水利工程土壩設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析

莊鵬

【摘要】由于土壩對(duì)各種地形的適應(yīng)度較強(qiáng)，在水利工程中的應(yīng)用也十分廣泛，土壩的歷史較為悠久，人們?cè)谑┕ず驮O(shè)計(jì)中也累計(jì)了豐富的經(jīng)驗(yàn)。特別是在氣候惡劣、工程地質(zhì)條件復(fù)雜和高烈度地震的地區(qū)，經(jīng)處理后均可筑壩。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土壩設(shè)計(jì)；施工技術(shù)

1、土壩施工技術(shù)

1.1壩基處理

土壩壩基施工時(shí)應(yīng)徹底地清理壩基部的腐殖土、彈簧土以及樹根等雜物，以免壩體出現(xiàn)滲漏的情況。總而嚴(yán)之，在土壩施工前應(yīng)對(duì)壩基進(jìn)行有效的技術(shù)處置。

1.2土壩黏土料的選用與維護(hù)

在雨季到來(lái)前，應(yīng)做好料場(chǎng)排水設(shè)施以免雨水或地下水影響土壩用料的物理性能提高土料的含水率，影響土壩總體質(zhì)量和使用性能。在土壩用料的選擇方面，應(yīng)預(yù)留一部分備用料，貯量應(yīng)集中并且要選擇質(zhì)地均勻的黏土料，保證土料貯量充足。同時(shí)還應(yīng)研究和分析黏土料的物理特性。盡可能不使用耕地用土，同時(shí)也應(yīng)考慮涂料運(yùn)輸以及開采的問(wèn)題。在氣候嚴(yán)寒地區(qū)施工時(shí)可以直接利用干枯的樹枝或積雪等將土料覆蓋，確保土料來(lái)年施工的正常使用。

1.3壩體施工技術(shù)

壩體施工時(shí)應(yīng)選擇無(wú)雨和少雨季節(jié)，如果降水過(guò)多致使土壤含量過(guò)大將嚴(yán)重影響和破壞土料的抗堿強(qiáng)度，使土壤層間出現(xiàn)光滑土層造成滑坡。并且如果土料含水率過(guò)大將無(wú)法碾壓，所以在壩體施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制土料含水率，防治土料含水率超標(biāo)。應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壩施工設(shè)計(jì)，如施工現(xiàn)場(chǎng)存在彈簧土，則應(yīng)徹底清除并采樣試驗(yàn)。在筑壩施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制填土層的厚度。最后，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注天氣情況，采取有效的防雨措施，避免在作業(yè)面上存有積水。

2、水利工程土壩施工實(shí)例分析

2.1工程實(shí)例

某水庫(kù)為大（Ⅱ）型水庫(kù)，該水庫(kù)的壩頂高程達(dá)503m，最大壩高28m，正常水位是500m，水面面積為24km2，壩軸線長(zhǎng)度達(dá)17.676km，其中西壩、中壩、南壩、東壩的長(zhǎng)度分別為3.27km、8.264km、3.104km、3.038km。該水庫(kù)的壩體段涉及下游排水溝和均質(zhì)土壩，其中壩體上游坡比為1：3，下游設(shè)置有馬道，而且下游的壩體是以馬道為界，坡比按照自上而下的方式分別是1：2.5、1：2.25、1：2.75；均質(zhì)土壩屬于2級(jí)建筑物，壩體的高程為490m，頂寬度和位置寬度分別是8m和1.5m。通常該水庫(kù)的壩體分區(qū)含有反濾料、土料、排水體、墊層，本文主要是對(duì)其土料施工技術(shù)與要點(diǎn)進(jìn)行研究和分析。

2.2土料施工技術(shù)

2.2.1土料場(chǎng)的規(guī)劃選擇

由于壩體的長(zhǎng)度為17.676km，壩體最大高度為28m，壩頂達(dá)81.5m，因此在實(shí)施施工中需要較多的土料。該項(xiàng)目在壩體土料施工中，土料場(chǎng)選擇的是與土壩的距離約為200m、運(yùn)輸距離合理且經(jīng)濟(jì)、土料力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與設(shè)計(jì)要求相符的土料場(chǎng)。

2.2.2壩體碾壓參數(shù)試驗(yàn)

該項(xiàng)目在壩體軸線范圍內(nèi)選擇代表性強(qiáng)的壩體進(jìn)行碾壓試驗(yàn)時(shí)，主要是以中壩為試驗(yàn)段進(jìn)行作業(yè)。在壩坡碾壓試驗(yàn)中，選用噸位不同的振動(dòng)凸塊碾與振動(dòng)平碾，采用厚度分別為35cm、30cm、25cm的分層鋪土進(jìn)行碾壓，碾壓次數(shù)與規(guī)定要求的密實(shí)度相符方可停止，對(duì)應(yīng)的碾壓次數(shù)分別是9次、8次、7次。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：該項(xiàng)目中選用16噸的振動(dòng)凸塊碾和振動(dòng)平碾，同時(shí)加配一臺(tái)灑水車及刨毛機(jī)，要想達(dá)到預(yù)期的施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益，適宜采用的碾壓次數(shù)為8次，分層厚度為30cm。

2.2.3壩體施工

從中壩試驗(yàn)段的試驗(yàn)結(jié)果可知，壩體土料施工中宜選用分層施工的方法，每層的分層厚度保持在30cm的范圍內(nèi)，正負(fù)誤差低于1%；碾壓時(shí)選擇16噸的振動(dòng)凸塊碾與振動(dòng)平碾，碾壓次數(shù)達(dá)到8次；同時(shí)以空氣水分和天氣情況等特點(diǎn)為基礎(chǔ)，適當(dāng)調(diào)整土料含水率及振幅等。在施工之前，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙實(shí)施測(cè)量放樣等工作，對(duì)每次的鋪設(shè)厚度與填筑范圍進(jìn)行標(biāo)示，其中填筑范圍應(yīng)適當(dāng)預(yù)留50cm左右的寬度，有效保證填筑區(qū)域的壓實(shí)質(zhì)量；每層鋪筑時(shí)可以選用進(jìn)占法進(jìn)行施工。嚴(yán)格按照試驗(yàn)段進(jìn)行碾壓次數(shù)和鋪設(shè)厚度，每層的平整度應(yīng)與設(shè)計(jì)要求相符。

在施工過(guò)程中，每個(gè)工作臺(tái)班在施工前應(yīng)該認(rèn)真清理好填筑面，做到隨平隨卸，以免因土料堆積過(guò)多而出現(xiàn)超厚的情況。平整時(shí)應(yīng)該對(duì)填筑厚度進(jìn)行經(jīng)常性測(cè)量，當(dāng)鋪筑達(dá)到一定的長(zhǎng)度后方可實(shí)施碾壓施工；碾壓中選用振動(dòng)碾壓，按照平行壩軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)，根據(jù)試驗(yàn)達(dá)到8次碾壓即可。要想避免漏壓，每一道的搭接長(zhǎng)度應(yīng)該與設(shè)計(jì)要求相符，做到壓實(shí)一道再換一道；碾壓式振動(dòng)碾壓時(shí)，其行駛方向應(yīng)該與壩軸的方向處于平行狀態(tài)，靠近岸邊的位置可順岸行使，而振動(dòng)碾壓無(wú)法達(dá)到的部位，則可選用小型的機(jī)具進(jìn)行壓實(shí)。另外，每碾壓一層土料，應(yīng)該向建立驗(yàn)收方報(bào)送取樣試驗(yàn)檢測(cè)，然后實(shí)施下一層的碾壓施工；已經(jīng)碾壓完的一層則應(yīng)做好相應(yīng)地保護(hù)措施，如雨天防水、夏季晴天防曬、冬天防雪和防凍等。

2.3要點(diǎn)分析

該項(xiàng)目中的施工技術(shù)要點(diǎn)為碾壓，如果壩體施工中沒有以碾壓施工技術(shù)為依據(jù)進(jìn)行施工，則水庫(kù)壩體易出現(xiàn)“夾心面包”或虛土等問(wèn)題，因此需要嚴(yán)格控制土料含水量、分層厚度、碾壓次數(shù)等。如果在實(shí)際施工過(guò)程中，壓實(shí)度與設(shè)計(jì)要求不相符，則需要及時(shí)清除換填或重新碾壓。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)已完成部分的保護(hù)，如新疆冬季較為寒冷，冰凍階段不宜施工土壩，秋季較涼階段需做好防凍處理工作，尤其是已完成的工作面，如鋪設(shè)麻袋和土工布編織布等。在夏季施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該盡可能避免雨水進(jìn)入或太陽(yáng)暴曬，這是因?yàn)橛晁M(jìn)入后會(huì)使土料含水量超出設(shè)計(jì)要求的含水量，對(duì)施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，而太陽(yáng)暴曬則會(huì)使土料含水率低于設(shè)計(jì)要求的含水率，致使土料過(guò)于干燥。當(dāng)然夏季施工時(shí)還要做好土壩工作面和土料場(chǎng)的保護(hù)工作，如雨季時(shí)選用挖排水溝和覆蓋擋水等排水措施，太陽(yáng)暴曬時(shí)進(jìn)行適量灑水等，只有選擇與項(xiàng)目特點(diǎn)相符的施工技術(shù)，才能確保壩體施工的順利實(shí)施。

3、結(jié)語(yǔ)

土石壩施工可節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，放寬了對(duì)筑壩材料的要求，減少工地的外線運(yùn)輸量。再加上最近幾十年來(lái)新的筑壩理論和施工技術(shù)的高速發(fā)展，土石壩已經(jīng)成為世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的一種壩型。

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