試析碾壓式土石壩施工技術要點

楊昌斌

【摘 要】在水利工程施工中，碾壓式土石壩工程因就地取材方便，施工簡便，對施工區(qū)域地質(zhì)要求低，且成本相對其他壩型，造價相對便宜，成為水利工程施工中選擇最多的一種壩型。本文對碾壓式土石壩施工技術及其質(zhì)量控制要點進行探討分析，希望能夠給同行們提供一些有益的參考和借鑒。

【關鍵詞】水利工程；土石壩；碾壓式施工；技術要點

土石壩成本較低，運用廣泛且發(fā)展速度較快，而且其材料組成較簡單，一般為取材地的土、石料等，有效的降低了施工成本和建設過程中遠途運輸?shù)臋C率。其施工方法一般有碾壓式、沖填式、定向爆破堆等，技術和結構較簡單，易于操作、維修、擴建等。同時，由于土石壩壩身主要由土石散粒組成，適應性較高，變形影響較小，可以更好的保證其整體的使用壽命。下面將探討碾壓式土石壩填筑施工技術以及質(zhì)量管理措施。

一、碾壓式土石壩概況

土石壩又稱當?shù)夭牧蠅?，所需土石料一般就地開采，同時還可充分利用各種開挖料，且具有對基礎要求低、適應基礎變形強的特點，根據(jù)填筑施工方法，一般可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水力沖填壩、水中填土壩及砌石壩幾種，其中拋填式堆石壩目前基本不用，定向爆破堆石壩存在著后期沉降大、不能在壩內(nèi)埋設原型觀測設備等不足，目前也用的很少，水力沖填壩、水中填土主要用在特殊地區(qū)的壩高較低的中小型工程，砌石壩嚴格說應屬于圬工壩類，目前廣泛運用的是薄層鋪筑并分層壓實的碾壓式土石壩。

碾壓式土石壩是指將土石料用分層碾壓的方法建成的壩。碾壓土石壩施工簡便，易滿足質(zhì)量要求，世界上絕大多數(shù)土石壩均為碾壓土石壩。采用土、砂、砂礫石、卵石、塊石、風化巖等材料分層填筑并壓實而成的土石壩。根據(jù)土石壩采用的防滲體形式可以分為均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和非土質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩三種。

二、碾壓式土石壩施工技術要點

2.1料場的規(guī)劃布置

為了使得料場的布置更加科學合理，需要注意：一是，要準確制定料場的方位和高度，而且要對料場的空間分布做好科學的規(guī)劃以充分利用料場空間；二是，要將物理力學中的專業(yè)知識與施工所用的材料兩者之間相互結合，通過將理論和實際結合來實現(xiàn)料場規(guī)劃的科學性和合理性以滿足相關的行業(yè)要求；三是，要將料場和施工強度以及壩體填筑部位三者之間的相互作用作為考慮的重點問題，以便處理好三者之間的關系。

2.2土石料的加工

土石壩施工所用的土石料含水率需要進行合理的控制，以確保合格料在填筑壓實時含水率在最優(yōu)含水率±2%左右?？梢酝ㄟ^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。在大、中型水利工程土石壩的施工建設過程中，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和先進的機械化水平，可以加快水利工程土石壩的建設速度，實現(xiàn)現(xiàn)代化綜合高技術、高水平機械施工，保證水利工程土石壩施工質(zhì)量。

2.3壓實土料

土石料的壓實，是土石壩施工質(zhì)量的關鍵。壓實效果受到土料顆粒粗細組成的影響，顆粒愈細，空隙比就愈大。我國常用的壩體壓實機械主要有羊角碾、氣胎碾、振動碾等。羊角碾主要應用在黏性材料的壓實，將羊角插入到材料中，使其底部和上部的黏性材料都受到壓實，且羊角碾能對表面的土層進行翻松，簡化施工程序，也有助于材料的級配與含水量達到較均勻的狀態(tài)。氣胎碾既可以應用于黏性材料也可以應用于非黏性材料的壓實。振動碾則是運用碾重靜壓和振動力對材料進行壓實，其可使用的范圍較大。

2.4心墻的填筑

心墻的填筑需要與碾壓壩的軸線平行，填料的寬度主要包括了心墻兩側的反濾料的寬度。其次，料場的開采一般采用的是挖掘機的開采、自卸汽車的運輸、人工進行粉碎、人工進行平整等，鋪土前需要刨錨壓實的結合面，之后還要灑水進行濕潤。心墻必須同上、下游的反濾料以及壩殼進行料平起的填筑。為了便于進行施工，壩體料和反濾料以及心墻材料一般采用2m至5m寬的過渡帶使其與心墻填筑面能夠保持同等高度，這樣就有利于混合并碾壓心墻材料，同時，心墻的碾壓與鋪筑必須連續(xù)的進行。

2.5壩面的處理

壩面的施工是確保壩體整體質(zhì)量的核心部分，應該嚴格檢查各個工序的完成進度。因此，這就要求在進行粘土的鋪料時要與壓實同時、連續(xù)進行；上層的土料應該與下層嚴格壓實，并且在刨毛之后灑水進行鋪填；粘土的灑水應該少、勻、勤，目的則是為了確保壓實的效果；卸料應該盡量采取進占法進行退鋪；鋪料保持均勻，大的土塊必須打碎；上下游之間保持1～2%左右的坡度，便于排除在施工期間降落的雨水；壓實過程必須按照次序有序的進行，不要過壓、欠壓、漏壓；碾壓的機械要平行于壩軸線，利用進退以及錯距的方式進行開行；分段進行碾壓時，順時針碾壓的方向搭接的長度不應該小于0.3至0.5米。汽車需要穿越的反濾層在進入之后的防滲體需要設立專用的“路口”。

三、碾壓式土石壩施工質(zhì)量控制

3.1準備過程的質(zhì)量要求

壩體的填筑材料所包括的物理、化學特性、力學原理等指標需要嚴格控制，比如粘土內(nèi)粘粒的含量、含水量、塑性的指數(shù)、滲透的系數(shù)及塊石、沙礫的密度、形狀和級配等，這些是關系土石壩的質(zhì)量的一些決定性的因素；施工準備的階段，須對設計的料源、料場進行比較詳細的勘察，利用現(xiàn)場的取樣以及第三方實驗等來確認質(zhì)量能否滿足施工的要求；之后借助現(xiàn)場的測量來標定開采的范圍，還要核實具體數(shù)量來確定是否可以滿足壩體的填筑需要等。壩料的碾壓試驗一般選擇收斂法也就是淘汰法，就是便于在滿足施工規(guī)范的前提條件下，盡量減少試驗的數(shù)量，進而提高效率。試驗的場地的大小、數(shù)量都要負荷碾壓實驗的規(guī)范以及要求，碾壓的試驗成果要達到標準并且具有一定的實際意義。

3.2施工過程的質(zhì)量要求

依照碾壓式土石壩內(nèi)部結構以及不同的分區(qū)及其及施工的要求，填筑期間要采用壩殼方向向心墻的方向的施工順序，也就是壩殼料到過渡料，過濾料到反濾料，反濾料到粘土心墻，這是在施工的過程中必須嚴格遵守的先后順序。堆石區(qū)應該采用退卻的方法有序進行，這就使得上料的設備可以順利的進入。

3.3施工之后的質(zhì)量檢查

現(xiàn)場的取樣以及實驗室的試驗是評判整個填筑的質(zhì)量能否滿足設計規(guī)范的核心判據(jù)之一，采用的環(huán)刀法是用來測定粘土的壓實指標，反濾以及堆石體的檢測一般選用的是試坑法?，F(xiàn)場的取樣部位、數(shù)量應該要準確的衡量整個土石壩的壓實質(zhì)量。實驗的結果需要滿足設計的要求，者是轉入到下道工序的不可或缺的條件。總而言之，除了技術環(huán)節(jié)上要嚴格把關，在施工中的質(zhì)量環(huán)節(jié)上也不能放松要求，好的監(jiān)管措施才是確保整個工程穩(wěn)定可靠，能夠及早完成的重要保障。因此，很有必要做好以上提高的幾個環(huán)節(jié)，從每一步走起，嚴格要求，切實抓好每一步，做好每一步。

四、結語

隨著土石壩運用范圍越來越廣，對其施工工藝的要求也越來越高。從施工效率、質(zhì)量、環(huán)保、成本等方面對土石壩的施工進行合理的設計和控制。一方面有利于確保施工質(zhì)量，縮短施工時間，另一方面有利于相關施工材料的合理分配，提高其使用率，降低施工成本。從土石壩施工的各個環(huán)節(jié)對其進行控制，進而推動我國建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。

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（作者單位：青海青水工程監(jiān)理咨詢有限公司）