淺析土石壩施工技術

摘 要：在水利工程中，土石壩是一種非常重要的水利設施，應用的范圍非常廣泛，并且具有施工簡單、成本較低等優點。顧名思義，土石壩的主要原料為土石，因此取材十分便利，施工技術也相對簡單。文章對土石壩的分類、優缺點和常見的幾種施工技術進行了深入細致地分析和探討，以期為相關人士提供參考和借鑒。

關鍵詞：土石壩；顯著特點；施工工藝

土石壩是擋水壩的一種，通過多種方法堆筑而成，通常采用的方法有碾壓、拋填等，所采用的原料則以石料、土料或者混合料為主。而根據所選用的原材料，可以將土石壩分為三種類型，即堆石壩、土壩和混合壩。土石壩對于壩基的地質條件要求較低，取材方便、價格低廉，而且壩的結構并不復雜，所以施工較為方便。隨著大型高效施工設備的使用，以及施工人數的減少，新材料的選用，防滲結構的優化，使施工所需費用大幅度降低，施工工期逐漸縮短。由此可知，土石壩具有十分廣闊的發展前景，目前已經獲得了十分廣泛的應用，隨著科學技術的發展，土石壩的施工工藝也獲得了改進和提高，在高土石壩和中低壩的建設中，土石壩工藝發揮了重要的作用。與混凝土壩相比，當前世界各國興建的土石壩，其高度和數量都有著其獨特的優點和優勢。尤其是近年來興起的混凝土面板堆石壩，其競爭力很強，施工周期短、經濟性更高，所采用的石壩施工工藝也受到了業內人士的普遍關注。

1 土石壩的分類

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。根據施工方法的不同，土石壩可分為充填式土石壩、碾壓式土石壩、定向爆破堆石壩和水中填土壩等。根據土石壩壩高的不同，土石壩可分為低壩、中壩和高壩。

2 土石壩的優點和缺點

2.1 土石壩的優點

土石是土石壩施工所需的主要材料，具有取材方便的優點，并可以節省其他的建筑材料，如水泥、鋼材、木材等，在節省資源的同時，也大大降低了施工材料的運輸費用。土石壩的結構相對簡單，因此維修也較為方便，擴建及加高施工都十分便捷。壩身對于地基的要求不高，適應變形的能力很強，屬于土石散粒體結構。土石壩施工所采用的技術也很簡單，工序不多，施工所需時間短，有利于實現組合機械的快速施工。

2.2 土石壩的缺點

壩頂不具有溢洪功能，一般要另設溢洪道（洞）；在施工導流方面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

壩體的施工質量、所需的投資和工期，同料場的規劃及使用有著密切的聯系，因此，在土石壩施工過程中，應合理地規劃和使用料場，進而實現保護生態環境、推動國民經濟發展的重要作用。在施工前做好相應的準備工作，進行全方位的設計和規劃。

在對料場進行設計和規劃時，應根據壩體總方量來進行布置，使料場的布置能夠滿足需要，并且必須滿足最大上壩強度。合理利用建筑物基礎開挖渣料，降低能源消耗。具體的講，料場的布置主要體現在時間、空間、質和量的規劃。時間規劃是指根據壩體填筑部位變化情況和施工強度來布置料場。空間規劃是指合理選擇和布置料場的高程和位置。質與量的規劃是指充分了解地質成因、儲量、產狀、物理力學指標、埋深等參數，從而科學地確定料場的地址。

3.2 土石料加工

3.2.1 土料加工

土料工程的性能，受到很多因素的影響，而水的因素則起到很大的作用，尤其是對于粘土顆粒來說，其表面積大，顆粒小，具有很強的親水性。在填筑壓實階段，存在最優含水率的問題，對于清除不合格料和表層后的土料，應嚴格控制其含水率，根據相關的規范，嚴格地進行水分調節處理，從而使含水率達到標準。通常可以采用兩種方法來對土料含水量進行調節，一種是在挖裝運卸的過程中，充分運用烘烤、翻曬、自然蒸發以及摻料的方式，使土料含水量降低。另外一種是開挖裝料以及運輸的過程中，在料場和料堆加水，從而使土料含水量降低。對于超徑石含量較少的礫質土，通常先在料場中初步清除超徑石，采用的設備為裝耙的堆土機，接下來在壩體填筑面填筑平整時進一步清除。而對于超徑石含量較多的礫質土，可以從高坡下料，使粗、細物料分離，從而將粗粒徑清除，也可以使用篩子裝置進行篩除。

3.2.2 砂礫石料和堆石料開采

根據開采位置來劃分，可以將砂礫石料開采分為水下和陸上開采兩種方式。對于塊石料的開采，開采方法通常選為深孔梯度爆破，并且作業方式應為流水作業，多工作面。而機械破碎法和淺孔破碎法則是處理超徑塊石料的主要方法。

3.2.3 土石料開挖運輸

隨著科技的進步，料場開挖、運輸等土石壩施工的工序，都可以通過現代化的工程機械來完成，極大地提高了生產的效率，即所謂的綜合機械化施工。在規模較大的土石壩施工中，如高土石壩的施工，綜合機械化施工的應用，不僅提高了土石壩工程建設的速度，同時還在很大程度上提高了機械化的水平，施工技術也獲得了改進和提高。

在土石壩施工中，可以選擇和采用的運輸方案有很多種，應根據工程的實際情況合理選用，充分發揮機械利用率，合理利用地形的有利條件，使壩料的運轉次數減少、壩料的鋪筑方法和設備保持一致，并在此基礎上進行統籌規劃和布置。

3.3 填筑施工

首先，土石壩的壩面作業需制定合理的施工組織規劃，因為壩面作業所采用的機械設備較多，涉及很多工種，工作面相對狹窄，工序多。此外，流水線作業是土石壩壩面作業的主要方式，采用這種方式能夠有效保障施工的進度，減少壩面施工中的干擾因素。具體施工時，應對壩面進行分段，所采用的依據是施工工序的數目，并組織專業的施工人員開展施工。

其次，平起填筑施工在土石壩施工中獲得了廣泛的應用，不僅能夠提高填筑的質量，還減少了對施工質量造成不良影響的一些工序，適用于大機械化的施工。此外，該種方法還有利于在繼續填筑時，對進入防滲料區的道路進行填筑，并能夠均衡壩體的施工強度，使料界偏差減小。先砂后土在反濾過渡料和防滲土料填筑的施工中較為普遍采用，這是因為采用先砂后土的方法有利于邊界的控制，還能夠使施工進度加快。

最后，控制好每層土石填筑的厚度，一般在10米和20米之間，對土石壩進行分層強夯。為了避免土石料發生變形，使土石料密度增加，應采用大能量的夯擊動力預壓。鋪筑和夯實都應分層進行，填筑新的土石層后重新進行夯擊，最終使壩體的高度滿足設計和使用需求。對于夯擊動力能量和土石的填筑厚度進行嚴格的控制，降低工程造價，減少施工所需的工程量，盡可能地增加土石料的密度，從而使壩體的沉降顯著減少。

4 結束語

土石壩施工技術被廣泛的運用到水利工程建設中，在土石壩的施工過程中， 應認真參照有關執行規程規章的具體內容，采用科學合理的施工方法與技術，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]應忠卿，吳連生.SJ4-500 型深攪鉆機的技術性能、施工工藝及生產試驗情況簡介[J].地質裝備，2001（3）.

[2]張正祿.工程的變形分析與預報方法研究進展[J].測繪信息與工程，2002（5）.

[3]趙勇，武宗亮，李金廣.在水利施工中土石壩施工技術的運用[J].城市建設理論研究（電子版），2015（11）.

[4]邢海鵬.關于水利工程土石壩施工技術的闡述[J].科技傳播，2014（17）.