水利水電項目建設中的土石壩施工技術

馬莉莉，馬 強

（1.中國水利電力對外有限公司，北京 100120；2.山西禹門口引黃工程有限公司，山西 太原 030000）

土石壩具體指的是采取拋填和碾壓等方法將施工場地的石料和土料堆筑而成的擋水壩。土石壩工程最為顯著的施工優點就是可以就地取材，對壩基地質條件要求較低。另外，土石壩結構簡單，施工過程相對來說也較為簡單、便捷。隨著施工設備以及施工技術的不斷優化，實際施工過程需要用到的施工人員數量不斷減少，施工工期也有效縮短，極大程度地節省了施工成本。

1 土石壩的類型

目前，我國范圍內已經有90%的水利水電工程應用了土石壩，土石壩的分類方法有很多種，具體如下。

（1）根據壩體中的材料進行劃分，由砂礫和土作為主要成分構成的壩體被稱為土石壩，而由砂礫土壤和石料構成的壩體被稱為混合土石壩。

（2）根據施工方式進行劃分，土石壩又分為充填式、水沖填土、碾壓式以及爆破堆石土石壩。在施工過程中對土石壩類型進行選擇時，需要綜合考慮不同施工區域的具體環境，具體至我國范圍內，現今應用范圍最為廣泛的當屬碾壓式土石壩[1]。碾壓式土石壩依據材料在壩身內的配置及防滲體所用的材料種類，可細分為均質壩、土質心墻壩、土質斜墻壩、多種土質壩等，具體如圖1所示。

圖1 土石壩的類型

（3）根據土石壩建筑的高度進行劃分，高度沒有超過30m的土石壩屬于低壩，高度在30～70m的土石壩屬于中壩，高度超過70m的土石壩屬于高壩。

2 土石壩的優點和缺點

2.1 優點

和鋼筋混凝土材料有所不同，土石壩施工過程中需要應用到的原材料除了就地取材，還可以從當地的材料廠進行采購，因為需要采購的施工材料體積和重量都較小，所以運輸費用較低。另外，土石壩施工過程較為簡單，降低了項目施工難度，同時也為日后的保養和維護工作提供了極大的便利。土石壩施工主要的原材料為土石或者砂礫土，其抗變形的能力較強，所以實際施工過程對地基的要求也相對較低。正是因為土石壩施工技術具有以上優勢，該技術在水利水電項目中的應用范圍越來越廣泛。

2.2 缺點

除了上述優點，土石壩也具有一定的局限性，比如不能徹底、完全地攔截洪水，需要修筑溢洪道作為輔助設施。另外，土石壩的施工難度比堆砌石或混凝土壩體施工難度大；土石壩施工過程中，由于填筑土料黏度較大，很容易受到天氣變化的影響；并且受到各種因素的影響，很容易發生沉陷的情況。

3 水利水電工程中土石壩的施工技術

3.1 布置施工材料

實際施工時，對施工材料的合理把控非常重要，只有這樣，才能有效提高水利水電工程的施工質量，同時保證工程施工進度。為了達到嚴格控制施工材料的目的，實際施工前需要根據具體的施工標準，合理地選擇施工材料挖掘場地，只有保證該位置具有足夠的、性質優良的施工材料，才能保證整個水利水電項目施工順利、有序進行。

3.2 填筑與壓實

對于土石壩施工來說，土石壩的填筑和壓實雖然是最后一個步驟，但是卻非常關鍵。進行石料填筑時，首先需要做好鋪土作業，提高作業面的平整性，一旦遇到體積較大的石塊，需要及時將其清理出施工場地。隨后開展平土工作，應用拉線的方式確認平土層的厚度，平土作業需要結合人工平土和機械平土兩種方式共同進行。原因在于，人工平土作業靈活性較高但是效率較低，而機械平土施工雖然靈活性較差但是施工效率較高，兩種平土方法配合應用，不僅保證了平土靈活性，還保證了平土的效率[2]。最后就是土石壩壓實作業，土石壩壓實效果會直接對整個土石壩工程的穩定性產生影響，所以做好土石壩的壓實工作非常重要。壓實作業需要應用到的設備為碾壓機，在實際操作過程中，為了避免漏壓的現象發生，需要不間斷地進行碾壓，同時注意處理好碾壓接縫。不同的碾壓輪如圖2所示。

圖2 不同的碾壓輪示意圖

3.3 土石料的加工

對土石料的表層進行清理，剔除不合格的土石料材料，再將合格的土石料應用到土石壩施工過程中。實際施工時，因為土料面積較大，吸水能力較強，土料含水量一旦超出一定的范圍就會對實際的施工效果產生影響，所以，需要應用有效的方法降低土料中的含水量，如烘烤或者翻曬等，進而有效降低土料中的含水量。如果項目有特殊要求，需要適當地提高施工材料的含水量，那么可以采用加水的方式來實現。在篩選土石料時，如果超徑石比重較小，可以應用推土機將其清除；若土石料中超徑石比重較大，則可以利用料斗過濾篩選的方法進行篩選清除。另外，高坡下料的方式也可以實現粗細料的分離，從而有效去除大粒徑石料。塊石料不僅可以由現場開采獲得，還可以在開挖建筑物時獲得。

3.4 砂礫石料與堆石料的開采

自然界中，砂礫石料的分布較為廣泛，而且多數都是可以開采的。不同的地區，石料的分布特點也不同，有的分布在陸地上，有的分布在水下，開采時，需要根據石料的分布情況選擇最為合理的開采方式。堆石料的開采過程較為復雜，一般需要應用深孔階梯式的爆破方法進行開采，但爆破開采獲得的石料規格是大小不一的，所以，要根據實際施工的需要，對超大徑石料應用潛孔爆破進行處理。

3.5 反濾層施工

反濾層填筑方法主要分為3種形式，分別為削坡體、擋板法和沙松坡接觸平起法。其中，沙松坡接觸平起法更加適合機械化施工，該方法填筑強度較高，可以應用到防滲體的填筑。按照反濾層填筑的次序，反濾層填筑施工又可以分為先土后砂和先砂后土，不管應用哪一種方法進行填筑，土和砂之間都會出現交錯的現象，所以在設計反濾層厚度時，施工人員需注意不能過度削弱防滲體的有效斷面[3]。

3.6 結合部位施工

土石壩施工時，壩體的防滲土料會和岸坡或者周圍的地基相互結合，并且考慮到實際施工會涉及分層填筑等方法的應用，需要設置一個縱橫向的接坡和接縫。結合部位的施工是整個壩體施工較為薄弱的環節，處理工序較為復雜，所以對施工技術的要求較高，在實際施工中，需要進行嚴格把控，控制好結合部位的施工質量。如果壩體接坡和接縫數量較多，也會對壩體整體填筑強度產生影響，特別是會對機械化施工產生較大的影響。因此，針對壩體結合部位的施工，必須采取科學合理的施工技術，同時合理控制接縫或接坡數量，保證壩體施工質量可以滿足具體的設計要求。

4 結束語

綜上所述，土石壩施工技術在我國水利水電工程建設中得到了廣泛的應用，該技術在極大程度地提高了項目施工質量的同時，還有效節省了施工成本，對于保證施工企業的經濟效益和社會效益具有積極的意義。在應用土石壩施工技術開展施工前，需要根據項目的實際情況，合理設計施工方案，嚴格控制施工材料，保證其可以滿足實際施工標準要求，嚴格控制每一個施工環節的施工質量，進而保證整個水利水電工程可以順利有序完成。另外，作為施工企業，還需要積極地引進先進的施工設備，保證水利水電工程施工質量的同時，進一步提高工程施工效率。