土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。維持土石壩自身穩(wěn)定的土料內(nèi)部主力(粘結(jié)力和摩擦力)、土料的防滲性能等，都是隨土料密實度的增加而提高。土料自身的性質(zhì)，顆粒組成情況、含水量大小以及壓實功能等密切關(guān)系著土料壓實特性。壓實效果受到土料顆粒粗細(xì)組成的影響，顆粒愈細(xì)，空隙比就愈大，所以含水量礦物分散度越大，壓實難度就越大。土料的含水量是影響壓實效果的重要因素之一。非粘性土的粘結(jié)力小，摩擦力大，具有較小的壓縮性，但透水性大，排水容易，壓縮過程快，能很快達到壓實。

2.5 填筑施工

土石壩壩面作業(yè)的特點是工種多，工作面狹窄，工序多，機械設(shè)備多等，要合理、穩(wěn)定的進行填筑施工需要具備、制定完善的施工組織詳細(xì)規(guī)劃。土石壩的壩面作業(yè)一般采用流水線的施工方式進行施工，可以有效避免因壩面作業(yè)特點對壩面施工過程的打擾，以切實保障工程的施工進度。為加快施工進度及控制邊界，在防滲土料與反濾過渡料的填筑關(guān)系上，一般均采用先砂后土的施工順序。土石壩在施工過程中的堆石體填筑可以應(yīng)用自卸汽車后退法或進占法卸料，利用推土機將其攤平。后退法的優(yōu)點是汽車可在壓平的壩面上行駛，減輕輪胎磨損；缺點是推土機攤平工作量大，且影響施工進度。后退法可以在一定程度上減輕料物的分離，多用于墊層料的攤鋪。可以在壓實厚度大時采用混合法進行卸料施工，先用后退法卸料呈分散堆狀，再用進占法卸料鋪平，進而減輕料物的分離。

3.水利工程土石壩施工質(zhì)量的管理控制

要切實對壩體基礎(chǔ)進行清理處理，將樹木、草皮、樹根、亂石、墳?zāi)挂约案鞣N構(gòu)筑物全部清除，并認(rèn)真做好水井、泉眼、地道和洞穴等各個方面的處理。在完成基礎(chǔ)處理工作后，才能實施填筑施工，使土石壩具有足夠的承載力；對于在覆蓋層較深的地方修建工程，基礎(chǔ)處理的工程量比較大，應(yīng)根據(jù)具體需要采用振沖、防滲墻、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等方式對地基進行綜合性處理，達到夯實壩體地基，滿足一定的承載和防滲要求的目標(biāo)。夯實壩體地基寒冷地區(qū)，一般日平均氣溫低于負(fù)10 攝氏度時，不宜填筑土料。當(dāng)日平均氣溫低于0 攝氏度時，粘性土料按低溫季節(jié)施工。水利工程土石壩中的面板堆石壩堆石體的壓實參數(shù)、碾重、鋪層厚和碾壓遍數(shù)必須經(jīng)過碾壓實驗加以確定，設(shè)計壓實干密度、石質(zhì)、填料形狀、尺寸和級配等因素與其所取的值有密切關(guān)聯(lián)，在不同的實驗中，應(yīng)該以優(yōu)化參數(shù)作為質(zhì)量控制的最好依據(jù)。

水利工程的土石壩施工質(zhì)量非常容易受到季節(jié)性水文氣象的影響，因此必須高度重視水文氣象對施工進度的影響。由于冬季氣候條件差，在低溫狀態(tài)下會使土體凍結(jié)，不利于進行壓實。冬季施工處理不好，將使土體產(chǎn)生滲漏或塑流滑動，需要采取積極措施，才能進行填筑。在多雨季節(jié)進行施工，對土料的含水量影響很大，嚴(yán)重制約著水利工程土石壩石料的填筑，施工強度也會受到較大的影響，一般的泥結(jié)碎石路面，當(dāng)遇雨水侵泡時，路面容易破壞，土石壩防滲體土料，在雨季施工應(yīng)實行“避開、適應(yīng)和保護”的總原則。

必須對壩面進行合理的分區(qū)，確保填筑工作施工順利完成。要做到：嚴(yán)格按照填筑工序進行作業(yè)；進行防滲土料的選擇和施工應(yīng)根據(jù)填筑的具體情況需要，并合理地根據(jù)實際需要情況來進行劃分填筑區(qū)域，適時對機械設(shè)備和填筑情況等進行必要的調(diào)整；對采用臨時斷面填筑與平起填筑土石壩工程，必須保證機械化的正常作業(yè)，以確保填筑工程的質(zhì)量，絕對不能因為追求臨時斷面的填筑量的最小化而影響機械化的正常施工。

4.結(jié)語

隨著社會的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，土石壩施工技術(shù)被廣泛的運用到水利工程建設(shè)中。土石壩的施工涉及到水利工程的多個方面的質(zhì)量及效益，關(guān)系著現(xiàn)代水利工程的應(yīng)用發(fā)展建設(shè)，應(yīng)不斷引進、借鑒國外先進的施工技術(shù)，加強自身的研究和創(chuàng)新，努力提高水利工程土石壩施工技術(shù)，促進水利工程土石壩的建設(shè)發(fā)展。在土石壩的施工過程中，應(yīng)按現(xiàn)代技術(shù)精心設(shè)計、嚴(yán)格施工的土石壩，詳細(xì)參照有關(guān)規(guī)章規(guī)定的具體內(nèi)容，采用科學(xué)合理的施工方法與技術(shù)，使土石壩施工更加的安全高效、可靠持久。隨著大型高效機械化設(shè)備的采用，施工成本的降低，壩體防滲材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進，土石壩的發(fā)展將會得到更新、更好的發(fā)展機遇和空間。