水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)

茍海文

（寧夏水利水電工程局有限公司，寧夏 銀川 750000）

一、土石壩的概述

（一）土石壩的結(jié)構(gòu)類型

土石壩是通過碾壓、傾倒和填充局部材料（例如局部石頭、土壤和混合物）而形成的蓄水壩，其剖面和構(gòu)造見圖1。如果壩體的材料主要由泥土、沙子和礫石組成，則稱其為土石壩。當(dāng)它主要由礫石、鵝卵石和爆破石頭組成時(shí)，它被稱為石壩。當(dāng)土石壩的高度小于30m，稱為低壩。當(dāng)高度為30～70m，稱為中等水壩。當(dāng)高度大于70m，稱為高壩。依據(jù)工程實(shí)踐，土石壩的工藝可以分為夯實(shí)碾壓、填筑和土石噴射土石壩。碾壓土石壩是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的類型。

圖1 土石壩的剖面和構(gòu)造圖

（二）土石壩的優(yōu)缺點(diǎn)分析

1.優(yōu)勢(shì)分析

土石壩出現(xiàn)時(shí)間較早，我國(guó)古代就已經(jīng)在應(yīng)用，見證了我國(guó)歷史的長(zhǎng)期發(fā)展與演變。土石壩施工技術(shù)因?yàn)槿〔暮?jiǎn)單，可以在各地進(jìn)行建設(shè)，這對(duì)于水利水電項(xiàng)目的選址具有重要意義。同時(shí)因?yàn)槭褂昧水?dāng)?shù)夭牧?，也大大降低了建筑材料的運(yùn)輸成本。土石壩施工工藝簡(jiǎn)便，具有較強(qiáng)的可操作性，對(duì)于大壩獲取的擴(kuò)改建也具有很好的便捷性。它可以適應(yīng)不同的地形和地質(zhì)條件，并且可以很好地適應(yīng)變形。它屬于土石方大體積結(jié)構(gòu)，是一種用于建筑的技術(shù)，工藝操作簡(jiǎn)單，施工適用性強(qiáng)。新的技術(shù)與新的機(jī)械的投入使用已經(jīng)大大提高了土石壩施工質(zhì)量與工期，同時(shí)也對(duì)后期的驗(yàn)收與使用過程提供了保障。

2.缺點(diǎn)分析

盡管土石壩的優(yōu)勢(shì)更為明顯，但也在很多方面存在不足。第一，土石壩應(yīng)用的材料整體性和黏合性相對(duì)較差，這就對(duì)其整體性的控制提出了更高的要求，也會(huì)因?yàn)樽匀画h(huán)境的情況對(duì)壩體造成一定的威脅。第二，土壤材料的回填受到氣候的強(qiáng)烈影響，其結(jié)果是涂料的粘度逐漸消失。在雨、風(fēng)、雪等自然天氣的影響和侵蝕下，經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)間，壩體的土壤和巖石逐漸散開。淤泥的形成使清潔變得困難。第三，土石壩的壩頂不讓水通過，必須建立溢流來排干潮汐。最后，土石壩也較易出現(xiàn)滲漏的問題，需要在工程中有所關(guān)注。

二、土石壩的施工要點(diǎn)分析

（一）對(duì)于施工物料的存放管理

為了確保工程的整體質(zhì)量，需要保證材料在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中的質(zhì)量控制，這也是前期準(zhǔn)備工作的重要因素，是一個(gè)非常關(guān)鍵的工作環(huán)節(jié)，應(yīng)得到有關(guān)部門和建筑公司的高度重視。巖壩建材儲(chǔ)藏區(qū)的設(shè)計(jì)與實(shí)施會(huì)不斷影響現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)展，所以應(yīng)該因地制宜，制定有針對(duì)性的施工方案，按照施工和設(shè)計(jì)要求布置材料存放區(qū)域，保證材料的便捷使用與安全存放。此外，建材的力學(xué)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量等方面的指標(biāo)都對(duì)物料管理起到關(guān)鍵作用，應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的抽樣檢測(cè)頻率，保證土石壩使用材料的合格，這對(duì)于其最終驗(yàn)收與使用質(zhì)量具有重要的作用。

（二）大壩基礎(chǔ)和岸坡的處理

清理過程十分重要，需要對(duì)岸坡的垃圾進(jìn)行及時(shí)清理。通常情況下，垃圾主要由樹枝、草坪、雜物和相關(guān)建筑廢物等組成，不斷提升洞內(nèi)處理工藝。在一些情況下，可以使用一般混凝土進(jìn)行填筑?；炷撂钪^程要合理，在目前主要使用分層的方法，這樣可以保證處理深層構(gòu)件。使用的回填材料必須是礫石。深水和深槽必須手動(dòng)清潔。如果無法清洗，則可以通過機(jī)器清洗，分層回填并最終壓實(shí)。

（三）填筑施工作業(yè)

填筑施工作業(yè)主要涉及攤鋪、壓實(shí)、質(zhì)量檢查及其他相關(guān)過程。在開始之前，必須進(jìn)行實(shí)際準(zhǔn)備，以確保根據(jù)每個(gè)施工過程的各種特征高質(zhì)量完成填充。在工程實(shí)踐中，一般使用土與砂子進(jìn)行回填，這可以縮短施工工期，同時(shí)對(duì)于高質(zhì)量完成施工工藝具有重要作用。同時(shí)，高水平機(jī)械的引進(jìn)也是提升施工質(zhì)量與效率的重要因素。分層填筑是目前常用的施工工藝手段，該過程可以有效地確保土壤和巖石填充物的實(shí)際厚度和密度，使用功率較低的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行預(yù)壓縮，然后使用功率較高的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行再壓縮。由于土石壩施工工藝相對(duì)比較復(fù)雜，在工程進(jìn)行中需要引進(jìn)大量的先進(jìn)機(jī)械。很多項(xiàng)目因?yàn)榈刭|(zhì)條件影響或者是工作面窄，有多種施工方案可以選擇。確保只有進(jìn)行充分的準(zhǔn)備并設(shè)計(jì)合理的施工計(jì)劃，這對(duì)于保證土石壩施工質(zhì)量具有重要作用。通過先進(jìn)的施工組織技術(shù)如流水施工等，提升現(xiàn)場(chǎng)施工組織水平，加快工程進(jìn)度，保證工程在有效工期內(nèi)高質(zhì)量實(shí)施。在具體施工過程中，應(yīng)將壩面分為若干部分，并應(yīng)依據(jù)工程實(shí)際組織專業(yè)力量全力進(jìn)行工程施工。為了提升工程質(zhì)量、成本、工期等方面的問題，可以使用不透水土方的工藝進(jìn)行施工，同時(shí)重點(diǎn)控制工藝要點(diǎn)，注重施工方法對(duì)土壤和沙土進(jìn)行平整。推土機(jī)是工程中使用的主要設(shè)備，對(duì)工程質(zhì)量和進(jìn)度都有很大的影響。通常，可以使用反向方法來有效地分離和減少材料并保證壓實(shí)度，當(dāng)工程實(shí)踐需要加快施工進(jìn)度時(shí)，可以使用混合鋪料的工藝，按照工程計(jì)劃嚴(yán)格實(shí)施。

（四）土石料的運(yùn)輸和加工

水利水電工程土石壩的建設(shè)是整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的重要組成部分。土石料很小，黏土顆粒親水性很強(qiáng)，表面積很大。在土石壩建設(shè)期間，必須嚴(yán)格控制黏土顆粒的實(shí)際含水量，以確保含水量在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。通常，使用烘烤、日曬、自然蒸發(fā)和摻合料來控制材料的含水率。應(yīng)用高水平機(jī)械對(duì)施工平臺(tái)進(jìn)行施工?，F(xiàn)代水利水電工程對(duì)于高水平技術(shù)有很高的要求，這樣就可以有針對(duì)性解決工程中的問題，提升水利土石壩整體質(zhì)量。

（五）土石方壓實(shí)

土石壩施工不僅要有新技術(shù)的應(yīng)用，還要重視土石方的壓實(shí)等方面的工藝，這決定著土石壩工程的最終質(zhì)量。為了施工工藝能夠保證壩體穩(wěn)定與整體性以及巖石壩的總滲透能力和粘結(jié)率，必須注意巖石材料的整體壓實(shí)。當(dāng)土方的密度提高，壩體的摩擦力也會(huì)提高，同時(shí)也會(huì)增加其防滲性能。土方本身就能夠進(jìn)行較好的壓實(shí)，具有很好的可塑性。土壤材料本身的水分含量和顆粒的組合也對(duì)土壤材料的壓實(shí)度有很大的影響。還必須注意土石材料的厚度，需要對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行合理控制。如果內(nèi)部出現(xiàn)了較多的空隙，這樣對(duì)于地質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)含量就會(huì)出現(xiàn)變化，對(duì)于土石方壓實(shí)工作會(huì)造成影響。因此，必須嚴(yán)格控制土壤水分和影響因素。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，壓實(shí)共有三種基本類型 ：輥壓實(shí)，夯實(shí)和振動(dòng)。常用的土壤和巖石壓實(shí)機(jī)包括爪式壓路機(jī)、充氣輪胎壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)和壓實(shí)機(jī)。在壓實(shí)土石材料時(shí)，應(yīng)控制每一層堆石的厚度和夯擊力的能量，以便可以顯著提高壩體的密度以及壩材料的強(qiáng)度和模量。

三、土石壩施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

（一）施工現(xiàn)狀分析

在大壩建設(shè)的現(xiàn)階段，土石壩能有效縮短工期，這對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)和使用都有積極意義。所以土石壩已經(jīng)成為我國(guó)水利水電項(xiàng)目最常見的工程方式。此外，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，對(duì)水利水電項(xiàng)目的總體要求越來越高，對(duì)施工也提出了更高的要求。施工單位要在分析工程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有針對(duì)性的控制，控制每個(gè)工藝過程。施工前必須做好科學(xué)的準(zhǔn)備，通過不同方案比對(duì)選取技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能最佳的方案，對(duì)于提高工程質(zhì)量具有重要作用。在嚴(yán)格操作規(guī)程的前提下，才能充分保證水利水電工程的實(shí)際價(jià)值得到體現(xiàn)。在工程施工中，需要注意防滲漏的問題，對(duì)于保證土石壩整體質(zhì)量具有積極作用。

（二）施工工藝的優(yōu)化發(fā)展分析

通過以上論述，我國(guó)水利水電土石壩項(xiàng)目越來越多的付諸實(shí)踐，同時(shí)土石壩的技術(shù)也通過實(shí)踐不斷進(jìn)行創(chuàng)新改善，獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在土石壩的建設(shè)中，必須嚴(yán)格采用與控制含水量和壓實(shí)建筑材料有關(guān)的新工藝。對(duì)比傳統(tǒng)工藝，可以實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的快速提升，同時(shí)有效保證工程質(zhì)量、成本、工期等方面的目標(biāo)。因此，施工單位必須注意土石壩施工的整體質(zhì)量，以減少施工時(shí)間，確保工程的強(qiáng)度和質(zhì)量。施工公司必須不斷引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，不斷提高施工工藝水平，才能保證施工的不斷進(jìn)步。通過使用現(xiàn)代建筑機(jī)械，可以在一定程度上有效降低建筑成本，同時(shí)對(duì)于精細(xì)化管理具有重要意義，隨著水利技術(shù)的不斷進(jìn)步，土石壩技術(shù)也取得了很大進(jìn)步。在未來的水利水電工程發(fā)展中，新型建材的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，有效解決了傳統(tǒng)建材應(yīng)用過程中的問題。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)正處于一個(gè)快速發(fā)展的新時(shí)期、新階段，在促進(jìn)了我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，也為不同專業(yè)的建設(shè)工程創(chuàng)造了良好的建設(shè)基礎(chǔ)。水利水電工程也在發(fā)生著快速的變化，土石壩作為一種常見的大壩類型，其建材可在附近采購(gòu)，地質(zhì)條件和水文環(huán)境要求較低，總體效果較簡(jiǎn)單，施工縫不復(fù)雜，可有效減少施工時(shí)間，降低成本，確保項(xiàng)目的穩(wěn)步進(jìn)行。在水利水電工程土石壩的建設(shè)中，有關(guān)建設(shè)公司必須選取高水平機(jī)械設(shè)備，重點(diǎn)對(duì)施工工藝進(jìn)行有效控制，同時(shí)采取有效的成本控制手段，實(shí)現(xiàn)工程的可持續(xù)發(fā)展。