關(guān)于土石壩填筑施工技術(shù)和質(zhì)量控制的探討

甄健強

摘要：土石壩是目前應(yīng)用最廣泛的壩型，其突出的優(yōu)點是就地取材，適應(yīng)地形能力強。土石壩有多種壩型，應(yīng)用最多的是碾壓土石壩。本文根據(jù)實例對碾壓土石壩的填筑施工技術(shù)和質(zhì)量控制作以下詳細(xì)探討。

關(guān)鍵詞：土石壩；填筑技術(shù)；探討

前言

土石壩是歷史最悠久的壩型，也是目前世界上應(yīng)用最廣泛的壩型。土石壩的突出優(yōu)點是就地取材，可以利用各種開挖料，且對地形變化的適應(yīng)能力很強。土石壩按照施工方法分成碾壓式壩、充填式壩、水中填土壩及定向爆破堆石壩等壩型，但應(yīng)用最多的還是碾壓式的土石壩。碾壓土石壩又可分成均質(zhì)土石壩和組合式土石壩（防滲體分區(qū)壩）。前者主要是一種防滲材料，一般是粘土或者摻合料。后者壩體結(jié)構(gòu)中有壩殼和防滲體，滲透系數(shù)大的材料，如礫石、砂等構(gòu)成壩殼；滲透系數(shù)很小的材料用作防滲體，如粘土心墻、粘土斜墻、鋼筋混凝土心墻、鋼筋混凝土面板、瀝青混凝土面板或斜墻等。

工程概況：

大山塘水庫位于廣東省恩平市良西鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址位于良西鎮(zhèn)那灣居委會谷西自然村的西面，距恩平市人民政府所在地恩城20km，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)魚等綜合利用的?。┬退畮臁?/p>

一、壩基處理技術(shù)

1.1 壩基處理的原則

壩基開挖要按照設(shè)計和規(guī)范的要求進行，通過清理壩基地表覆蓋層和風(fēng)化破碎的巖石，使大壩建筑在堅實的地基上。

⒈開挖的次序由上至下、先挖岸坡后挖河床。壩肩岸坡的開挖要在填筑前完成，如對高壩開挖有困難，應(yīng)按施工時間分段，避免出現(xiàn)邊填筑邊開挖的現(xiàn)象。

⒉施工程序受導(dǎo)流方式以及壩區(qū)地形的制約，施工程序應(yīng)與導(dǎo)流方式協(xié)調(diào)。

⒊要充分考慮施工場地條件，合理安排工期和施工機械設(shè)備。

⒋壩基開挖料應(yīng)考慮壩體回填問題，并選擇好填筑部位，盡量做到開挖和填筑同時進行；開挖料不能直接上壩填筑時，應(yīng)安排好卸料點，臨時堆放點不應(yīng)影響現(xiàn)場施工。

⒌要嚴(yán)格控制防滲體地基處理質(zhì)量。

⒍充分研究水文氣象條件對開挖施工的影響。

1.2壩基處理技術(shù)

⒈清理壩基與岸坡表層的淤泥、細(xì)砂、粉土、腐植土、泥炭等覆蓋物；清除壩基、岸坡與鋪蓋地基上的雜草、樹根、亂石、墳?zāi)购透鞣N構(gòu)筑物；徹底處理壩區(qū)范圍內(nèi)的泉眼、水井、洞穴、地道及平洞、豎井、試坑、勘探孔等。

⒉開挖土質(zhì)壩基與岸坡，盡量使用推土機、鏟運機、挖掘機等機械施工；開挖巖石壩基與岸坡，應(yīng)采取小型爆破和預(yù)裂爆破的方式。

⒊當(dāng)壩基與岸坡開挖后不能及時回填，而裸露的巖石或土壤易受風(fēng)化影響時，應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)谋Ｗo措施，留保護層，或噴水泥漿或混凝土保護。

⒋處理防滲體、反濾層和均質(zhì)壩體巖坡時要挖成設(shè)計要求的平順的斜面，不能有臺階、急劇變化的坡段，更不允許有反坡。非粘性土料壩殼的巖石坡也不能有反坡。同時灌漿封閉基巖表面的節(jié)理、裂隙，以防止?jié)B水沖蝕防滲體。當(dāng)開挖局部凹坑、反坡與不平順的巖面不經(jīng)濟時，可用混凝土灌漿填平；開挖斷層、構(gòu)造破碎帶時，挖除一定深度的充填物后用混凝土灌漿處理；處理巖石節(jié)理、裂隙應(yīng)視裂縫的寬度、塊體大小及壩的高低等實際狀況而定。

1.3壩基質(zhì)量控制要點

⒈壩基處理時，嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計和規(guī)范要求進行質(zhì)量控制。

⒉砌筑前按《碾壓式土石壩施工規(guī)范》相關(guān)規(guī)定對壩基進行檢查。

二、壩體填筑技術(shù)

2.1 壩面作業(yè)方式

壩面作業(yè)組織是土石壩填筑的核心，對保證施工質(zhì)量、加快施工進度及降低施工成本，都有重要的作用。按照施工的方法、條件以及土石料性的差異，壩面作業(yè)可分為鋪料、整平、壓實、質(zhì)檢四道工序。為了提高施工效率，避免各工序間干擾，應(yīng)組織流水作業(yè)，將壩面劃分為若干個工作段或工作面。垂直壩軸流水一般用于大壩底部或較寬的心墻施工；平行壩軸流水適用于大壩頂部或較窄的心墻；交叉流水多用于心墻面積較大，長寬相差不大的場合。

目前土石壩土石料裝卸多使用自卸汽車，按照汽車進出場的卸料方式又分成進占法、后退法和綜合法三種方式，使用進占法施工壩面平整，有利于汽車運輸，鋪料厚度較容易控制，但層厚不宜過大，一般0.6m以內(nèi)；后退法可以避免粗細(xì)料分離，多用于砂礫料及壩殼礫質(zhì)土，但不利于推土機工作，層厚一般在1m內(nèi)；綜合法可以鋪填層厚1～2m的堆石料，能夠改善粗細(xì)料分離現(xiàn)象。

2.2 壩體填筑

2.2.1 防滲體施工

前面已經(jīng)提及，防滲體有心墻（包括斜心墻）、斜墻兩種形式，填筑材料主要包括粘性土、礫質(zhì)土、風(fēng)化料和摻合料，一般要求碾壓后滲透系數(shù)不大于1×10cm/s（均質(zhì)壩防滲土滲透系數(shù)不大于1×10cm/s）的土。

防滲體包括基本作業(yè)和輔助作業(yè)，基本作業(yè)為鋪料、整平、壓實和質(zhì)檢；輔助作業(yè)是灑水、刨毛、清理壩面與處理接縫等。

⒈防滲體填筑的原則

2心墻應(yīng)與反濾料、相鄰壩殼料平起填筑，跨縫碾壓，并采用先填反濾料后填土料的方法施工。

⑵斜墻既可與下游反濾料、相鄰壩殼料平起填筑，也可在壩殼料后面填筑，但須考慮場地問題，筑好的壩殼料要削坡后才能進行下道工序。

⑶填筑一層土料的作業(yè)時間應(yīng)控制合理，一般在一個班的時間內(nèi)完成。

⒉鋪料。應(yīng)沿壩軸線鋪筑，采用自卸汽車卸料，推土機平料，汽車進場方式采取進占法。施工時應(yīng)控制鋪土厚度和保證壩面平整。在壩面上適當(dāng)距離設(shè)專用道口，以防止汽車穿越反濾層時將反濾料帶入防滲體內(nèi)。在上下游邊坡鋪料時應(yīng)預(yù)留1m的富裕寬度，以保證設(shè)計斷面要求。

⒊整平。按設(shè)計厚度分層整平，采用拉線控制土層厚度。推土機整平粘土心墻壩或粘土斜墻壩時鋪筑面應(yīng)向上游傾斜坡度1～2°，均質(zhì)壩可鋪成龜背樣子分別向上下游傾斜坡度1～2°，以利施工期間雨水順利排走。

⒋壓實。用釬插檢查厚度符合設(shè)計要求后即可壓實操作。碾壓機械有羊足碾、氣胎碾、凸塊振動碾等。碾壓時用拖拉機拖帶碾輪碾壓。碾壓的方向應(yīng)當(dāng)平行于壩軸線方向，碾壓的方式有進退錯距法、轉(zhuǎn)圈套壓法，一般多使用進退錯距法，轉(zhuǎn)圈套壓法需要壩面面積較大。碾壓次數(shù)必須嚴(yán)格控制，避免漏壓或者過壓，對發(fā)生剪切破壞的“彈簧土”，必須全部清除，重新鋪筑壓實。要分段碾壓，垂直碾壓方向的搭接寬度不小于0.3～0.5m，順碾壓方向的搭接寬度不小于1.0～1.5m。特殊部位，如防滲體截水槽內(nèi)或與岸坡結(jié)合部，采用小型夯實機夯實。

⒌灑水與刨毛。土料太干的時候就需要灑水，一般在料場進行。當(dāng)土料僅是稍干時，可以在壩面加水，鋪土?xí)r加水量1/3，鋪好后再加余下2/3；灑水后要停歇一段時間再碾壓，以便水分有時間均勻分布。土料太濕時需要干燥，使用犁或耙翻松土晾曬。當(dāng)汽車或碾壓機具壓實后土料表面形成光面時需要刨毛，以保證前后土層結(jié)合良好；刨毛使用松土器或刨毛耙齒等。

⒍結(jié)合部位鋪填。⑴鋪填壩體與岸坡接縫部位時，應(yīng)將表層松土鏟除至壓實土層，并控制岸坡比不超過1：3；坡面刨毛后水分合適時鋪填新土壓實[3]。⑵與混凝土結(jié)合部處理時先清除混凝土表面的乳皮、粉塵等雜物，然后灑水潤濕涂刷濃泥漿，邊刷邊鋪土邊夯實。⑶與壩基結(jié)合部位，要使用薄層、輕碾的方法，不能使用重型設(shè)備。

2.2.2 反濾層施工

反濾層、墊層、過渡層等方量不多，要求嚴(yán)格，鋪料時不能分離，一般反濾層要與壩殼料平起上升，鋪料時以機械輔以人工進行。平起法根據(jù)防滲體、反濾層填筑的次序、搭接方式又可分為先砂后土法、先土后砂法、土砂平起法等。

先土后砂法是先鋪2～3層土料，壓實邊緣留出30～50cm松土帶，再鋪反濾料與土料平齊，騎縫碾壓。先砂后土法先以反濾料筑一小堤，再填2～3層土料與反濾料平齊，壓實接縫帶。由于土砂之間不可避免地出現(xiàn)犬牙交錯現(xiàn)象，因而要注意反濾料的厚度不應(yīng)影響防滲體斷面，也不能伸入到心墻內(nèi)。

2.2.3填筑質(zhì)量控制

土料填筑主要控制鋪土厚度、壩體土方培厚加固，壩體填筑土料選用與原壩體填筑土性質(zhì)相同的土料，培厚土料的透水性應(yīng)略大于原壩體，滲透系數(shù)為5×10-4～1×10-3cm/s，具體根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，壩體填筑壓實度不小于0.96。壩體填筑含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%。

填土塊度、土料含水率、壓實干密度等，需要經(jīng)常抽查檢測；還要檢查壩體表面裂縫、坍塌、滑坡等現(xiàn)象；檢查壩基有無管漏、流土等；檢查護坡有無翻起、松動等現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重問題，要加強檢查和采取措施。檢查時要記錄、歸檔，必要時向上級部門匯報。

三結(jié)語

土石壩填筑的質(zhì)量取決于整個施工過程中細(xì)節(jié)的把控，因此需要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范和技術(shù)要求進行施工，對質(zhì)量問題以預(yù)防為主，把困難和問題考慮到前面；對已經(jīng)出現(xiàn)的問題，采取有針對性的措施加以解決，以保證大壩質(zhì)量與安全。

參考文獻：

[1]本書編委會. 水利水電施工工程師手冊[M]. 北京：中科多媒體電子出版社，2003.

[2]楊超. 論中小型水庫土壩填筑施工技術(shù)[J]. 城市建設(shè)，2010.

[3]王德彬. 直崗拉卡水電站左岸土石壩填筑工程施工方法[J]. 甘肅水利水電技術(shù)，2010.