水利工程土石壩施工技術(shù)趨勢(shì)探析

馬國(guó)春，王 赫，范世運(yùn)

（吉林省節(jié)水灌溉發(fā)展股份有限公司，吉林長(zhǎng)春130000）

1 施工關(guān)鍵技術(shù)

1.1 料場(chǎng)規(guī)劃技術(shù)

與其他壩型相比，土石壩的核心優(yōu)勢(shì)是就地取材，可以直接使用工程周邊區(qū)域中的土料、石料作為壩體材料，無(wú)需使用鋼筋、混凝土、水泥等工程材料，以此來縮短施工工期、控制造價(jià)成本。在料場(chǎng)規(guī)劃環(huán)節(jié)，從壩體材料運(yùn)輸距離、材料性能質(zhì)量、地質(zhì)水文條件、工序安排、文明施工、材料需求量等多個(gè)維度進(jìn)行綜合分析，合理選擇料場(chǎng)與堆場(chǎng)的分布位置及高程，做好料場(chǎng)平面布局規(guī)劃工作。如此，既可以滿足實(shí)際施工需求，不會(huì)因土石料運(yùn)輸入場(chǎng)滯后而導(dǎo)致停工，同時(shí)，還可以有效處理土石壩施工期間產(chǎn)生的廢渣料，將廢渣料循環(huán)利用，避免破壞周邊生態(tài)環(huán)境。

1.2 土石料加工技術(shù)

在正式施工前，應(yīng)用土石料加工技術(shù)，對(duì)所挖取土石料開展一系列處理操作：1）做好土石料篩選工作，篩除土石料中混雜的腐殖土、淤泥質(zhì)土等雜質(zhì)，并將土石料經(jīng)過篩分進(jìn)行粗細(xì)分離，如使用圓形振動(dòng)篩設(shè)備，根據(jù)施工需要設(shè)定篩網(wǎng)層數(shù)和目數(shù)，土石料自上至下經(jīng)過多層篩網(wǎng)，分離成不同粒徑的顆粒，清除夾雜的超徑石。2）檢測(cè)土石料含水率，對(duì)含水率超限的土石料采取翻曬、烘干、灑水保濕等處理手段，將土石料含水率偏差控制在允許范圍內(nèi)。3）從土石料開采加工角度來看，可選擇采取陸地開采或是水下開采方式，如運(yùn)用洞室爆破技術(shù)來完成土石料陸地開采任務(wù)，從土層中挖取土料與石料，在爆破作用力下將土石破碎形成適當(dāng)粒徑的顆粒物，以此來簡(jiǎn)化土石料的破損篩分工藝，提高取料加工效率。

1.3 壩基岸坡處理技術(shù)

為保障壩體施工質(zhì)量，應(yīng)采取壩基岸坡處理技術(shù)，清除工程現(xiàn)場(chǎng)中分布的樹枝草皮、地表植被、施工垃圾與廢渣料等雜物，檢查壩基與岸坡的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)松動(dòng)及存在滑坡安全隱患的邊坡進(jìn)行護(hù)坡加固處理，如在邊坡坡面上疊放砂包土袋，鉆設(shè)若干孔洞插入錨桿，在錨桿上掛靠鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土層，或是直接覆蓋土工織物，避免邊坡在土石壩填筑壓實(shí)期間受施工擾動(dòng)而出現(xiàn)滑坡事故。同時(shí)，處理壩基結(jié)構(gòu)中的局部破損與凹凸不平部位，鑿除松散混凝土，使用相同或是低標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行回填處理，或是使用石渣作為回填材料，對(duì)修補(bǔ)部位表面進(jìn)行壓實(shí)整平處理。而針對(duì)水塘、洼地、深槽等特殊部位，如果采取常規(guī)的人工清理方法，難以取得預(yù)期的清理效果，應(yīng)采取機(jī)械清理與人工清理相結(jié)合的方法。最后，檢查壩基與岸坡處理效果，重點(diǎn)檢查壩基壓實(shí)度、平整度，確定處理效果達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)入土石壩填筑壓實(shí)工序。

1.4 土石壩填筑壓實(shí)技術(shù)

土石壩填筑壓實(shí)技術(shù)要點(diǎn)：1）明確施工步驟。將壩體材料品種作為施工步驟的設(shè)定依據(jù)。例如，在粘土填筑施工期間，依次開展卸料平料、土料鋪設(shè)、泥漿涂刷、碾壓、結(jié)合面處理作業(yè)。而在壩殼料施工期間，先后開展卸料平料、層厚控制與碾壓作業(yè)即可，無(wú)需開展泥漿涂刷與結(jié)合面處理作業(yè)。2）施工準(zhǔn)備。為避免在填筑壓實(shí)期間出現(xiàn)突發(fā)問題而影響到壩體質(zhì)量，要做好前期準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察工作、技術(shù)交底、壩體材料質(zhì)量檢查、試驗(yàn)段施工、壩基岸坡質(zhì)量驗(yàn)收與返工處理等。3）層厚控制。施工人員采取尺量與目視相組合的方法，定期對(duì)土石壩填筑層的厚度與平整度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)過薄與過厚部位開展補(bǔ)鋪與推土機(jī)推薄作業(yè)，采取人工填筑方式對(duì)邊角部位加以修正，將填筑層厚度誤差控制在允許范圍內(nèi)。4）結(jié)合面處理。在使用粘性土料作為壩體材料時(shí)，受到土料含水率影響，結(jié)合面的接觸面光滑度較差，進(jìn)而影響到土石壩壓實(shí)效果。因此，在進(jìn)入碾壓工序前，施工人員需要使用推土機(jī)對(duì)壩體接觸面開展刨毛作業(yè)，在必要情況下對(duì)接觸面進(jìn)行灑水保濕處理后，再開展壓實(shí)作業(yè)。5）土石壩壓實(shí)參數(shù)控制。提前選擇一處試驗(yàn)段開展壓實(shí)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定壓實(shí)參數(shù)，如土料壓實(shí)含水率、碾壓遍數(shù)等確定壓實(shí)度指標(biāo)要求，1-2級(jí)土石壩壓實(shí)度控制在98%～100%內(nèi)，將3級(jí)壩壓實(shí)度控制在96%～98%區(qū)間內(nèi)即可。同時(shí)，在土石壩壓實(shí)完畢后，對(duì)壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)部位進(jìn)行補(bǔ)壓。

2 未來發(fā)展趨勢(shì)

2.1 快速施工

在早期建設(shè)的水利工程中，由于工藝技術(shù)滯后與施工手段單一，導(dǎo)致土石壩施工工期較長(zhǎng)，施工效率有待提高，這也是土石壩技術(shù)的主要工藝缺陷。因此，企業(yè)需要重點(diǎn)研發(fā)土石壩的快速施工技術(shù)，積極應(yīng)用壩面分區(qū)流水作業(yè)、平起填筑、臨時(shí)斷面填筑等全新技術(shù)手段，以此來縮短工期、提高作業(yè)效率。

其中，壩面分區(qū)流水作業(yè)是將土石壩填筑壓實(shí)工序分為鋪料、攤鋪、灑水、壓實(shí)、質(zhì)檢等多項(xiàng)步驟，將土石壩作業(yè)面劃分為若干分區(qū)，根據(jù)工期要求與施工情況，擬定工序數(shù)目、工作段面積與工段數(shù)目，在各分區(qū)內(nèi)獨(dú)立開展施工作業(yè)。平起填筑是將心墻、壩殼料、反濾料等部位的填筑厚度保持一致，使其具備開展大規(guī)模機(jī)械化施工的前提條件，待填筑完畢后同步開展碾壓作業(yè)，以此簡(jiǎn)略接縫、削坡等工序環(huán)節(jié)。而臨時(shí)斷面填筑是優(yōu)先開展臨時(shí)斷面填筑作業(yè)，在填筑面到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再行開展尾部壩體填筑作業(yè)，在提高施工效率的同時(shí)，切實(shí)滿足水利工程渡汛與分期蓄水要求，提前發(fā)揮水利工程的使用功能。

2.2 投入大型設(shè)備

在現(xiàn)代水利工程中，隨著建設(shè)規(guī)模與土石壩填筑量的持續(xù)增大，導(dǎo)致工期延長(zhǎng)，傳統(tǒng)的填筑壓實(shí)技術(shù)缺乏實(shí)用價(jià)值，難以通過長(zhǎng)時(shí)間開展高強(qiáng)度施工活動(dòng)來追趕工期進(jìn)度。問題根源在于，雖然采取機(jī)械施工與人工施工組合的方式，有效兼顧了土石壩施工精度與工期效率，但所配置機(jī)具設(shè)備多為中小型工程設(shè)備，且設(shè)備使用功能單一。因此，土石壩施工技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)在于投入大型工程設(shè)備，組合應(yīng)用平起填筑等技術(shù)手段，奠定開展大規(guī)模機(jī)械化施工活動(dòng)的良好基礎(chǔ)，通過提高設(shè)備更新?lián)Q代頻率、提升設(shè)備運(yùn)行效率、豐富設(shè)備使用功能的方式，實(shí)現(xiàn)追趕工期進(jìn)度與增大施工強(qiáng)度的技術(shù)目的。

2.3 土石壩冬季施工

在冬季施工背景下，受到環(huán)境溫度與氣候條件影響，所修筑土石壩普遍存在填筑強(qiáng)度偏低現(xiàn)象，問題嚴(yán)重時(shí)不具備開展土石壩填筑施工的技術(shù)條件，對(duì)工期進(jìn)度與工程質(zhì)量造成影響。針對(duì)這一問題，在部分水利工程中選擇采取搭設(shè)暖棚法，在棚內(nèi)開展土石壩施工活動(dòng)，這一方法存在明顯的局限性，如棚內(nèi)保溫效果不佳、前期投入過大、搭設(shè)暖棚準(zhǔn)備周期長(zhǎng)等。因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)土石壩工藝技術(shù)，盡可量減小環(huán)境溫度對(duì)土石壩填筑工藝過程造成的影響，如在向陽(yáng)背風(fēng)區(qū)域中設(shè)置土石料場(chǎng)，將所使用土石料的含水率控制在塑限含水率90%以內(nèi)，提前鏟除土石壩作業(yè)面中的土壤表層風(fēng)干凍土與冰雪，開展冬季施工試驗(yàn)來調(diào)整土石壩技術(shù)方案。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，土石壩作為具備擋水功能的構(gòu)筑物，是水利工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在現(xiàn)代水利工程中，傳統(tǒng)土石壩施工技術(shù)存在諸多工藝缺陷有待解決，難以滿足實(shí)際施工需求。為突破傳統(tǒng)土石壩施工技術(shù)的局限性，提高工程質(zhì)量與技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)水利事業(yè)的健康快速發(fā)展，施工單位及相關(guān)人員需要深入研究土石壩技術(shù)，掌握標(biāo)準(zhǔn)的施工要點(diǎn)，逐漸探索新技術(shù)手段，以保障水利工程土石壩施工活動(dòng)的順利開展。