碾壓土石壩施工工藝與質(zhì)量控制

周貴明（湖南省沅陵縣水利電力勘測設(shè)計(jì)室，湖南沅陵419600）

碾壓土石壩施工工藝與質(zhì)量控制

周貴明（湖南省沅陵縣水利電力勘測設(shè)計(jì)室，湖南沅陵419600）

土石壩施工技術(shù)是水利水電工程施工中較為常見的一類施工技術(shù)，具有施工工藝簡單、維護(hù)便利、施工成本低等優(yōu)勢，目前已獲得了十分廣泛的應(yīng)用。此背景下，本文首先分析了土石壩相關(guān)內(nèi)容，其次對(duì)碾壓土石壩施工工藝與質(zhì)量控制進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以供參考。

碾壓土石壩施工；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

1　引言

土石壩是一種由土料與石料共同組成的大壩，其具有結(jié)構(gòu)簡單、施工便利、成本低等優(yōu)勢，得到了施工單位的大力推廣與應(yīng)用。近年來，隨著科技的迅速發(fā)展，大量機(jī)械化設(shè)備也被應(yīng)用于土石壩施工中，不僅提升了施工效率，縮短了施工工期，還可進(jìn)一步優(yōu)化壩體防滲結(jié)構(gòu)，從而確保土石壩施工質(zhì)量。針對(duì)此，為了從整體上確保大壩施工質(zhì)量，提升其運(yùn)行可靠性，必須不斷提升土石壩施工技術(shù)水平，這就需要對(duì)其進(jìn)行不斷深入的研究，及時(shí)解決施工中存在的問題，促進(jìn)我國建筑業(yè)的良好發(fā)展。

2　土石壩概述

就當(dāng)前情況來看，土石壩在近年來的壩工建設(shè)中使用的頻率越來越高，土石壩主要是指采用碾壓與拋填等方式，選取當(dāng)?shù)氐耐亮稀⑹吓c混合料堆筑而成的擋水壩，其對(duì)壩基地質(zhì)的條件要求較低。目前，土石壩是世界大壩工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型，在我國所占的比例已高于90%。土石壩技術(shù)可以充分利用挖掘出的土料和石料，大大減少了對(duì)其他建筑材料的使用，有效地節(jié)約了資源，從而大幅降低施工的成本。同時(shí)，在工程施工中，通過土石壩技術(shù)的應(yīng)用，由于其施工較便捷，可以有效提高施工速度。此外，土石壩施工技術(shù)操作較簡單，施工人員在進(jìn)行操作的過程中也更加方便，能夠有效保證施工質(zhì)量。在施工完成之后，后期的養(yǎng)護(hù)和維修也較為方便。圖1為當(dāng)前使用較為廣泛的土石壩類型示意圖。

3　碾壓土石壩施工工藝與質(zhì)量控制

3.1壩基處理

3.1.1一般要求

①具備充足的強(qiáng)度，以承受壩體的壓力。②具備充足的整體性與均勻性，以更好的滿足壩基抗滑穩(wěn)定要求，并且減少不均勻沉陷問題發(fā)生幾率。③具備充足的抗?jié)B性能，以達(dá)到滲透穩(wěn)定性要求。④具備充足的耐久性能，以避免巖體性質(zhì)在水的長期作用下發(fā)生惡化的情況。⑤確保靜力與動(dòng)力的穩(wěn)定性，以確保壩體運(yùn)行安全與經(jīng)濟(jì)效益。

圖1　土石壩的類型

3.1.2壩基處理

壩基處理通常包括開挖、加固與壩基面處理三方面內(nèi)容。由于壩基處理對(duì)滲流控制、穩(wěn)定性與變形等方面的要求，對(duì)于不同的地基地質(zhì)情況，應(yīng)采取適宜的側(cè)重點(diǎn)。針對(duì)砂礫石壩基，應(yīng)當(dāng)先對(duì)砂礫石的平面分布與空間分布的實(shí)際情況，以及滲透系數(shù)等物理指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的了解，如果項(xiàng)目處于地震區(qū)域，還應(yīng)當(dāng)掌握標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)、剪切波速等指標(biāo)。

3.2壩體施工

土石壩填筑施工一般包括土石料的開采、運(yùn)輸、上壩壓實(shí)等工作，壩體填筑一般涉及卸料鋪土、平土、灑水、壓實(shí)和質(zhì)檢等工序。碾壓是土石壩施工中最為關(guān)鍵的一道工序，只有通過壓實(shí)操作，還能夠使得松散合格的土石料滿足設(shè)計(jì)干容重的要求，并形成密實(shí)的壩體，使得土料的力學(xué)、滲透性指標(biāo)等均能夠滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，以發(fā)揮防滲擋水的效果。壩體的鋪土壓實(shí)操作不僅需要依據(jù)土料的性質(zhì)選用正確的壓實(shí)機(jī)具，還需要通過碾壓試驗(yàn)明確合理的土料的含水量、鋪土厚度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)。

3.2.1壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

土石壩的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求通過試驗(yàn)提出，對(duì)于黏性土，在工程施工現(xiàn)場中，應(yīng)當(dāng)以干容重為壓實(shí)指標(biāo)，對(duì)填方質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的控制；而對(duì)于非黏性土，則應(yīng)當(dāng)以相對(duì)密度為壓實(shí)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.2.2碾壓試驗(yàn)

工程建設(shè)現(xiàn)場的碾壓試驗(yàn)操作是土石壩施工中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)措施，一般根據(jù)已經(jīng)選定的壓實(shí)機(jī)械確定實(shí)際鋪土厚度、碾壓遍數(shù)與含水量，當(dāng)料場出現(xiàn)一定的變化時(shí)，應(yīng)當(dāng)重新試驗(yàn)，然后再明確相關(guān)參數(shù)。碾壓試驗(yàn)通常采用淘汰法進(jìn)行，在具體試驗(yàn)過程中，每次變動(dòng)一個(gè)參數(shù)，固定其他參數(shù)，通過試驗(yàn)，能夠明確該參數(shù)的適宜值。在完成各項(xiàng)參數(shù)的選擇之后，應(yīng)當(dāng)采用選定的參數(shù)進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。此外，還需要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定土料的選擇、鋪土的厚度與壓實(shí)遍數(shù)。

3.2.3卸料與鋪料

卸料與鋪料操作可通過進(jìn)占法、后退法與綜合法進(jìn)行，在實(shí)際施工中，一般采用進(jìn)占法。進(jìn)占法鋪料層厚，容易控制，表面容易平整，壓實(shí)設(shè)備工作條件較好。此外，鋪料作業(yè)通常采用推土機(jī)進(jìn)行，土石料隨卸隨鋪，為確保設(shè)計(jì)的鋪料厚度，應(yīng)當(dāng)沿著平行壩軸線的方向進(jìn)行。

3.2.4灑水

當(dāng)黏性土料的含水量相對(duì)較低時(shí)，應(yīng)當(dāng)在料場添加適量的水，如果需要在壩面處加水，應(yīng)當(dāng)盡量做到“少、勤、勻”，以確保壓實(shí)效果。對(duì)于非黏性土料，為了避免其運(yùn)輸過程中出現(xiàn)脫水過量的現(xiàn)象，加水應(yīng)盡量在壩面進(jìn)行。

3.2.5壓實(shí)

①壓實(shí)機(jī)械：在進(jìn)行壓實(shí)機(jī)械的選用時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)壓實(shí)指標(biāo)、施工強(qiáng)度等多方面因素進(jìn)行綜合考慮，可選用羊角碾、氣胎碾、振動(dòng)碾等。②壓實(shí)方法：在工程實(shí)際施工過程中，通過碾壓法的應(yīng)用，可避免或是減少欠壓或超壓，通常采用進(jìn)退錯(cuò)距法、圈轉(zhuǎn)套壓法進(jìn)行。對(duì)于碾壓具體遍數(shù)與碾壓的速度，應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程施工現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)的結(jié)果確定。當(dāng)前多采用進(jìn)退錯(cuò)距法，但為了避免漏壓，應(yīng)當(dāng)在碾壓帶的兩側(cè)先往復(fù)壓夠遍數(shù)，再進(jìn)行錯(cuò)距碾壓，錯(cuò)距寬度b（m）可按照以下公式計(jì)算：

式中：B-碾滾凈寬，m；n-設(shè)計(jì)碾壓遍數(shù)。

3.3碾壓式土石壩施工質(zhì)量控制

3.3.1技術(shù)交底

通常情況下，技術(shù)交底是施工組織設(shè)計(jì)與施工方案的具體化體現(xiàn)，施工技術(shù)交底的內(nèi)容必須具備可行性與操作性特征，是最基層的技術(shù)與管理交底活動(dòng)。作業(yè)交底的內(nèi)容包括作業(yè)范圍、施工依據(jù)、作業(yè)程序、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要領(lǐng)、質(zhì)量目標(biāo)等，以保證基層施工作業(yè)人員熟悉技術(shù)交底的內(nèi)容，做到責(zé)任清楚、崗位清楚。

3.3.2鋪土整平

運(yùn)土車將土料卸至指定位置后，采用推土機(jī)進(jìn)行攤鋪。按碾壓試驗(yàn)結(jié)果確定的厚度鋪料、整平是保證壓實(shí)質(zhì)量的關(guān)鍵。鋪土前對(duì)作業(yè)面進(jìn)行拉毛處理，拉毛深度控制在，以利于層間結(jié)合，鋪土采用平行壩軸線進(jìn)行，鋪土厚度要均勻，對(duì)超出厚度的部分要進(jìn)行處理。超徑不合格的料塊應(yīng)打碎，剔除雜物。鋪土采用進(jìn)占法施工，避免在已壓實(shí)土層上行駛，造成超壓，引起剪力破壞。鋪土?xí)r保證上壩土料的均勻性，上壩的土料與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)土樣物理性能一致是保證壓實(shí)質(zhì)量的前提，否則將會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度檢測結(jié)果大于或小于設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象發(fā)生。

3.3.3壓實(shí)度檢測

設(shè)計(jì)最大干密度應(yīng)當(dāng)由標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)最大干密度×壓實(shí)度求得。壩體壓實(shí)檢查次數(shù)必須嚴(yán)格按照 《碾壓式土石壩施工規(guī)范》進(jìn)行，壩體壓實(shí)抽樣檢査內(nèi)容如下：①檢測位置的選擇：通長壩段內(nèi)均勻分布，個(gè)別點(diǎn)位選擇在與岸坡、建筑物相接部位，適當(dāng)可選擇增加點(diǎn)數(shù)要求。②檢測點(diǎn)的要求：密度檢測時(shí)，若采用環(huán)刀，應(yīng)取壓實(shí)層的下部；若采用挖坑灌砂或灌水法，試坑應(yīng)挖至層間接合面，試坑直徑應(yīng)滿足規(guī)范要求。取樣過程中嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，嚴(yán)格控制人的行為因素。取樣點(diǎn)應(yīng)具有代表性，否則檢測結(jié)果將不具有真實(shí)性、準(zhǔn)確性，不能真實(shí)反映實(shí)體質(zhì)量。

4　結(jié)語

綜上所述，在水利水電工程施工中，土石壩因其施工便捷、速度快等優(yōu)勢得到了十分廣泛的應(yīng)用。為了確保土石壩工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量與水平，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)水利水電工程的具體情況確定土石壩運(yùn)用的必要性，然后依據(jù)實(shí)際施工環(huán)境，制定科學(xué)的施工方法，采取合理的施工技術(shù)，保證土石壩施工滿足工程設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)要求，從而提升水利水電工程整體質(zhì)量水平。

［1］沈 明，郭演昭，曾濤濤.水利水電施工中筑壩工程的關(guān)鍵技術(shù)［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（05）：90～92.

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［3］曾凡杜.土石壩快速施工綜合技術(shù)在竹銀水庫中的應(yīng)用［J］.水利水電科技進(jìn)展，2013（02）：68～72.

TV641.21

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2095-2066（2016）26-0085-02

2016-8-26

周貴明（1979-），男，工程師，本科，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。