小型水庫建設中土石壩施工與管理

王廣文

（湖北省石首市水利和湖泊局，湖北 石首 434400）

0 引言

土石壩施工作業質量與小型水庫建設質量之間存在著直接的聯系，現階段為避免人為或者自然因素對土石壩作業工作產生不利影響，在小型水庫的建設過程中，應用合適的施工技術，加強對整個工程項目活動的管理，成為切實降低安全事故出現概率，保證小型水庫建設活動高效、有序進行的重要舉措之一。

1 小型水庫建設中土石壩施工管理的意義

在當前的社會發展背景下，為進一步提升水利資源的利用率，人們對水庫建設工作的關注度不斷提升，截止至2020年，我國已經建成的水庫個數超過了9.8萬座，大中型水庫與小型水庫的占比如圖1所示。現階段，小型水庫作為我國水庫建設管理過程中較為常見的水庫形式，在灌溉、抗旱、防洪、發電等方面均發揮了極為重要的作用，其個數在我國水庫總體數量中約占96%。對小型水庫建設情況進行分析后，可以發現土石壩施工作為一種較為普遍的施工方式，其施工質量與小型水庫的總體工作質量存在著極為密切的聯系。現階段為保證小型水庫的使用壽命、使用安全性均滿足預期建設需要，加強土石壩的施工建設管理成為一項極為必要的工作。具體來說，土石壩作為小型水庫的重要組成部分，承擔著擋水、防滲等工作任務，在建設過程中，加強對土石壩建設的管理，不僅是切實提升水庫建設品質的重要環節之一，還能有效降低后續小型水庫的維護成本。同時，在當前的水庫建設過程中，土石壩建設耗資占總體建設耗資的比例較高，在實際施工過程中加強對土石壩施工的管理，還可以有效實現土石壩建設過程中的資金管控，降低小型水庫總體建設成本[1]。

圖1 大中型水庫與小型水庫的占比

2 小型水庫建設中土石壩施工管理方法

2.1 施工技術管理

為降低后續施工管理的難度，在小型水庫土石壩施工建設過程中，明確小型水庫建設區域的實際情況，并以此為基礎編制科學、合理的施工計劃，已經成為保證土石壩施工活動有序進行的重要舉措之一。需要注意的是，由于土石壩施工時間較短，而對土石壩施工質量造成影響的因素較多，如果單純采用人工管理的方式，那么不僅會增大土石壩施工管理工作的難度、消耗大量的時間，還可能會導致土石壩的實際建設情況無法切實滿足當前小型水庫的建設需要。現階段，為了切實減小上述問題造成的不利影響，在土石壩施工前，相關工作人員可以通過合理應用計算機系統對土石壩施工技術、施工管理方案進行編制的方式，進一步提升土石壩施工管理活動的可靠性，為后續施工活動的順利推進提供有效的支持。同時在土石壩施工過程中，為盡可能縮短工期，降低工程施工成本，相關工作人員可以在土石壩施工活動開展之前對小型水庫周邊環境進行細致勘察，選擇適合土石壩建設的料廠。在選擇料廠的過程中，一方面需要保證料廠的土石質量符合土石壩建設的要求，并且料廠具備大規模開采土石的條件；另一方面需要盡可能縮短土石運輸成本，在此過程中，如果料場與土石壩建設區間存在導流，那么需要對道路承載力、周邊居民通行需要等情況進行細致調查，盡可能減少土石運輸對周邊居民正常出行造成的不利影響；若料場與土石壩之間不存在道路，那么在正式施工前，相關工作人員應當進行道路規劃與建設，并且應在后續施工過程中通過加強道路管理的方式，提升土石運輸工作的穩定性[2]。

2.2 施工質量管理

施工質量管理是當前小型水庫土石壩施工質量管控工作的重點內容之一，通過加強質量管理的方式，提升土石壩施工的實際質量成為一項極為必要的工作。①在進行壩體壓實施工的過程中，施工人員應保證防滲土料壓實方向與土石壩的軸線方向平行，嚴禁壓實過程中的碾壓方向與壩軸線的方向垂直，以便減少因局部滲漏壓力形成的、橫穿壩體的集中滲流帶。②對于防滲體土料的壓實，最好采用振動碾壓技術進行碾壓施工，并且在施工過程中應保證碾壓機行與行之間的碾壓重疊范圍在25 cm左右，同時為進一步提升土料壓實效果，可以利用進退錯距法對土料進行碾壓。③為保證土石壩碾壓施工質量符合施工建設標準的要求，在開展壩基結合面施工的過程中，應合理應用薄層輕壓法進行施工，盡量提升基礎部位填土工作的質量。需要注意的是，在土石壩的壩基結合施工過程中，地基土壤黏性與后續施工活動的施工方法存在著一定的聯系。舉例來說，若土石壩的地基土壤主要成分為礫石，那么在實際施工過程中，應盡量將土石壩壩基表層含水量調節至最大，再用與防滲土料相同的碾壓參數對其進行壓實處理，然后刨4 cm左右的埋深，對其進行鋪土壓實操作。若土石壩的地基土壤為非黏性土壤，那么在進行壩基結合施工時，可以先壓實地基，再鋪第一層土料，此時土料的含水量應為施工含水量的最大值，然后用輕型碾壓機對土料進行碾壓操作，此時碾壓后的土料壓實表面密度可以比設計要求略低。若土石壩的地基為巖基，那么在進行壩基結合施工前，應先將地基凹凸不平的巖石修整平整，然后對巖基表面的裂縫進行封閉處理，若在施工過程中，巖基表面較為干燥，則可以適度灑水，并在碾壓過程中使用含水量較高的土料，為后續施工活動的順利進行提供有效的支持。④在進行土石壩岸坡及混凝土結構結合面的施工時，在正式填土前，需要將結合面的表面沖洗干凈，清除松動的巖石，并在結合面上撒適量的水，保證結合面濕潤，然后涂刷一層5 cm厚的濃黏土漿、水泥砂漿或濃水泥黏土漿，在刷的過程中可以同時進行碾壓操作。需要注意的是，在進行防滲體與岸坡結合處的碾壓操作時，避免用羊角碾壓邊角處，而在對混凝土齒墻、壩下埋管兩側與頂部0.5 m范圍內的土體進行碾壓操作時，可以應用小型機具。⑤在進行岸坡、混凝土與礫土部分的碾壓操作前，應當先填裝1～2 m塑性較高、透水性較低的土料，以便上述部分的土壤直接與粗料接觸，從而達到提升防滲效果的目的。⑥在開展壩體接坡面的施工時，可以用推土機自上而下進行削坡處理，并且通過適當保留保護層的方式，減小壩體施工臨時設置的接縫高差[3]。

2.3 施工過程管理

在當前的土石壩施工過程中，建立健全的管理體系，加強對施工過程的管理，是保證土石壩施工質量的關鍵點之一。工作人員在實際工作過程中應以施工單位設備施工的實際情況、工程項目具體要求等內容為基礎，設置合理的施工管理體系，并通過明確施工管理部門職能的方式，保證施工管理體系順利落實。具體來說，一方面，在開展土石壩施工質量管理工作時，應明確土石壩施工建材、施工設備、施工人員等因素會對施工管理質量造成的影響，然后通過對小型水庫施工建設地點的實際情況進行勘察、對料廠土石料的實際品質進行檢查，制定具有針對性的、科學的質量管理體系，以便為后續管理工作的順利推進提供有效的支持。另一方面，為了在保證土石壩質量的基礎上，盡可能節約工程施工時間，相關工作人員應當加強施工單位、監管單位等部門之間的協調性，通過在施工過程中加強對建材、設備、人力等方面資源的調控管理，加強施工各工序之間的銜接，保證土石壩施工建設活動能夠順利推進[4]。

3 小型水庫建設中土石壩施工管理實例

3.1 項目概況

呂家灣水庫（圖2）位于石首市石華堰村，全長為353 m，主壩長度為200 m，副壩長度為153 m，總庫容為127.5萬m3，設計灌溉面積為0.6萬畝，是一座兼具灌溉、防洪功能的小型水庫。該水庫三面環山，承雨面積約為2.65 km2，下游為開闊的梯形水稻種植地，水庫內有一條天然小溪。現階段水庫的頂高程為67.2 m，防浪墻頂高程為67.5 m，頂寬為5 m，上游邊坡1:3.2，下游邊坡1:2.5。該水庫的溢洪道建在大壩右側，為開敞式寬頂堰，堰頂高程為65.2 m，凈寬為20 m，總長達41 m，最大泄洪量為70.5 m3/s。

圖2 呂家灣水庫

3.2 土石壩加固設計

該水庫的壩址位于水庫與邊坡的邊緣處，平面分布上，土層厚度與巖心分布都不均勻，建筑場地屬對建筑抗震不利的地段。同時考慮到該大壩存在壩體建筑質量較差，局部存在散浸狀況以及大壩無完善的排水系統等問題，因此，該大壩的實際使用質量無法滿足人們對水庫工程的需要。現階段為切實解決上述問題，對土石壩進行加固施工成為一項極為必要的工作。在正式開始加固施工前，對大壩的實際情況進行調查后發現：①經過鉆探實驗發現壩基一帶的地層為中更新統可塑狀粉質黏土、中元古代燕山期花崗巖，大壩壩基土層的承載力較高，可以達到大壩對地基土強度的要求。②該大壩的壩基、左壩肩和右壩肩較為穩定，在實際的施工過程中，以《碾壓式土石壩設計規范》（SL 274—2001）為依據。③對壩體填筑土質的密實度進行室內擊實試驗，了解到填土的最大干密度為1.71 g/cm，最優含水量為19.6%，在實際填筑過程中，壩體的填土壓實密度取0.96。填土控制值為1.64 g/cm，在實際的施工過程中，壩體的填土含水量應當按照最優含水量進行控制，其允許偏差范圍為-2%～+3%。④該大壩的填土實際干密度范圍為1.53～1.64 g/cm3，實際壓實密度在0.9～0.96，天然含水量為2.23%～25.3%，將上述數據與設計規范進行對比，發現數據值均不能達到設計規范要求。為保證大壩的除險加固工作能夠切實解決水庫防洪能力不足的問題，在施工過程中可以通過對大壩壩體及壩坡進行加固、對大壩的排水設施進行整治、對溢洪道與輸水管進行除險加固處理的方式，保證該水庫能夠實現對當地洪水的有效調節[5]。

3.3 土石壩施工管理方法

在該大壩的實際施工過程中，相關工作人員需要依據相關規定，根據管理單位的實際情況選擇該小型水庫加固施工的具體設備、進行加工維護的管理用房以及堆放物料的平臺，制定科學、合理的土石壩施工方案，并以此為基礎制定相應的施工管理方法，以便為后續施工投資方案的制定，施工工期、施工各節點的進度規劃制定等工作的開展提供有效的支持。在開展土石壩施工管理的過程中，管理重點包括土石原料的管理、施工設備的管理、施工人員的管理、施工成本的管控以及施工完成后對土石壩實際質量的監管等內容。

4 結語

總而言之，在小型水庫建設的過程中，土石壩具有適應能力強、結構簡單、材料供應方便、地基要求偏低等優點。現階段，為了保證土石壩的實際施工管理質量，切實滿足小型水庫的使用需要，應當在明確小型水庫實際建設需要的基礎上，應用合適的施工技術，提升對施工管理工作的關注度，從而達到切實提升小型水庫施工質量的目的。