碾壓式土石壩施工技術的要點探析

尤 臻

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

0 引 言

近年來，中國逐步加大了水利水電工程建設力度，碾壓式土石壩在眾多壩型中有著，就地取材、施工進度快、節約成本的特點，能充分發揮出水利水電工程應有的作用和功能。在工程建設中，碾壓式土石壩的實施成效對整座水利水電工程使用安全、施工質量、使用壽命等皆有較大影響。因此，在水利水電工程施工中，碾壓式土石壩開挖、選料、碾壓、防滲等關鍵環節的處理是大壩的關鍵?；诖耍恼戮驮颇鲜℃傘淇h丙果河水庫中碾壓式土石壩施工技術進行分析、探討。

1 工程概況

鎮沅縣丙果河水庫位于云南省普洱市鎮沅縣者東鎮者東村的丙果河上，集農田灌溉、集鎮供水、農村居民人蓄飲用水等功能的新建蓄水工程，水庫的總庫容為435.32萬m3。大壩為瀝青混凝土心墻防滲風化料碾壓壩，最大壩高66.5m，壩頂長171.0m，壩頂寬度8.0m；由正槽無閘控制溢洪道布置在大壩左岸全長235.7m；采用右岸導流洞導流，并設有輸水洞、引水渠道總長19.773km。丙果河水庫工程為四等工程，主要建筑物攔河壩、溢洪道、導流輸水隧洞為4級建筑物，次要建筑物及渠道為5級建筑物。

2 碾壓式土石壩施工技術要點

2.1 施工前準備工作

碾壓式土石壩施工過程中，在施工前做好技術交底、施工準備等綜合管理工作，前期對建筑材料質量、數量等進行質量檢驗及設備的選型等采用大數據分析、統計，為后續的碾壓式土石壩施工提供參考數據，規范工程建設施工過程的控制，有助于提高碾壓式土石壩技術水平[1]。

2.2 施工前準備合理布置施工道路

施工便道是工程建設的前題，需充分結合施工區域內現有道路進行布置修建，能提高施工效率，可適當的節約施工成本。在兩岸壩肩開挖工作面修建施工臨時便道、改擴建道路及永久道路等施工道路，各層施工道路之間采用臨時支線道路連接，總體平面上形成“Z”“工”形道路網絡，縮短運輸距離的同時，提高道路的通過能力。各層施工道路之間采用臨時支線道路連接。施工道路結合開挖區成型后的馬道高程布置，按每條施工道路控制3個馬道即30m高差的原則布置，滿足最大開挖出渣和邊坡支護施工。

2.3 工程測量

在壩基岸坡清理之前，對提供的測量數據進行審核與復測，為碾壓式土石壩軸線、高程提供保障。在放線測量的過程中，對放線的高度、距離等進行控制，起坡線應放大處理。在完成清坡工作后，開始填筑施工，以邊測量邊繪制為基本原則，在心墻、壩殼上料前，開始進行邊線測量，并繪制相應的圖紙，以此為依據，保證填筑工作的有序開展。

在壩體施工過程中工程測量放樣以及壩體開挖、填筑等為重點進行綜合控制，通過標記樁位的縱橫軸線，水平控制測量等，對壩體軸線、平面高程、邊坡坡度、平整度等測量精度、誤差等進行控制調差、平差。在壩體施工過程中利用GPS全站儀進行測量，在測量定位后，開展填筑施工作業，應用大數據分析，對全過程測量數據進行分析動態調整。

2.4 壩基與岸坡處理

壩基與岸坡的處理是大壩基礎的重要保障且屬于隱蔽工程，也是土石壩施工中的重要分部工程。在對壩基以及岸坡進行開挖及地基處理過程中，采用“先上后下、實時監控”分層開挖清理的方式，對壩基以及壩肩等進行開挖、清理，保證壩基、壩肩的綜合質量。壩基與岸坡處理達標后，經專業監理工程師驗收、審核達標后才能進行下一道工序的施工。

在施工過程中秉承著土方平衡利用，保護生態環境，盡可能節省成本的要求和原則，結合本工程地質資料分析和壩料平衡計算，大壩開挖料70%可用于填筑大壩。工程開工后，詳細制定石料的開采和利用計劃，開挖過程中地質工程師配合工程師對有用料和無用料進行鑒別，無用料提前剝離揚棄，對用于大壩填筑的石方開挖認真進行爆破設計及生產性碾壓試驗，保證開挖渣料級配滿足大壩填筑需要。

2.5 基礎開挖方法及措施

1)邊坡開口采取“先清、后錨、再開挖”的措施。

邊坡開口要按照“先清、后錨、再開挖”的順序進行施工，在邊坡開口前，需要對邊坡進行清理，對砌石進行清理，并結合地質環境，對邊坡環境進行清理，在清理后進行錨固處理，在邊坡開挖過程中，可通過支護結構搭建，穩固整體開挖環境，并保證邊坡的整體穩定性。

2)按“治坡先治水”的原則，處理好邊坡開挖與排水的關系。

治坡先治水的原則下，對邊坡開挖與排水之間的關系進行調整，其中包含截水溝、排水溝等，在排水設施開挖處理下，對地下水露出情況、排水系統管道等進行綜合控制，避免出現邊坡滲漏的情況。馬道排水溝以及地表排水系統在搭建與應用中，為避免出現內滲的情況，則需要在邊坡穩定控制的基礎上，對邊坡結構的穩定性、排水結構的施工進行控制，提高邊坡施工的穩定性與有效性。

3)采取“自上而下、逐層開挖、逐層支護”的開挖支護程序。

“自上而下、逐層開挖、逐層支護”的開挖支護施工，是按照從上至下的方式分層開挖，并在逐層開挖的過程中，可對支護結構的施工過程進行完善，在工程師同意后，保證邊坡的穩定性。為限制卸荷松弛的問題，開挖工作面以及施工過程中，支護結構各層的高度差要控制在10m以內，并逐層控制支護結構的施工過程，上層的支護結構要符合下層開挖的施工要求。

4)“分區分層、由外向內、梯次施工”，實現開挖支護流水作業。

“分區分層、由外向內、梯次施工”是根據工程開挖要求，對支護結構的平行作業進行控制，盡可能的減少邊坡揭露面積以及暴露的時間，并進行快速支護施工作用。每一梯段在實際施工中，可按照從外向內的順序進行開挖，每次爆破作業后，需要對爆破后作業面進行整形處理，在這一過程中，盡可能的不采用壓渣爆破的方式進行施工，對自由面進行整形處理后，可對排水孔、錨桿、混凝土等進行綜合控制，保護邊坡開挖支護結構。

5)加強安全監測和爆破震動監測指導施工。

基坑開挖施工要從安全監測以及爆破震動監測的角度，對安全施工過程、埋設變形監測點作業等進行綜合控制，在加強邊坡變性監測控制下，可對邊坡穩定性進行分析，對錨固施工以及準確預測過程等進行優化匯總，可提高施工質量控制的綜合水平。為降低爆破作業對邊坡穩定性以及邊坡結構等產生影響，在正常作業的過程中，可對爆破質點震動頻率、爆破藥量使用等進行控制，在對爆破參數進行動態調整與分析的基礎上，可通過對爆破藥量以及爆破點的控制，提高爆破震動控制的綜合水平。

2.6 壩體填筑施工

壩體填筑施工是在壩基與岸坡工序驗收合格后，對壩體進行填筑的質量控制過程。在填筑前，為保障壩體填筑的質量，必須開展填筑料的碾壓試驗工作，明確壩體填筑的材料粒徑、鋪筑厚度、含水量、碾壓機具選擇、碾壓遍數等參數，并進行實時全過程動態調整。

壩體心墻是大壩防滲的關鍵工序，在心墻填筑過程中，要保證與壩軸線平行，遵循原材料開采→材料加工→運輸卸料→機械攤鋪→機械碾壓→成型施工流程控制，鋪筑與碾壓作業應連續施工，如果出現斷歇的情況，則會影響心墻填筑的綜合質量。

壩殼填筑的工作內容以及程序與心墻的操作施工過程基本一致，但是，在實際施工作業中，壩殼填筑的技術要求相對比較高，在時機施工的過程中，工程材料的選擇要求比較嚴格，對浸潤線以下的填料，可選擇風化石渣為主原料。從壩上的填料角度進行分析，避免填筑材料雜質超標的情況出現，與此同時，對壩體本身的含水率進行控制。如果壩底水分達不到技術要求，需要在碾壓前進行灑水處理，并對填筑厚度進行控制，提高碾壓式土石壩的填筑質量。碾壓式土石壩的施工質量控制，則需要從結構、造價以及外觀等角度進行分析，對壩基、選料、壩體建筑等進行質量控制。

2.7 反濾排水設施與護坡施工

在反濾排水作業中，鋪設反濾層要保證碾壓質量。在完成碾壓工作后，可以劃出反濾層的開挖線，并根據開挖線進行填筑施工處理。在填筑施工的過程中，對反濾層的厚度進行控制，可有效避免反濾層過厚或過薄的情況出現。

在壩趾排水階段，可對選料質量進行控制，并選擇堅硬的石料，利用石料本身的飽和抗壓強度、幾何尺寸以及軟化系數等相關參數，保證壩趾施工的基本質量。從石料分布的角度進行分析，考慮反濾層位置，可選擇顆粒相對較小的石料。壩體的外層則可以選擇顆粒相對較大的石料。在實際鋪設的過程中，將石料的鋪設厚度控制在1m以內。石料鋪設結構方面，可采用上下交互填充的方式進行作業，不能預留過大的空隙以及縫隙，避免石料之間相互垂直，避免壩體不穩的情況出現。

護坡施工根據壩體施工高程，逐層填筑待兩岸坡面達到設計高程后，分層進行鋪設。鋪設的過程中，要按照墊層、砌石的順序進行鋪設，并保證墊層的層、面、體的有效統一，保證碾壓式土石壩的護坡施工質量。

2.8 施工安全質量管控

由于碾壓式土石壩的工程建設環境相對復雜，存在潛在的危險源較多。①施工過程中會應用到諸多大型設備，因此需要施工管理人員要加強對特種設備操作人員的安全培訓，規范他們的行為。②要加強對各種施工材料的質量控制。在工程建設中的原材料、混凝土等的質量控制尤為重要，是工程質量保證的重要環節。例如在混凝土澆筑的時候，需要做好混凝土的振搗工藝，防止混凝土出現空鼓等現象。另外還要做好混凝土的運輸控制，比如在混凝土運輸的過程中要合理設計運輸路線，避免運輸距離過長而影響混凝土的性能。③要增強施工作業人員的質量控制意識。在大壩工程施工芝程中存在諸多隱蔽工程，如果忽視施工質量，則會為后續水利工程的運行埋下安全隱患，造成不可挽回的損失。

3 結 語

根據現國家的生態發展要求，綠色、生態、節能的工程建設能為社會節約能源及成本，并發揮工程最大的社會效益及經濟效益，就此而言水利水電工程中碾壓式土石壩的“就地取材、節約成本、綠色生態”特點，成為目前中小型水利工程中優先選擇的方案。為保證工程建設安全及質量，在施工過程中要對施工準備、施工技術、工序流程、施工機具、建筑材料質量、施工方案、試驗參數、實施質量成果等主要環節進行綜合控制，并不斷的動態優化，做好每個環節，嚴格要求提高碾壓式土石壩的施工控制水平。在國家不斷發展的過程中，同類工程還需不斷探究、提高施工效率、優化施工方法、增強工程可靠性和安全性，本項目建設施工可為今后同類項目提供參考借鑒。