水庫土壩填筑施工技術分析

王小茹

摘 要：全面分析土壩填筑施工技術的核心意義和重要性，并結合目前所面臨的容易受環(huán)境影響、施工質量控制力度不夠等難題，嘗試提出一些應對之策。應對方法包括合理劃分壩面工作面、組織流水作業(yè)、選擇適合的填筑方式等。研究結果表明，通過合理選擇施工方法和技術措施，提高了施工效率、保證了填筑質量，并增強了土壩的穩(wěn)定性和抗?jié)B性能。對土壩壩體填筑施工技術的研究和應用具有一定的理論和實踐價值，對于保障工程質量和提升施工水平具有重大意義，可為土壩工程的設計和施工提供科學的參考和指導意見。

關鍵詞：水庫；土壩；填筑施工；技術

中圖分類號：TV642.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）10-0026-03

0 引言

水庫土壩工程對于保障水資源的合理利用、水能的開發(fā)利用以及水災防治等具有重要意義，建設高質量、高效能的水庫土壩工程，加強填筑施工技術的研究和應用，能夠不斷提升技術水平和工程質量。

1 水庫土壩填筑施工技術

1.1 水庫土壩填筑施工技術概述

水庫土壩的填筑施工技術是指在水庫建設中用土石材料構筑壩體的工藝。填筑施工技術的選擇和實施對保障水庫的安全性和穩(wěn)定性至關重要。主要的施工技術包括壩面作業(yè)、墊層施工、反濾層施工等。填筑施工前需要進行場地清理，清除場地上的植物、雜草和雜物等，確保施工區(qū)域的干凈和整潔，并對場地進行平整處理，去除地面上的凸起和凹陷，使地基均勻平整[1]。

施工所使用的材料需要具備一定的強度和穩(wěn)定性，通常采用黏土、砂土和石塊等，根據土石材料的特性和工程要求，可以進行不同比例的混合，以達到理想的填筑效果。在填筑區(qū)域內，根據設計要求和施工計劃，進行土石材料的堆放和分層，堆放時需要均勻分布和嚴密壓實。

1.2 水庫土壩填筑施工的重要性

水庫土壩作為抵御洪水沖擊的主要防線，填筑施工的質量直接決定了土壩的堅固程度和抗洪能力，只有使用科學合理的填筑施工技術，才能確保土壩在洪水來襲時能有效地抵擋洪水的沖擊，保障周邊地區(qū)的安全。水庫的主要功能之一是儲存和調節(jié)水資源，其施工的質量直接關系到水庫的蓄水量和蓄水穩(wěn)定性，要確保土壩的滲透性和抗?jié)B性，防止水從土壩滲漏，從而保證水庫的蓄水效果和供水能力。水庫土壩在長期運行過程中，會受到水壓、重力和地震等外力的作用，填筑施工的質量決定了土壩的穩(wěn)定性和抗滑性能，可以確保土壩具備足夠的抗滑和抗震能力，減少土壩發(fā)生滑坡或倒塌的風險，從而保障水庫的安全運行。

1.3 土壩壩體的用料規(guī)劃

1.3.1 料場的規(guī)劃

料場是指用于儲存和管理土石材料的場地，它的規(guī)劃直接關系到施工效率和土壩建設的順利進行。料場的位置應選擇在離施工現場近且便于運輸的地方，優(yōu)選位置應考慮到土石材料的供應來源、施工現場的距離和交通便利性等因素[2]。料場的面積要根據工程需要和土石材料的需求進行合理確定，應足夠容納所需的土石材料量。考慮到料場內的堆放和搬運作業(yè)的便利性，還要根據不同種類和規(guī)格的土石材料，應劃定相應的堆放區(qū)域，確保不同材料之間不會混淆，方便后續(xù)的取用。

1.3.2 料源規(guī)劃

尋找周邊山區(qū)、丘陵或礦區(qū)的土石場作為主要料源，這些地區(qū)往往能夠提供豐富的土石資源。考慮料源的穩(wěn)定性和可靠性，最好選取地質穩(wěn)定、土壤質量好的地方作為主要取料區(qū)，采取措施保障取料過程中不會產生塌方或土壤松動等安全隱患。綜合考慮料源的供應能力和采掘難度，優(yōu)先選擇供應能力較強、開采難度較小的地區(qū)，還應充分考慮環(huán)境保護因素，選擇離居民區(qū)、水源地和生態(tài)敏感區(qū)較遠的地點作為料源，以減少對周圍環(huán)境的影響。

2 水庫土壩填筑施工技術存在的問題及處理方案

2.1 容易受環(huán)境影響

填筑工程中產生的土石方剩余物料會對周圍的生態(tài)環(huán)境帶來土壤侵蝕和水質污染等諸多問題。為了有效解決這一難題，一定要使用科學的方式進行對應處理，并不斷強化施工人員對工地周邊環(huán)境的保護主動性，構筑嚴謹的生態(tài)監(jiān)管機制，確保施工過程中未使用完畢的土石方材料得到適當處理和再利用，降低對生態(tài)系統(tǒng)的負面影響。

采用掩埋、綠植復原及生物工程等手段，增強對填土區(qū)域周遭土壤的維護和復原，減緩土壤剝蝕和水體污染。需增強監(jiān)測和評估工作，對填土施工過程中的環(huán)境影響實施實時監(jiān)控和評估，及時發(fā)覺問題并采取相應手段修復和管理。在技術方面，可推動環(huán)境友好型填土材料的研發(fā)和應用，降低對原生土壤的破壞，并優(yōu)化填土工藝參數，提升填土效率和均勻性，減少對環(huán)境的影響。

2.2 施工質量控制力度不夠

施工期間對土壤的篩選和檢測不夠嚴謹，會導致填筑土壤中雜質含量較高，嚴重影響土壤的穩(wěn)定性和防滲能力，削弱土壩的整體安全性。施工中未能有效控制土層的致密度，導致土壩內部存在未充分致密的疏松土層，增加土壩破壞的風險。施工期間未精確控制土壤的濕度和含水量，使填筑土壤的含水率偏高或偏低，其中過高的含水率會增加土壤可塑性，降低抗剪強度和抗壓性能；而過低的含水率則導致土壤干燥收縮，易發(fā)生裂縫和滲漏。為解決此問題，就要加強土料的篩選和檢測，確保物理力學性質符合設計要求，建立嚴格的施工工藝控制制度，明確填筑方式、均勻性控制等關鍵參數，確保填筑過程規(guī)范一致。

2.3 填筑工藝參數缺乏標準化

土壤的合理壓實密度和濕度控制是確保水庫土壩的穩(wěn)定性和防滲性的重要保障，由于缺乏統(tǒng)一的工藝參數和規(guī)范，施工方常常無法準確了解土壤的實際情況并實現最佳壓實效果。填筑施工中對土層厚度和坡度等參數的規(guī)定也存在不足，缺乏統(tǒng)一的標準化指導，導致施工人員根據個人經驗或主觀判斷進行施工，容易導致填筑不均勻或過度厚薄的情況發(fā)生。為了解決水庫土壩填筑施工技術所存在的問題，需要制定統(tǒng)一的填筑工藝參數標準，并加強管理、監(jiān)督和培訓。針對不同類型的水庫土壩，應根據工程特點和土壤條件制定相應的填筑工藝參數標準。加強對填筑施工隊伍的管理和監(jiān)督，確保施工過程中嚴格按照標準進行操作。

2.4 技術創(chuàng)新不足

針對土質較差、易液化或地下水位較高的地區(qū)，傳統(tǒng)的填筑工藝無法滿足工程安全的要求。為了解決這一問題，需要積極引入新的工藝和設備，采用高性能土工材料、增強土工合成材料等創(chuàng)新材料和技術，積極探索使用可再生能源和循環(huán)利用施工廢棄物等綠色環(huán)保的填筑施工技術，降低對傳統(tǒng)能源的依賴，并減少溫室氣體的排放。此外，利用再生混凝土和再生材料等，循環(huán)利用施工廢棄物，減少資源消耗和廢物排放。

2.5 施工過程中存在安全風險

考慮到土壤的自然條件下各類型成分分布不一，施工過程中土壩的穩(wěn)定性面臨著許多困境，如土層滑動、坍塌和液化等問題，這可能導致整個土壩結構的損毀。不合理的機械操作和設備使用會造成安全事故，對人員和設備產生傷害。若無法有效控制地下水位，也會導致土壤液化和土壩滲漏，從而引發(fā)嚴重的工程事故。

為了應對這些問題，需要建立完善的安全管理制度，明確施工過程中的安全責任和安全操作規(guī)范，并進行嚴格的監(jiān)督和檢查。加強與相關部門和專業(yè)機構的合作，充分利用他們的經驗和技術，定期進行安全風險評估和預警，及時發(fā)現和識別出潛在的施工風險。

3 土壩壩體的填筑施工技術

根據施工條件和所使用的石料性質的不同，施工方法也可能存在差異，不同的施工方法會導致施工工序發(fā)生變化。在填筑土壩時，需要根據具體情況選擇合適的施工方法。

3.1 壩面作業(yè)要求

在進行壩面填筑之前，采取分段或分面施工的方式，可以有效地控制施工過程中的土方運輸和壩體壓力分布，通過這種方式可以減少接縫的數量，使垂直壩軸線的交接更加緊密。這不僅有利于施工過程中的土方填筑，還可以提高壓實機械的施工效率。操作壩面的作業(yè)工程時，需要按照特定的順序進行，以避免壓實過度或不足的情況，并嚴格控制壓實的力度和均勻性，只有在壓實達標的基礎上，才可以進入后續(xù)的填料環(huán)節(jié)。

3.2 組織流水作業(yè)

在進行連續(xù)操作時，務必確保與工程的施工面積相匹配，讓施工機械的作業(yè)更加便捷。對壩面長度的規(guī)劃也需考慮碾壓機械的要求，建議保持在40～100 m的范圍內，以確保滿足碾壓效果所需，壩體填筑工序的數量、施工強度以及填筑面積之間存在密切聯(lián)系，因此在考慮方案時必須將這些因素納入考慮范圍。

3.3 填筑方式

土石材料的傾倒和平整常通過安排自動傾倒的汽車直接進入工地，使用推土機將物料均勻地鋪設出所需的厚度，鋪設過程應該與大壩的軸線平行作業(yè)，以確保土層具有比較均勻的分布狀態(tài)，并且需要清除所有雜物。在進行防滲體鋪設時，應采用自動傾倒的汽車以倒退的方式進行鋪土，確保汽車始終在疏松的土壤上行駛，避免在已經壓實的土層上行駛，防止產生超過承載力的壓力，對已經成型的壩體造成一定損害[3]。

3.4 碾壓

在大壩表面進行填筑壓實工作時，需要按照特定的順序進行，以免出現部分地區(qū)未能得到充分壓實或超過了承載能力的情況。為了避免在防滲土料的碾壓過程中發(fā)生局部漏壓，必須保證碾壓方向與壩軸線方向是同向的，而不是與壩軸線方向垂直，這樣可以防止形成穿過整個壩體的集中滲流通道。為了防止壓實不均造成漏壓現象，在對碾壓作業(yè)的設備進行操作時，每一行應重疊20～30 cm左右，壩料分區(qū)之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱區(qū)域，確保彼此之間有重疊的碾壓作業(yè)區(qū)。

3.5 反濾層施工

對于土壩的反濾層施工，可以劃分為3種方法，分別是坡體削減法、擋板法和土/砂松坡接觸平起法。在土/砂松坡接觸平起法中，機械化作業(yè)是一種較為適宜的方法，可以有效地保證填筑的施工品質，并且具有較高的承載能力。在土石壩的反濾層施工過程中，反濾層的施工可以同時實現防滲壩體和反濾料的均衡填筑，因此在實踐中得到了廣泛的應用。基于填筑材料、填筑順序和搭接方式的差異，能夠采用不同的填筑方法，如先土后砂法或先砂后土法等。

3.6 結合部位的施工

在土壩的填筑建造進程中，對于堤體的阻滲土料有著極度苛刻的需求，要與地基、岸堤以及周邊修建物的邊界材料互相融合。因為施工技巧和施工導流填筑的需求，必須設立縱向的銜坡和橫向的縫隙。在結合部位施工過程中，必須采取可靠的方法來確保壩體的結構穩(wěn)定。接坡坡比一般要比1：3要更加緩和一點。這意味著壩體在接坡處的坡度應該比正常坡度緩和，以減少土體的坡面壓力，增加穩(wěn)定性。為了實現這個要求，施工人員需要仔細選擇和安排填筑土料，確保填筑過程中的土料密實，并按照適當的坡度進行鋪墊和壓實。關于壩體與混凝土構造物的銜接，在靠近混凝土構造物的區(qū)域，不宜使用大型機械壓實。可以選擇使用小型夯實機械或者人工夯實的方式進行處理。在填土碾壓過程中，應當留意混凝土構造物兩邊皆需填料壓緊，避免對其構成巨大的橫向壓力，甚至在安全上產生負面影響。

3.7 墊層施工

在土壩壩體山坡上最靠前的一部分便是墊層，這一片區(qū)域的堆填材料可采用人為的碎石和顆粒分布較細的砂礫料，基層的構筑需與其他堆石體的施工同時展開。對于鋪墊層的斜坡平整度要求相當嚴苛，而鋪墊層的傾斜程度需符合坡面規(guī)劃，且誤差在4 cm左右，確保鋪墊層層面的填筑厚度均勻，進而確保鋪墊層面具備較廣泛的應力分布。

3.8 壩體質量檢查、養(yǎng)護與修理技術

在壩體工程堆料地應定期核查取用土料的土質狀況、土塊規(guī)模、濕度和雜質含量是否與填筑需求相符。對于黏土這種土壤，當含水量較多時，需要采用攔截和排除水分的方法。而當含水量較少時，則需要考慮在土地上增添水分，以提高其含水量。

石塊的儲存區(qū)需要定期審查石頭的質量、老化狀況、石塊的尺寸和形狀是否滿足填土的需求。如果發(fā)現不符合標準，必須弄清原因，并立即采取措施加以處理。在土壤填充的過程中，需要對土層的厚度、填充物的顆粒大小、含水量以及壓實后的干燥密度等進行檢驗。土壤在經過壓實后，黏土或壤土的干燥密度應保持在1.55～1.65 t/m3，而砂礫料和堆石的干燥密度應不低于1.75～1.85 t/m3。頻繁地進行檢查可以幫助技術人員了解其變化和工作狀態(tài)，及時進行調整，并合理安排使用。

審查時，需仔細觀察壩體表面是否出現沖刷、開裂、下陷、滑坡等現象，壩基是否存在管道泄漏、土流，滲水量是否突然增加或減少，或出現渾濁情況，護坡石塊是否存在被掀起、松動或風化等狀況。還要對所有環(huán)節(jié)的驗收工作進行登記，注意進行存檔并對應標記，如果有發(fā)現問題，都要在第一時間向上級主管部門進行匯報。

4 結束語

對水庫土壩的填筑施工技術進行詳細分析后發(fā)現，每一個施工環(huán)節(jié)相對來說都較為重要，都會對工程品質產生重要影響。因此，相關人員應積極推動研究和應用先進的施工技術，以實現更安全、可靠和高效的水利工程建設。

參考文獻

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[2] 閻倩倩.壩體填筑施工工藝[J].河南水利與南水北調，2020，49 （4）：45-46.

[3] 李泉.探究水庫大壩填筑碾壓施工技術[J].建材與裝飾，2020 （12）：289-290.