小型水庫(kù)建設(shè)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(yè)質(zhì)量與小型水庫(kù)建設(shè)質(zhì)量之間存在著直接的聯(lián)系，現(xiàn)階段為避免人為或者自然因素對(duì)土石壩作業(yè)工作產(chǎn)生不利影響，在小型水庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)用合適的施工技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目活動(dòng)的管理，成為切實(shí)降低安全事故出現(xiàn)概率，保證小型水庫(kù)建設(shè)活動(dòng)高效、有序進(jìn)行的重要舉措之一。

1 小型水庫(kù)建設(shè)中土石壩施工管理的意義

在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展背景下，為進(jìn)一步提升水利資源的利用率，人們對(duì)水庫(kù)建設(shè)工作的關(guān)注度不斷提升，截止至2020年，我國(guó)已經(jīng)建成的水庫(kù)個(gè)數(shù)超過(guò)了9.8萬(wàn)座，大中型水庫(kù)與小型水庫(kù)的占比如圖1所示?，F(xiàn)階段，小型水庫(kù)作為我國(guó)水庫(kù)建設(shè)管理過(guò)程中較為常見(jiàn)的水庫(kù)形式，在灌溉、抗旱、防洪、發(fā)電等方面均發(fā)揮了極為重要的作用，其個(gè)數(shù)在我國(guó)水庫(kù)總體數(shù)量中約占96%。對(duì)小型水庫(kù)建設(shè)情況進(jìn)行分析后，可以發(fā)現(xiàn)土石壩施工作為一種較為普遍的施工方式，其施工質(zhì)量與小型水庫(kù)的總體工作質(zhì)量存在著極為密切的聯(lián)系?，F(xiàn)階段為保證小型水庫(kù)的使用壽命、使用安全性均滿足預(yù)期建設(shè)需要，加強(qiáng)土石壩的施工建設(shè)管理成為一項(xiàng)極為必要的工作。具體來(lái)說(shuō)，土石壩作為小型水庫(kù)的重要組成部分，承擔(dān)著擋水、防滲等工作任務(wù)，在建設(shè)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)土石壩建設(shè)的管理，不僅是切實(shí)提升水庫(kù)建設(shè)品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)之一，還能有效降低后續(xù)小型水庫(kù)的維護(hù)成本。同時(shí)，在當(dāng)前的水庫(kù)建設(shè)過(guò)程中，土石壩建設(shè)耗資占總體建設(shè)耗資的比例較高，在實(shí)際施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)土石壩施工的管理，還可以有效實(shí)現(xiàn)土石壩建設(shè)過(guò)程中的資金管控，降低小型水庫(kù)總體建設(shè)成本[1]。

圖1 大中型水庫(kù)與小型水庫(kù)的占比

2 小型水庫(kù)建設(shè)中土石壩施工管理方法

2.1 施工技術(shù)管理

為降低后續(xù)施工管理的難度，在小型水庫(kù)土石壩施工建設(shè)過(guò)程中，明確小型水庫(kù)建設(shè)區(qū)域的實(shí)際情況，并以此為基礎(chǔ)編制科學(xué)、合理的施工計(jì)劃，已經(jīng)成為保證土石壩施工活動(dòng)有序進(jìn)行的重要舉措之一。需要注意的是，由于土石壩施工時(shí)間較短，而對(duì)土石壩施工質(zhì)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(huì)增大土石壩施工管理工作的難度、消耗大量的時(shí)間，還可能會(huì)導(dǎo)致土石壩的實(shí)際建設(shè)情況無(wú)法切實(shí)滿足當(dāng)前小型水庫(kù)的建設(shè)需要?，F(xiàn)階段，為了切實(shí)減小上述問(wèn)題造成的不利影響，在土石壩施工前，相關(guān)工作人員可以通過(guò)合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)土石壩施工技術(shù)、施工管理方案進(jìn)行編制的方式，進(jìn)一步提升土石壩施工管理活動(dòng)的可靠性，為后續(xù)施工活動(dòng)的順利推進(jìn)提供有效的支持。同時(shí)在土石壩施工過(guò)程中，為盡可能縮短工期，降低工程施工成本，相關(guān)工作人員可以在土石壩施工活動(dòng)開(kāi)展之前對(duì)小型水庫(kù)周邊環(huán)境進(jìn)行細(xì)致勘察，選擇適合土石壩建設(shè)的料廠。在選擇料廠的過(guò)程中，一方面需要保證料廠的土石質(zhì)量符合土石壩建設(shè)的要求，并且料廠具備大規(guī)模開(kāi)采土石的條件；另一方面需要盡可能縮短土石運(yùn)輸成本，在此過(guò)程中，如果料場(chǎng)與土石壩建設(shè)區(qū)間存在導(dǎo)流，那么需要對(duì)道路承載力、周邊居民通行需要等情況進(jìn)行細(xì)致調(diào)查，盡可能減少土石運(yùn)輸對(duì)周邊居民正常出行造成的不利影響；若料場(chǎng)與土石壩之間不存在道路，那么在正式施工前，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行道路規(guī)劃與建設(shè)，并且應(yīng)在后續(xù)施工過(guò)程中通過(guò)加強(qiáng)道路管理的方式，提升土石運(yùn)輸工作的穩(wěn)定性[2]。

2.2 施工質(zhì)量管理

施工質(zhì)量管理是當(dāng)前小型水庫(kù)土石壩施工質(zhì)量管控工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一，通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量管理的方式，提升土石壩施工的實(shí)際質(zhì)量成為一項(xiàng)極為必要的工作。①在進(jìn)行壩體壓實(shí)施工的過(guò)程中，施工人員應(yīng)保證防滲土料壓實(shí)方向與土石壩的軸線方向平行，嚴(yán)禁壓實(shí)過(guò)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(duì)于防滲體土料的壓實(shí)，最好采用振動(dòng)碾壓技術(shù)進(jìn)行碾壓施工，并且在施工過(guò)程中應(yīng)保證碾壓機(jī)行與行之間的碾壓重疊范圍在25 cm左右，同時(shí)為進(jìn)一步提升土料壓實(shí)效果，可以利用進(jìn)退錯(cuò)距法對(duì)土料進(jìn)行碾壓。③為保證土石壩碾壓施工質(zhì)量符合施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在開(kāi)展壩基結(jié)合面施工的過(guò)程中，應(yīng)合理應(yīng)用薄層輕壓法進(jìn)行施工，盡量提升基礎(chǔ)部位填土工作的質(zhì)量。需要注意的是，在土石壩的壩基結(jié)合施工過(guò)程中，地基土壤黏性與后續(xù)施工活動(dòng)的施工方法存在著一定的聯(lián)系。舉例來(lái)說(shuō)，若土石壩的地基土壤主要成分為礫石，那么在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)盡量將土石壩壩基表層含水量調(diào)節(jié)至最大，再用與防滲土料相同的碾壓參數(shù)對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)處理，然后刨4 cm左右的埋深，對(duì)其進(jìn)行鋪土壓實(shí)操作。若土石壩的地基土壤為非黏性土壤，那么在進(jìn)行壩基結(jié)合施工時(shí)，可以先壓實(shí)地基，再鋪第一層土料，此時(shí)土料的含水量應(yīng)為施工含水量的最大值，然后用輕型碾壓機(jī)對(duì)土料進(jìn)行碾壓操作，此時(shí)碾壓后的土料壓實(shí)表面密度可以比設(shè)計(jì)要求略低。若土石壩的地基為巖基，那么在進(jìn)行壩基結(jié)合施工前，應(yīng)先將地基凹凸不平的巖石修整平整，然后對(duì)巖基表面的裂縫進(jìn)行封閉處理，若在施工過(guò)程中，巖基表面較為干燥，則可以適度灑水，并在碾壓過(guò)程中使用含水量較高的土料，為后續(xù)施工活動(dòng)的順利進(jìn)行提供有效的支持。④在進(jìn)行土石壩岸坡及混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合面的施工時(shí)，在正式填土前，需要將結(jié)合面的表面沖洗干凈，清除松動(dòng)的巖石，并在結(jié)合面上撒適量的水，保證結(jié)合面濕潤(rùn)，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(guò)程中可以同時(shí)進(jìn)行碾壓操作。需要注意的是，在進(jìn)行防滲體與岸坡結(jié)合處的碾壓操作時(shí)，避免用羊角碾壓邊角處，而在對(duì)混凝土齒墻、壩下埋管兩側(cè)與頂部0.5 m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行碾壓操作時(shí)，可以應(yīng)用小型機(jī)具。⑤在進(jìn)行岸坡、混凝土與礫土部分的碾壓操作前，應(yīng)當(dāng)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(dá)到提升防滲效果的目的。⑥在開(kāi)展壩體接坡面的施工時(shí)，可以用推土機(jī)自上而下進(jìn)行削坡處理，并且通過(guò)適當(dāng)保留保護(hù)層的方式，減小壩體施工臨時(shí)設(shè)置的接縫高差[3]。

2.3 施工過(guò)程管理

在當(dāng)前的土石壩施工過(guò)程中，建立健全的管理體系，加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的管理，是保證土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)之一。工作人員在實(shí)際工作過(guò)程中應(yīng)以施工單位設(shè)備施工的實(shí)際情況、工程項(xiàng)目具體要求等內(nèi)容為基礎(chǔ)，設(shè)置合理的施工管理體系，并通過(guò)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(shí)。具體來(lái)說(shuō)，一方面，在開(kāi)展土石壩施工質(zhì)量管理工作時(shí)，應(yīng)明確土石壩施工建材、施工設(shè)備、施工人員等因素會(huì)對(duì)施工管理質(zhì)量造成的影響，然后通過(guò)對(duì)小型水庫(kù)施工建設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行勘察、對(duì)料廠土石料的實(shí)際品質(zhì)進(jìn)行檢查，制定具有針對(duì)性的、科學(xué)的質(zhì)量管理體系，以便為后續(xù)管理工作的順利推進(jìn)提供有效的支持。另一方面，為了在保證土石壩質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能節(jié)約工程施工時(shí)間，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)施工單位、監(jiān)管單位等部門之間的協(xié)調(diào)性，通過(guò)在施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)建材、設(shè)備、人力等方面資源的調(diào)控管理，加強(qiáng)施工各工序之間的銜接，保證土石壩施工建設(shè)活動(dòng)能夠順利推進(jìn)[4]。

3 小型水庫(kù)建設(shè)中土石壩施工管理實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

呂家灣水庫(kù)（圖2）位于石首市石華堰村，全長(zhǎng)為353 m，主壩長(zhǎng)度為200 m，副壩長(zhǎng)度為153 m，總庫(kù)容為127.5萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積為0.6萬(wàn)畝，是一座兼具灌溉、防洪功能的小型水庫(kù)。該水庫(kù)三面環(huán)山，承雨面積約為2.65 km2，下游為開(kāi)闊的梯形水稻種植地，水庫(kù)內(nèi)有一條天然小溪。現(xiàn)階段水庫(kù)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(kù)的溢洪道建在大壩右側(cè)，為開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂高程為65.2 m，凈寬為20 m，總長(zhǎng)達(dá)41 m，最大泄洪量為70.5 m3/s。

圖2 呂家灣水庫(kù)

3.2 土石壩加固設(shè)計(jì)

該水庫(kù)的壩址位于水庫(kù)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(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震不利的地段。同時(shí)考慮到該大壩存在壩體建筑質(zhì)量較差，局部存在散浸狀況以及大壩無(wú)完善的排水系統(tǒng)等問(wèn)題，因此，該大壩的實(shí)際使用質(zhì)量無(wú)法滿足人們對(duì)水庫(kù)工程的需要?，F(xiàn)階段為切實(shí)解決上述問(wèn)題，對(duì)土石壩進(jìn)行加固施工成為一項(xiàng)極為必要的工作。在正式開(kāi)始加固施工前，對(duì)大壩的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)：①經(jīng)過(guò)鉆探實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壩基一帶的地層為中更新統(tǒng)可塑狀粉質(zhì)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(dá)到大壩對(duì)地基土強(qiáng)度的要求。②該大壩的壩基、左壩肩和右壩肩較為穩(wěn)定，在實(shí)際的施工過(guò)程中，以《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 274—2001）為依據(jù)。③對(duì)壩體填筑土質(zhì)的密實(shí)度進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，了解到填土的最大干密度為1.71 g/cm，最優(yōu)含水量為19.6%，在實(shí)際填筑過(guò)程中，壩體的填土壓實(shí)密度取0.96。填土控制值為1.64 g/cm，在實(shí)際的施工過(guò)程中，壩體的填土含水量應(yīng)當(dāng)按照最優(yōu)含水量進(jìn)行控制，其允許偏差范圍為-2%～+3%。④該大壩的填土實(shí)際干密度范圍為1.53～1.64 g/cm3，實(shí)際壓實(shí)密度在0.9～0.96，天然含水量為2.23%～25.3%，將上述數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)值均不能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。為保證大壩的除險(xiǎn)加固工作能夠切實(shí)解決水庫(kù)防洪能力不足的問(wèn)題，在施工過(guò)程中可以通過(guò)對(duì)大壩壩體及壩坡進(jìn)行加固、對(duì)大壩的排水設(shè)施進(jìn)行整治、對(duì)溢洪道與輸水管進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理的方式，保證該水庫(kù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)睾樗挠行д{(diào)節(jié)[5]。

3.3 土石壩施工管理方法

在該大壩的實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要依據(jù)相關(guān)規(guī)定，根據(jù)管理單位的實(shí)際情況選擇該小型水庫(kù)加固施工的具體設(shè)備、進(jìn)行加工維護(hù)的管理用房以及堆放物料的平臺(tái)，制定科學(xué)、合理的土石壩施工方案，并以此為基礎(chǔ)制定相應(yīng)的施工管理方法，以便為后續(xù)施工投資方案的制定，施工工期、施工各節(jié)點(diǎn)的進(jìn)度規(guī)劃制定等工作的開(kāi)展提供有效的支持。在開(kāi)展土石壩施工管理的過(guò)程中，管理重點(diǎn)包括土石原料的管理、施工設(shè)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(duì)土石壩實(shí)際質(zhì)量的監(jiān)管等內(nèi)容。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在小型水庫(kù)建設(shè)的過(guò)程中，土石壩具有適應(yīng)能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料供應(yīng)方便、地基要求偏低等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段，為了保證土石壩的實(shí)際施工管理質(zhì)量，切實(shí)滿足小型水庫(kù)的使用需要，應(yīng)當(dāng)在明確小型水庫(kù)實(shí)際建設(shè)需要的基礎(chǔ)上，應(yīng)用合適的施工技術(shù)，提升對(duì)施工管理工作的關(guān)注度，從而達(dá)到切實(shí)提升小型水庫(kù)施工質(zhì)量的目的。