水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)研究

袁鳳裕

（沂水縣水利局四十里堡水利服務(wù)中心，山東 臨沂 276408）

引言

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，社會的發(fā)展，水利水電工程項目發(fā)揮著重要的作用，不僅承擔(dān)著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，同時也起到了水利發(fā)電、抗洪等作用。水利水電工程在社會穩(wěn)定中發(fā)揮著重要的價值，對于施工質(zhì)量的要求也越來越高。為此，要想提升施工質(zhì)量，就要應(yīng)用先進(jìn)的施工技術(shù)。在水利水電工程項目施工中，土石壩技術(shù)是應(yīng)用率較高的一項技術(shù)，主要是將石料等多種材料混合并進(jìn)行壓實形成的一種大壩，從技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)角度上分析都是最可行的措施。

1 水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)的優(yōu)點

1.1 施工成本低

在土石壩施工過程中，施工的材料基本都是選擇當(dāng)?shù)氐牟牧希突炷潦┕みM(jìn)行對比，不僅節(jié)省了大量的施工材料，同時也降低了施工成本。另外，就地取材，還防止了施工中浪費(fèi)材料以及運(yùn)輸過程的施工成本，是目前水利水電工程中最為經(jīng)濟(jì)的一項施工技術(shù)。

1.2 操作較為簡單

土石壩施工技術(shù)中包含很多內(nèi)容，其中有材料的采集、壩基的處理以及石料固定等，實際的操作過程中沒有難度和精度高的作業(yè)，同時材料都是就地取材的方式，都是施工設(shè)計人員可以完全地掌握。為此，和其他的施工技術(shù)進(jìn)行比較，應(yīng)用土石壩施工中，作為施工單位不需要有專業(yè)的技術(shù)性人才，可以控制施工中的人工成本。

1.3 施工周期短

應(yīng)用土石壩施工技術(shù)最大的優(yōu)勢就是可以就地選材，為此不需要提前進(jìn)行施工前提工作。另外，壩體中也沒有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。實際施工中，貫穿始終的就是大型的機(jī)械設(shè)備，和混凝土施工對比，應(yīng)用該技術(shù)可以節(jié)省施工時間，與此同時，應(yīng)用該技術(shù)承擔(dān)主力的大型的機(jī)械設(shè)備，施工人員作為操作者，也確保了施工的安全。

1.4 施工過程更便捷

分析土石壩施工技術(shù)，主要是通過石料和土料進(jìn)行堆積形成，不僅結(jié)構(gòu)上簡單，同時內(nèi)部受力也較為均勻。如果后期因為工程需求以及環(huán)境上帶來的變化，僅僅可以將結(jié)構(gòu)向上調(diào)整，確保了土石壩施工的質(zhì)量。另外，如果工程要進(jìn)行調(diào)整，破壞局部的壩體，也不會影響整個壩體的穩(wěn)定性。

2 水利水電工程總土石壩施工技術(shù)的缺點

2.1 壩體自重很大

土石壩技術(shù)是一種傳統(tǒng)的技術(shù)，主要是堆砌之后形成的壩體，壩體的體積和功能有著直接的聯(lián)系。目前，水利水電工程都是大型的施工項目，土石壩的自重很大。另外，土石壩施工中，地基的深度不會做出處理，施工完工后，由于自重土石壩就會出現(xiàn)沉降等問題。

2.2 規(guī)模大、施工難度高

通常情況下，進(jìn)行水利水電土石壩施工過程中，要提前進(jìn)行大面積的挖掘，并且前期耗時耗人工，同時都是在露天作業(yè)，施工難度很大。另外，水利水電項目都是在自然條件較為的惡劣的環(huán)境下，一般都是山區(qū)，地質(zhì)條件不佳，極易遭到外界因素的影響，會導(dǎo)致項目的進(jìn)度和施工質(zhì)量低于預(yù)期。與此同時，很多的施工現(xiàn)場氣候都較為潮濕，會出現(xiàn)短時間的雷雨天氣，很容易引發(fā)自然災(zāi)害，例如洪水，山體滑坡等，就影響了土石壩施工的正常開展。除此之外，因為水利水電工程項目的周期很長，無法有效的控制不確定因素，施工質(zhì)量缺乏保障，也增加了施工中的各項成本。

2.3 施工受氣候影響大

應(yīng)用土石壩施工技術(shù)在操作上較為簡單，但是會有外界的因素的影響。開展土石壩施工環(huán)節(jié)，在南方的梅雨季節(jié)要盡量不進(jìn)行土石壩施工，防止材料中含水量較高會給土石壩結(jié)構(gòu)造成安全方面的影響。另外，在北方土壤的冬季時期，也不能進(jìn)行土石壩施工。主要是因為土壤封凍會造成材料的采集過程難度高。還有冷凍的土料和石料都是不規(guī)則的體積，等待春季天氣轉(zhuǎn)暖之后就會出現(xiàn)滲水等問題，無法發(fā)揮出壩體的作用。

2.4 影響較為嚴(yán)重

進(jìn)行水利水電工程項目中，會提前選擇水量比較充足的地區(qū)進(jìn)行土方的挖掘，其中挖掘工作會給四周的環(huán)境和生態(tài)造成干擾等。挖掘中不但會影響到水源的質(zhì)量和污染，同時四周的土壤和植被也會遭到破壞。例如，挖掘土方中，會有大量的廢水產(chǎn)生，廢水會直接流入到河流中，會污染到河水資源；同時建筑的廢棄物會出現(xiàn)隨意的丟棄，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境遭到了破壞。另外，在附近的居民，土方挖掘中會產(chǎn)生大量的噪音污染，會影響到四周的居民生活。為此，要想確保工程項目的順利開展，就要合理地選擇土方石施工技術(shù)。

3 水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 土石壩施工中料場物料

土石壩施工過程中，料場的選擇需要全方面的考慮，料場的設(shè)置最好選擇在作業(yè)現(xiàn)場的附近，具體的物料位置要按照規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，綜合性地分析。第一，要分析材料的性能。土石壩建設(shè)施工技術(shù)比較簡單，但是會受到不同的環(huán)境的影響，選擇的材料要按照具體的施工的要求，區(qū)分土石壩。例如，在徑流較小地區(qū)，就可以應(yīng)用比較簡單的防水壩體，其中可以選擇沙粒和土壤結(jié)合的方式；但是對于洪水暴發(fā)頻繁的地區(qū)，要想確保整個壩體的安全和穩(wěn)定性，就需要在材料中加入適量的石料。第二，因為會受到氣候和季節(jié)的影響，材料的使用上也會有差異。為此，對于料場的選擇要充分地考慮施工環(huán)境，同時要制定出合理地用料防范。對于料場的空間選擇也同樣需要重視。料場的空間要從以下幾個方面入手。（1）選擇料場，要確保不會給四周的建筑物帶來影響。通常情況下建筑物的外輪廓在300m 外，目的是防止取土中會給建筑物的地基，尤其是防水造成影響。另外，材料開挖中，要使用爆破的方式，如果四周有居民，妥善安排好居民。（2）選擇料場，要考慮到材料的運(yùn)輸?shù)谋憷浴２粌H要符合距離上的要求，同時料場要比施工現(xiàn)場更大更平整，主要是防止材料在運(yùn)輸中出現(xiàn)顛簸，或者是陡坡給運(yùn)輸工作帶來難度，防止發(fā)生后翻斗等問題，還能確保施工的安全。要想確保施工的整體效率，不僅要設(shè)置主料場地，還需要有輔料場地，地點的選擇要在上下游地區(qū)，因為壩體的施工不同會出現(xiàn)上升，防止施工內(nèi)部會出現(xiàn)互相干擾。另外，料場的數(shù)量和質(zhì)量需要進(jìn)行合理地規(guī)劃。其中料場的質(zhì)量，主要是材料的采集工作。料場選擇之前，首先要進(jìn)行前期的勘察，勘探主要有地質(zhì)的情況、埋藏的深度等方面，確保主料場的材料采集工作正常的開展，同時材料采集中不能出現(xiàn)大范圍的地質(zhì)擾動行為，確保施工的安全和施工效率。另外，要分析材料的物力性質(zhì)，其中有石料的成分，土壤材料的含水量以及滲透系數(shù)等方面，確保材料采集的質(zhì)量，符合施工要求。除此之外，要重視主料場的儲藏量。要有應(yīng)對突發(fā)事件的能力，和輔料場地進(jìn)行對比，主料場的儲量要高出兩倍。在選擇中，主料場要防止壩體的水位上升出現(xiàn)淹沒等情況，滿足施工的需求。

料場的選擇要按照土石壩施工過程中具體情況，同時要多備幾個輔料場，才能確保資源的合理應(yīng)用以及施工效率和進(jìn)度，其中輔料場地也需要前期的合理規(guī)劃，以下是具體的要求。第一，要選擇不會輕易受到淹沒的地區(qū)，防止料場使用之前會出現(xiàn)淹沒情況，造成材料供應(yīng)不足等問題。第二，要選擇上游的料場，同時不會影響到下游的料場使用。因為土石壩施工會給上游環(huán)境造成影響，要確保上游的料場不會給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和居民造成影響。第三，選擇距離遠(yuǎn)的料場。主要是確保在近距離的材料豐富。進(jìn)行土石壩施工中，后期施工的難度會很大，儲量的物料和供料是確保工程順利開展的一項重要保障。在大壩合攏環(huán)節(jié)，更要確保材料的供應(yīng)充足。第四，按照季節(jié)合理地配置。壩體施工過程中，在梅雨季節(jié)要提前將物料準(zhǔn)備充足。優(yōu)先地選擇含水量較高的物料場所，不僅能夠確保土石壩施工的質(zhì)量，同時也給順利施工奠定了基礎(chǔ)。

3.2 土石壩施工中壩基處理

進(jìn)行土石壩施工中，壩基的處理過程比較簡單，同時主要在表層的土壤挖掘階段。因為水利工程中壩基都是在河岸，會有石料、水井以及雜草等，同時表面的土壤中有機(jī)質(zhì)含量比較豐富，很多的地區(qū)地下土壤都是排水通道作用，如果不能深度地挖掘，土石壩進(jìn)行修建之后，無法確保穩(wěn)定和防水性，同時施工的質(zhì)量也無法得到保障。以下是壩基處理的重點內(nèi)容（見圖1）。

圖1 壩基覆蓋示意圖

（1）進(jìn)行壩基的挖掘施工中，一般會選擇自上到下的順序展開挖掘工作。利用這種方式主要是因為：第一，施工中不會導(dǎo)致土壤的塌陷，同時還能確保施工人員的人身安全；第二，如果從下部的位置進(jìn)行挖掘工作，就會給施工的內(nèi)部造成干擾，上部的土壤就會將下部已經(jīng)挖掘的區(qū)域掩蓋，缺乏確保下部的挖掘，另外，上部土壤就會出現(xiàn)自行的下落，導(dǎo)致后期的岸坡處理難度很大。

（2）岸坡處理。第一，對于岸坡的處理首先要確保深度符合規(guī)定，也就是挖掘中要能看到不透水層，避免壩體的深度太淺，還要預(yù)留出滲水的通道，就會無法確保土石壩防水的整體效果。第二，岸坡的坡度控制。岸坡坡度是確保壩體和防滲的一項重要保障，也是土石壩施工技術(shù)的一項重要施工要點。坡度的選擇和土壤有著直接的聯(lián)系，要按照實際情況采取針對性的處理。其中岸坡主要是巖石材料，坡度不能超過1：0.75，同時不能結(jié)合巖石和防滲技術(shù)，此時要在連接的位置加入漿液，才能確保土石壩的整體質(zhì)量；另外，岸坡土壤如果是粘土，坡度要控制在1：1.5 以下，按照規(guī)定調(diào)整岸坡，確保表面的平整；如果岸坡不是粘土壤，要按照當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)確定，但是高度不能高于當(dāng)?shù)氐耐寥里柡妥畲笃露龋ㄒ妶D2）。

3.3 壩基處理

如果覆蓋層很淺，通常開挖就要挖成截水槽，同時回填和壩體的防滲體要采用同一種涂料；如果覆蓋層較深，要使用灌漿法。在面對斷層、破碎帶、節(jié)理裂隙等一些特殊問題，就要利用針對性的措施進(jìn)行修復(fù)，才能確保壩基的安全和穩(wěn)定性，工程的質(zhì)量才能得到保障。

3.4 土石壩的填筑與壓實

第一，土料的鋪筑環(huán)節(jié)。進(jìn)行土料鋪筑過程中，要利用壩體水平軸線的平鋪方式，核心是壩體中心水平線，鋪設(shè)施工要向四周平推。進(jìn)行施工中，土料中體積如果較大，土質(zhì)結(jié)構(gòu)要利用人工粉碎的方式，但是要將固化石塊的剔除，確保壩體的施工質(zhì)量；自卸車鋪土施工中，要按照道行車的鋪土作業(yè)方式，均勻地進(jìn)行鋪土，才能防止車輛因為土料結(jié)構(gòu)造成損傷，確保壩體工程的質(zhì)量。第二，壓實環(huán)節(jié)。進(jìn)行鋪土與平土施工中，對于地表要進(jìn)行壓實作業(yè)。壓實中，確保碾壓機(jī)的壩體水平軸均勻，嚴(yán)格地控制壓實力度，要符合施工的要求和標(biāo)準(zhǔn)，提升壓實的施工成效，避免漏壓與過壓等問題。另外，對于因為壓實過程中會造成的失誤出現(xiàn)剪切問題要做好及時地清理土體，并且要進(jìn)行反復(fù)的回填和壓實作業(yè)。進(jìn)行壓實中，需要分段地進(jìn)行壓實，要提前掌握分段壓實的重疊部分，確保銜接的連貫性和完整性，防止影響壓實的效果。第三，心墻反濾料施工技術(shù)。心墻反濾料施工過程中，需要應(yīng)用混凝土施工技術(shù)和土砂平起施工技術(shù)相結(jié)合的方式，確保心墻和砂殼同步，要防止不會出現(xiàn)差異性，才能確保心墻的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，在我國水利水電工程建設(shè)過程中，土石壩技術(shù)是一項應(yīng)用十分廣泛的技術(shù)，我國的壩體90%以上都是應(yīng)用該技術(shù)。應(yīng)用土石壩技術(shù)不但確保了我國水利水電工程的質(zhì)量，同時施工中需要設(shè)計和施工人員按照不同的環(huán)境制定出施工方案以及材料，要確保土石壩施工能夠起到防洪、防滲的效果和作用，才能促進(jìn)我國水利水電工程的健康發(fā)展。