淺談土石壩在水利工程中的應(yīng)用

□朱磊峰 □李丹萍（永城市水利局）

0 引言

自20世紀(jì)70年代初以來(lái)，國(guó)內(nèi)國(guó)外對(duì)土石壩進(jìn)行了大規(guī)模的利用。20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，隨著建筑材料的革新和混凝土工藝的提升，土石壩建筑進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。而水利工程是社會(huì)發(fā)展與生產(chǎn)力發(fā)展的重要推動(dòng)力量，建設(shè)優(yōu)質(zhì)的水利工程更能為人們安全穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)和生活提供保障。其中防水、蓄水是其中不可缺少的重要組成部分，在水利工程的建設(shè)中，利用鋼鐵和混凝土材料建設(shè)擋水壩，需要非常大的資金投入。然而土石壩擁有適應(yīng)基礎(chǔ)變形能力強(qiáng)、對(duì)基礎(chǔ)的要求低、施工方便、成本低等特點(diǎn)，因此在水利工程不斷得到應(yīng)用。隨著土石壩技術(shù)的不斷完善，在水利工程建設(shè)應(yīng)用中發(fā)揮越來(lái)越好的效果。

1 水利工程中土石壩及施工技術(shù)概述

土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮稀⑹匣蚧旌狭希?jīng)過(guò)拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。土石壩按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可分為不同的類別，如：根據(jù)施工方式可分為：水力沖填壩、拋填式堆石壩、碾壓式土石壩、定向爆破堆石壩、砌石壩，碾壓式土石壩是目前應(yīng)用較為廣泛的，按照高度標(biāo)準(zhǔn)可以分為高壩、中壩和低壩。

水利工程土石壩施工技術(shù)的定義，指的是在用施工現(xiàn)場(chǎng)泥土與石料等水利工程施工原材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)拋填與碾壓等多種方式筑成擋水壩，繼而提高水利工程防滲結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)技術(shù)。在土石壩施工過(guò)程當(dāng)中，施工單位需要分清楚土石壩的種類、優(yōu)勢(shì)以及缺陷，才能夠在規(guī)劃布置料場(chǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行土石加工與填筑施工工作；才能從整體上提高水利工程土石壩施工技術(shù)水平。

2 土石壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

2.1 土石壩的優(yōu)點(diǎn)

土石壩之所以得到廣泛應(yīng)用：首先，大型的鋼筋混凝土壩體相比，土石壩施工材料來(lái)源較為簡(jiǎn)單，一般都是就地取材，對(duì)材料的要求相對(duì)不高，作為土石壩的主要材料，土石發(fā)揮著一定作用。在壩形修筑時(shí)，就近取材或者就地取材，大大節(jié)省了鋼材、水泥和木材等建筑材料，減少了運(yùn)輸成本和修壩費(fèi)用。其次，土石壩施工工序簡(jiǎn)單，技術(shù)容易，若機(jī)械參與到施工中，則會(huì)大大縮短施工周期。最后，土石壩修建相對(duì)簡(jiǎn)便，建成以后維修和擴(kuò)建也比較簡(jiǎn)單，只需在原有的壩建基礎(chǔ)上進(jìn)行加高和擴(kuò)建。

2.2 土石壩的缺點(diǎn)

但是土石壩也有著一定的缺點(diǎn)，第一，由于土石是構(gòu)成壩體的主要材料，所以土石壩存在較差的堅(jiān)固性；而且粘性土料的填筑受外界溫度、水分等氣候影響較大，在溫度和水分的影響下，粘性土料的粘性失去，通過(guò)長(zhǎng)期的雨水沖擊，壩體上的土石會(huì)逐漸向壩中流入，從而產(chǎn)生淤泥，對(duì)清理造成難度。第二，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。第三，施工導(dǎo)流方面不如混凝土壩或漿砌石方便，土石壩施工建設(shè)中最大的危害則是滲流問(wèn)題，影響著土石壩預(yù)防洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

3 土石壩在水利工程中應(yīng)用及施工要點(diǎn)

在土石壩施工中，不僅減少勞動(dòng)力的投入，還減少了工程建設(shè)中的投資；施工技術(shù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。因此在很多水利工程中得到應(yīng)用，其具體的施工技術(shù)如以下所述。

3.1 料場(chǎng)規(guī)劃

土石壩施工中，關(guān)鍵技術(shù)是料場(chǎng)的合理規(guī)劃和使用，因?yàn)樗粌H關(guān)系到土石壩的建造工期和質(zhì)量，而且對(duì)周圍的農(nóng)林產(chǎn)業(yè)都可能造成影響，因?yàn)檫@樣，所以施工單位在壩體規(guī)劃時(shí)要認(rèn)真分析、仔細(xì)勘察。總體規(guī)劃仔細(xì)研究之后，做出開(kāi)采計(jì)劃，料場(chǎng)的規(guī)劃需考慮時(shí)間規(guī)劃、空間規(guī)劃和質(zhì)量規(guī)劃3 方面內(nèi)容。一是時(shí)間規(guī)劃：是要考慮施工強(qiáng)度和壩體填筑部位的變化；二是空間規(guī)劃：要是做對(duì)料場(chǎng)位置、高程進(jìn)行恰當(dāng)選擇，合理布置；三是質(zhì)量規(guī)劃：是指對(duì)地質(zhì)成因、產(chǎn)狀、埋深、儲(chǔ)量以及各種物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面勘探和試驗(yàn)。所選用料的質(zhì)量必須要滿足壩體的使用要求，盡可能選擇儲(chǔ)量集中且豐富的、距離施工地點(diǎn)近的地方進(jìn)行開(kāi)采，降低建筑運(yùn)輸?shù)某杀尽Ａ硗猓€應(yīng)該考慮環(huán)保的因素，渣料應(yīng)該盡量做到無(wú)污染，物盡其用，充分利用永久和臨時(shí)建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖碴料。

3.2 土石料的加工與運(yùn)輸

土石料的加工主要包括控制含水量、清除表層和控制超石徑。

土石料的運(yùn)輸，是保證土石壩強(qiáng)度的重要組成部分。為提高施工技術(shù)水平，確保工期順利進(jìn)行，要綜合考慮壩體結(jié)構(gòu)、壩體強(qiáng)度要求、土石料的性質(zhì)、運(yùn)輸距離、已有的機(jī)械種類等因素，最后確定相關(guān)因素包括挖掘、運(yùn)輸和上壩方式等。

3.3 土料的壓實(shí)

要確保土石壩施工質(zhì)量，就要注重土料的壓實(shí)。土石壩的壓實(shí)要掌握一定的技巧，不能壓實(shí)過(guò)度；因?yàn)橥潦瘔螇簩?shí)的程度越大，就會(huì)導(dǎo)致密度越大，防滲透性和放沖擊性就會(huì)越強(qiáng)；但是，土石料的過(guò)分壓實(shí)就會(huì)使壓實(shí)費(fèi)用提高，會(huì)由于剪切應(yīng)力的作用發(fā)生開(kāi)裂，在經(jīng)濟(jì)和安全上都打不到應(yīng)有的效果。

土石料的壓實(shí)特性與土料自身的性質(zhì)有很大的關(guān)系，在土料的壓實(shí)過(guò)程要對(duì)各種因素進(jìn)行綜合考慮，適時(shí)、適量的對(duì)土料進(jìn)行壓實(shí)。

3.4 填筑施工

在填筑施工作業(yè)前，必須進(jìn)行嚴(yán)密的組織和規(guī)劃，做好各種工種及不同工序之間的組織工作，保證各個(gè)工序的合理銜接。

在土石壩施工中，填筑分為鋪料、攤鋪、灑水、壓實(shí)、質(zhì)檢等，填筑施工主要采用平起填筑。這種方法的好處是：第一，可以有效地減少接縫、削坡等工序，提高了工程進(jìn)度；第二，保證了有盡可能大的碓石填筑面，便于使用大型機(jī)械設(shè)備；第三，可在繼續(xù)填筑的同時(shí)，修建到防滲區(qū)域的道路。有利于減少料屆的偏差以及相鄰料平起填筑時(shí)候的跨縫碾壓等。

在進(jìn)行土石壩填筑的過(guò)程中，對(duì)于每層土石填筑的厚度要進(jìn)行控制，控制的厚度控制在10～20m 之間；使用較大能量的夯機(jī)動(dòng)力預(yù)壓，可以控制好每層土石填筑厚度，同時(shí)消除土石料的變形，使土石料的密度達(dá)到最大，填筑完成后減少壩體的沉降。

3.5 質(zhì)量控制和檢查

質(zhì)量的控制和檢查分為兩部分，分別為料場(chǎng)的質(zhì)量控制和檢查。首先對(duì)土料場(chǎng)應(yīng)經(jīng)常檢查，檢查的部分包括所取土料的土質(zhì)一般情況、土料的日常含水量、土塊的大小和砂石料的顆粒級(jí)配等，通過(guò)這檢查，首先看看這些土料是否符合上壩要求。其次，對(duì)壩面的質(zhì)量控制還要進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。對(duì)含水量的大小、鋪土的厚度、、土塊的大小、壓實(shí)后的干容重分別進(jìn)行檢查，在檢查的同時(shí)提出質(zhì)量控制措施，提出改進(jìn)意見(jiàn)、其中要著重檢查含水量和干容重。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水利工程建設(shè)施工中，土石壩工程技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了工程建設(shè)的順利完成，其在施工方面及經(jīng)濟(jì)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在水利工程中受到越來(lái)越多的重視。在水利工程的建設(shè)中，應(yīng)充分考慮到土石壩的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，結(jié)合水利工程建設(shè)的要求，不斷加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)的研究，確保施工的安全和土石壩的質(zhì)量安全，科學(xué)施工，保證水利建設(shè)的實(shí)用性、科學(xué)性、合理性。

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