水利工程土石壩施工技術(shù)探討

□李東飛（葛洲壩新疆工程局有限公司）

1.土石壩的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 土石壩的優(yōu)點(diǎn)

土石壩有著許多其他壩型沒有的優(yōu)點(diǎn)，是水利工程建設(shè)中最為歷史悠久的壩型。土石壩施工過程中的材料一般情況下是就地取材，充分利用在施工過程中的各種土石為主要原材料，充分節(jié)省木材、鋼材、水泥等施工材料，減少施工過程中所用的遠(yuǎn)途運(yùn)輸費(fèi)用，降低土石壩工程的施工成本。土石壩的工序少，施工技術(shù)簡單，便于組合機(jī)械快速施工，施工周期較短。土石壩有著相對簡單的結(jié)構(gòu)，更加利于后期的維修、加高及擴(kuò)建。由于水利工程的特點(diǎn)，土石壩有較強(qiáng)的適應(yīng)變形性能，壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)。

1.2 土石壩的缺點(diǎn)

但是土石壩也有著一定的缺點(diǎn)，例如：土石壩的壩頂不具有溢洪功能，一般情況下要另外設(shè)溢洪道；粘性土料的填筑受外界溫度、水分等氣候影響較大；較多沉陷及不均勻沉陷；施工導(dǎo)流方面較為不便。如何控制和預(yù)防滲流已成為土石壩工程建設(shè)中最主要的工作之一，滲流是土石壩施工建設(shè)中最大的危害。

2.水利工程土石壩施工技術(shù)分析

2.1 料場的規(guī)劃布置

料場是土石壩材料的聚集地，是土石壩后勤保障的大本營，必須高度重視料場的合理規(guī)劃和使用。在土石壩施工過程中對料場的規(guī)劃與使用直接關(guān)系著施工的質(zhì)量和進(jìn)度和工程投資，必須做好料場的時(shí)間規(guī)劃和空間規(guī)劃。

科學(xué)合理的規(guī)劃布置料場，首先要合理選擇料場位置和高程，并進(jìn)行合理的布置做好空間規(guī)劃布置；其次是全面把握土石壩施工材料的產(chǎn)狀、儲量、埋深、地質(zhì)成因以及各種物理力學(xué)指標(biāo)，切實(shí)做好土石壩施工材料現(xiàn)場的合理質(zhì)與量規(guī)劃布置；再就是充分考慮料場與施工強(qiáng)度、壩體填筑部位變化之間的相互影響。總而言之，要做好水利工程土石壩料場的規(guī)劃布置工作，土石壩施工料場的總儲量要確保能夠滿足壩體總方量的需求，而且應(yīng)滿足施工過程中各個(gè)階段施工上壩強(qiáng)度的最大要求，做到發(fā)揮土石料的最大功能作用。

2.2 土石料的加工

加工土石料的粘土顆粒小，表面積大，親水性較強(qiáng)，水對土料工程性能影響大。因此，要求對土石壩施工所用的土石料含水率進(jìn)行合理掌握與控制，保證合格料在填筑壓實(shí)時(shí)含水率在最優(yōu)含水率±2%左右。將烘烤、摻料、翻曬、自然蒸發(fā)等多種方法運(yùn)用到土石料的挖裝運(yùn)卸中，以降低土石料的含水量；或是通過在土石料場加水，對土石料的料堆添加水，采取加水的方法在土石壩開挖、裝料、運(yùn)輸過程中提高土石料的含水量。

土石壩石料從料場的開挖、運(yùn)輸，到壩面的平料和壓實(shí)等土石壩施工的各項(xiàng)工序的進(jìn)行應(yīng)嚴(yán)格運(yùn)用相互配套的的工程機(jī)械來完成。在大、中型水利工程土石壩的施工建設(shè)過程中，尤其是在高土石壩的施工過程中，運(yùn)用現(xiàn)代化的水利工程土石壩施工技術(shù)和先進(jìn)的機(jī)械化水平，加快水利工程土石壩的建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化綜合高技術(shù)、高水平機(jī)械施工，保證水利工程土石壩施工質(zhì)量。

2.3 壩基與岸坡處理

進(jìn)行對壩基、岸坡和鋪蓋地基的清理時(shí)，應(yīng)將壩基、岸坡及鋪蓋地基上面的樹木、草皮、樹根、亂石以及各種構(gòu)筑物等等全部清除干凈，并認(rèn)真做好水井、泉眼、地道和洞穴等的處理。坡面及局部松散浮渣采用人工清理的方法進(jìn)行清理，在粘上心墻范圍內(nèi)回填低標(biāo)號混凝土，其他低洼部位分層回填新鮮石渣。用機(jī)械清理與人工清理互相配合的清理方式，將水塘、洼地、深槽等全部徹底清理干凈，再分層將其進(jìn)行回填壓實(shí)，碾壓整個(gè)土質(zhì)壩基填筑，達(dá)到足夠的夯實(shí)程度。

2.4 壓實(shí)土料

土石料的壓實(shí)，是土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。維持土石壩自身穩(wěn)定的土料內(nèi)部主力(粘結(jié)力和摩擦力)、土料的防滲性能等，都是隨土料密實(shí)度的增加而提高。土料自身的性質(zhì)，顆粒組成情況、含水量大小以及壓實(shí)功能等密切關(guān)系著土料壓實(shí)特性。壓實(shí)效果受到土料顆粒粗細(xì)組成的影響，顆粒愈細(xì)，空隙比就愈大，所以含水量礦物分散度越大，壓實(shí)難度就越大。土料的含水量是影響壓實(shí)效果的重要因素之一。非粘性土的粘結(jié)力小，摩擦力大，具有較小的壓縮性，但透水性大，排水容易，壓縮過程快，能很快達(dá)到壓實(shí)。

2.5 填筑施工

土石壩壩面作業(yè)的特點(diǎn)是工種多，工作面狹窄，工序多，機(jī)械設(shè)備多等，要合理、穩(wěn)定的進(jìn)行填筑施工需要具備、制定完善的施工組織詳細(xì)規(guī)劃。土石壩的壩面作業(yè)一般采用流水線的施工方式進(jìn)行施工，可以有效避免因壩面作業(yè)特點(diǎn)對壩面施工過程的打擾，以切實(shí)保障工程的施工進(jìn)度。為加快施工進(jìn)度及控制邊界，在防滲土料與反濾過渡料的填筑關(guān)系上，一般均采用先砂后土的施工順序。土石壩在施工過程中的堆石體填筑可以應(yīng)用自卸汽車后退法或進(jìn)占法卸料，利用推土機(jī)將其攤平。后退法的優(yōu)點(diǎn)是汽車可在壓平的壩面上行駛，減輕輪胎磨損；缺點(diǎn)是推土機(jī)攤平工作量大，且影響施工進(jìn)度。后退法可以在一定程度上減輕料物的分離，多用于墊層料的攤鋪。可以在壓實(shí)厚度大時(shí)采用混合法進(jìn)行卸料施工，先用后退法卸料呈分散堆狀，再用進(jìn)占法卸料鋪平，進(jìn)而減輕料物的分離。

3.水利工程土石壩施工質(zhì)量的管理控制

要切實(shí)對壩體基礎(chǔ)進(jìn)行清理處理，將樹木、草皮、樹根、亂石、墳?zāi)挂约案鞣N構(gòu)筑物全部清除，并認(rèn)真做好水井、泉眼、地道和洞穴等各個(gè)方面的處理。在完成基礎(chǔ)處理工作后，才能實(shí)施填筑施工，使土石壩具有足夠的承載力；對于在覆蓋層較深的地方修建工程，基礎(chǔ)處理的工程量比較大，應(yīng)根據(jù)具體需要采用振沖、防滲墻、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等方式對地基進(jìn)行綜合性處理，達(dá)到夯實(shí)壩體地基，滿足一定的承載和防滲要求的目標(biāo)。夯實(shí)壩體地基寒冷地區(qū)，一般日平均氣溫低于負(fù)10 攝氏度時(shí)，不宜填筑土料。當(dāng)日平均氣溫低于0 攝氏度時(shí)，粘性土料按低溫季節(jié)施工。水利工程土石壩中的面板堆石壩堆石體的壓實(shí)參數(shù)、碾重、鋪層厚和碾壓遍數(shù)必須經(jīng)過碾壓實(shí)驗(yàn)加以確定，設(shè)計(jì)壓實(shí)干密度、石質(zhì)、填料形狀、尺寸和級配等因素與其所取的值有密切關(guān)聯(lián)，在不同的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該以優(yōu)化參數(shù)作為質(zhì)量控制的最好依據(jù)。

水利工程的土石壩施工質(zhì)量非常容易受到季節(jié)性水文氣象的影響，因此必須高度重視水文氣象對施工進(jìn)度的影響。由于冬季氣候條件差，在低溫狀態(tài)下會使土體凍結(jié)，不利于進(jìn)行壓實(shí)。冬季施工處理不好，將使土體產(chǎn)生滲漏或塑流滑動(dòng)，需要采取積極措施，才能進(jìn)行填筑。在多雨季節(jié)進(jìn)行施工，對土料的含水量影響很大，嚴(yán)重制約著水利工程土石壩石料的填筑，施工強(qiáng)度也會受到較大的影響，一般的泥結(jié)碎石路面，當(dāng)遇雨水侵泡時(shí)，路面容易破壞，土石壩防滲體土料，在雨季施工應(yīng)實(shí)行“避開、適應(yīng)和保護(hù)”的總原則。

必須對壩面進(jìn)行合理的分區(qū)，確保填筑工作施工順利完成。要做到：嚴(yán)格按照填筑工序進(jìn)行作業(yè)；進(jìn)行防滲土料的選擇和施工應(yīng)根據(jù)填筑的具體情況需要，并合理地根據(jù)實(shí)際需要情況來進(jìn)行劃分填筑區(qū)域，適時(shí)對機(jī)械設(shè)備和填筑情況等進(jìn)行必要的調(diào)整；對采用臨時(shí)斷面填筑與平起填筑土石壩工程，必須保證機(jī)械化的正常作業(yè)，以確保填筑工程的質(zhì)量，絕對不能因?yàn)樽非笈R時(shí)斷面的填筑量的最小化而影響機(jī)械化的正常施工。

4.結(jié)語

隨著社會的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，土石壩施工技術(shù)被廣泛的運(yùn)用到水利工程建設(shè)中。土石壩的施工涉及到水利工程的多個(gè)方面的質(zhì)量及效益，關(guān)系著現(xiàn)代水利工程的應(yīng)用發(fā)展建設(shè)，應(yīng)不斷引進(jìn)、借鑒國外先進(jìn)的施工技術(shù)，加強(qiáng)自身的研究和創(chuàng)新，努力提高水利工程土石壩施工技術(shù)，促進(jìn)水利工程土石壩的建設(shè)發(fā)展。在土石壩的施工過程中，應(yīng)按現(xiàn)代技術(shù)精心設(shè)計(jì)、嚴(yán)格施工的土石壩，詳細(xì)參照有關(guān)規(guī)章規(guī)定的具體內(nèi)容，采用科學(xué)合理的施工方法與技術(shù)，使土石壩施工更加的安全高效、可靠持久。隨著大型高效機(jī)械化設(shè)備的采用，施工成本的降低，壩體防滲材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，土石壩的發(fā)展將會得到更新、更好的發(fā)展機(jī)遇和空間。