淺析水利工程土方填筑中的注意事項(xiàng)

賴舒靜 廣州市增城區(qū)水務(wù)建設(shè)管理所

水利工程土方填筑工藝較為復(fù)雜，涉及單元?jiǎng)澐?、測量放線、軟土清理、攤鋪填料、碾壓夯實(shí)、抽樣檢驗(yàn)等。在施工過程中若材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、技術(shù)操作不規(guī)范、施工監(jiān)測不到位等，均可能造成質(zhì)量缺陷及安全隱患，嚴(yán)重影響了水利工程的使用壽命。為避免上述問題，水利工程施工環(huán)節(jié)應(yīng)加大對土方填筑的重視力度，做好準(zhǔn)備、嚴(yán)把標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范操作、防微杜漸，從而保障水利工程項(xiàng)目安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.某水壩工程概況

某水壩工程位于本市河流上游，主要用于攔砂蓄水，其包括攔砂壩和潛壩兩大部分，如圖1所示。

圖1 某水壩工程概況

上述水壩施工過程中嚴(yán)格依照國家標(biāo)準(zhǔn)編制施工技術(shù)方案，根據(jù)“定位放線—清方削坡—備料—基槽開挖—清基—壩基施工—壩體施工—養(yǎng)護(hù)”這一關(guān)鍵流程開展施工，安全效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.水利工程土方填筑施工的基本原則及施工工藝

2.1 基本原則

所謂土方填筑就是指在自然地面上鋪散外運(yùn)來的建筑物料，通過壓實(shí)等一系列的處理最終實(shí)現(xiàn)高度的增加，土方填筑在施工的過程中應(yīng)遵循以下基本原則。

（1）土層均勻原則。想要切實(shí)保障水利工程整體質(zhì)量，需要使各土層土方填筑質(zhì)量均勻，對此，實(shí)踐工作中應(yīng)當(dāng)借助于人工與機(jī)械操作方式嚴(yán)把各段土方填筑質(zhì)量。具體而言，一是縱向施工開展實(shí)際作業(yè)，各段土方含多層土層，而在對其加以分段處理過程中，需使土層高度一致；二是實(shí)際作業(yè)時(shí)針對土方分段所形成的高度差，需盡可能控制其坡度（一般不高于35°），保障土層均衡效果，并且還需科學(xué)控制土層厚度；三是以機(jī)械為主、人工為輔落實(shí)土方填筑，落實(shí)好壓實(shí)、整平、強(qiáng)度夯實(shí)。

（2）挖填結(jié)合原則。結(jié)合相應(yīng)施工標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)踐作業(yè)時(shí)應(yīng)切實(shí)把握好土方平衡，特別是針對需要的土方量以及填筑的總量等要加以全面考慮。具體操作環(huán)節(jié)需要關(guān)注到填筑材料的選取，既要對現(xiàn)有土料加以妥善利用，同時(shí)也要注意加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，兼顧質(zhì)量、進(jìn)度、成本等方面因素。實(shí)際開挖時(shí)需要對土方回填加以有效管理，分段回填并加以科學(xué)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)挖填結(jié)合。

（3）就近取材原則。水利工程本身具有系統(tǒng)復(fù)雜性特點(diǎn)，而作為這其中一道基礎(chǔ)性工序，土方填筑實(shí)踐作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量避免增添項(xiàng)目施工負(fù)擔(dān)，特別是強(qiáng)調(diào)技術(shù)落實(shí)的便利程度，因此實(shí)際施工過程當(dāng)中往往要遵循就近取材的基本原則。一般而言，水利工程施工作業(yè)場地大多固定且偏僻，需要相關(guān)負(fù)責(zé)人員對其環(huán)境條件加以全面調(diào)研，科學(xué)選定供料場高程、位置，從而妥善落實(shí)就近取材，保障水利工程施工質(zhì)量與效率并節(jié)約成本。

2.2 施工工藝

研究過程中主要借鑒該水壩施工中的關(guān)鍵工藝和技術(shù)操作，分析水利工程土方填筑環(huán)節(jié)中的注意事項(xiàng)，具體內(nèi)容如下。

（1）基槽挖方。該水利工程采用機(jī)械開挖方式。首先對基槽施工段進(jìn)行劃分，依照水域內(nèi)施工環(huán)境合理設(shè)定相應(yīng)操作區(qū)域；其次，對上述區(qū)域進(jìn)行測量放線，確定基槽挖方的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)、基槽挖方的中線及邊線，依照放線設(shè)定樁標(biāo)，確定挖方數(shù)據(jù)；再次，依照樁標(biāo)上的各項(xiàng)標(biāo)注進(jìn)行基槽挖方施工，通過挖掘機(jī)反鏟開挖，將多余土運(yùn)輸?shù)酵诜絽^(qū)域外集中處理；最后，人工配合挖掘機(jī)對基槽挖方進(jìn)行處理，及時(shí)清理基槽挖方內(nèi)的散落土體，在基槽挖方過程中設(shè)置排水溝、集水坑等，實(shí)施攔沙壩的排水施工。

（2）地基處理。該水利工程中全面清理基槽周圍的耕土、腐殖土、雜草、樹木、樹根、軟弱土層、洞穴等，依照要求對地基進(jìn)行平整、壓實(shí)。軟土層處理過程中按要求換土回填，保證在平整壓實(shí)后地基不出現(xiàn)陡坡，岸壩不呈階梯形，提升了壩體的整體質(zhì)量，延長了其使用壽命。

（3）碎石墊層施工。該水利工程墊層施工的過程中依照設(shè)計(jì)要求對攔沙壩的碎石層進(jìn)行合理構(gòu)建，確定碎石墊層厚度，使用打夯機(jī)將碎石打入到基土中，提升攔沙壩穩(wěn)定性，增加攔沙壩基底摩擦系數(shù)。常規(guī)碎石墊層鋪設(shè)過程中主要選取壩頂溢流技術(shù)，從壩頂傾倒碎石后平整，進(jìn)行夯實(shí)。

（4）壩體施工。該水利工程壩體施工時(shí)首先設(shè)置好測量放線，對基準(zhǔn)點(diǎn)和皮數(shù)桿進(jìn)行設(shè)定，確定水域攔沙壩的構(gòu)建指標(biāo)及坡度；其次，彈好軸線、邊線、溢流口和其他尺寸位置線，并復(fù)核標(biāo)高；再次，使用垂直運(yùn)輸、水平運(yùn)輸、壩體砌筑和料石安裝等小型機(jī)械對塊石進(jìn)行放置，依照攔沙壩設(shè)計(jì)圖紙構(gòu)建壩體；最后，選取合理砂漿混合比，將砂漿攪拌均勻后灌注到塊石上，壓實(shí)，平整。

（5）清理修復(fù)。對壩體周圍廢料進(jìn)行清理，實(shí)施針對性保護(hù)。定期檢查伸縮縫、沉降縫等，一旦發(fā)現(xiàn)水域攔沙壩出現(xiàn)上述問題要及時(shí)進(jìn)行縫隙修復(fù)，對縫隙進(jìn)行二次泥漿灌注、壓實(shí)和平整，最大限度降低水域攔沙壩伸縮縫、沉降縫等的影響。出現(xiàn)沖擊壩體損傷時(shí)可以適當(dāng)選取加筋混凝土，在攔沙壩壩體上設(shè)置肋板，對其進(jìn)行混凝土加固。上述修復(fù)過程中人員需要嚴(yán)格控制混凝土的強(qiáng)度等級以及鋼筋的直徑，依照攔沙壩損傷狀況實(shí)施針對性調(diào)整，以提高肋板的防沖能力。

3.土方填筑中的注意事項(xiàng)

3.1 準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

水利工程土方填筑過程中應(yīng)加大對準(zhǔn)備工作的重視力度，按照土方開采、裝料、運(yùn)輸、卸料、鋪散、壓實(shí)等環(huán)節(jié)的工藝需求，進(jìn)行劃分、設(shè)計(jì)和檢查，如圖2所示。

圖2 土方填筑中的準(zhǔn)備工作圖

上述過程中首先要明確技術(shù)人員、施工人員、管理人員及監(jiān)督人員工作職責(zé)；其次，要按照水利工程標(biāo)準(zhǔn)及要求明確施工工序，編制施工技術(shù)方案，確定施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)，做好進(jìn)場前的管控，即：

（1）料場規(guī)劃。應(yīng)從空間、時(shí)間、數(shù)量三要素出發(fā)，進(jìn)行料場位置的選擇、料場空間的規(guī)劃、運(yùn)輸路徑的設(shè)置等，以保證低成本開采、裝料及運(yùn)輸。同時(shí)，還要嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，避免由土石料不達(dá)標(biāo)、開采不規(guī)范等引起的安全質(zhì)量缺陷。

（2）現(xiàn)場清理。為進(jìn)一步提升水利工程土方填筑效果，在施工前應(yīng)進(jìn)行填土清理，將表面浮土、雜物垃圾等清掃干凈。要對施工過程中可能產(chǎn)生的廢料、垃圾等進(jìn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)集中排放，避免影響土方填筑施工質(zhì)量。

（3）材料檢查。要對進(jìn)場前的裝置設(shè)備、土石料等進(jìn)行審查，確認(rèn)廠家資質(zhì)是否達(dá)標(biāo)、材料質(zhì)量是否合格、材料證書是否齊全等。同時(shí)，土石料進(jìn)場時(shí)及使用前均需進(jìn)行材質(zhì)檢驗(yàn)，確定達(dá)標(biāo)后方可使用到水利工程施工中。

3.2 關(guān)鍵操作

按照某水壩施工情況，在土方填筑過程中應(yīng)嚴(yán)格控制測量放樣、平整壓實(shí)、攤鋪夯實(shí)及削坡整型環(huán)節(jié)的施工操作，即：

（1）測量放樣。對照設(shè)計(jì)圖紙檢查位置坐標(biāo)是否準(zhǔn)確、施工距離是否標(biāo)準(zhǔn)。確定無誤后，根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行打樁，間距一般為30m，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，并使用白灰按樁放線，明確填筑區(qū)。該過程禁止人員隨意走動(dòng)，避免踩踏邊線，影響土方填筑效果。

（2）平整壓實(shí)。一般土方填筑過程中雜物清理完畢后，人工平整即可。但某水壩施工時(shí)大多為軟土基層。為保證土方填筑的穩(wěn)定性，該工程采用采樣機(jī)對清理完畢后的中間土層進(jìn)行平整壓實(shí)，兩端鋪振動(dòng)板配合人工壓實(shí)。

（3）填料攤鋪。土方填筑時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注攤鋪過程，對照工藝指標(biāo)，規(guī)范施工操作。

1）土石料檢驗(yàn)合格開始回填時(shí)，一般采用機(jī)械攤鋪配合人工作業(yè)形式。回填過程中要在測量放樣邊線基礎(chǔ)上超填10cm-30cm，達(dá)到指定高程后應(yīng)削坡至斷面；

2）攤鋪過程中可使用推土機(jī)，由低向高，逐層攤鋪，每一層土石料厚度＜30cm，可根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。

（4）夯實(shí)碾壓。每一層攤鋪完畢后，均要使用機(jī)械壓實(shí)。為避免用力過大造成土體沉降，可采用小型蛙式夯實(shí)機(jī)，多回?cái)?shù)夯壓，如表1所示。

表1 每一層鋪土厚度與壓實(shí)回?cái)?shù)

每一回夯實(shí)碾壓過程中均需要注意間距，按照前進(jìn)后退錯(cuò)距的方式交叉作業(yè)，保證兩側(cè)搭接長度＞0.3m。而在邊界夯實(shí)碾壓時(shí)應(yīng)控制搭接長度＞0.5m。整個(gè)過程必須連續(xù)進(jìn)行，且根據(jù)濕度情況適當(dāng)在平面灑水，以保證回填層的可靠性和穩(wěn)定性。

（5）削坡整型。該環(huán)節(jié)主要是對填筑邊坡進(jìn)行處理，在初次平整后應(yīng)掛線對邊坡進(jìn)行約束。土石料填筑完畢后，通過人工方式對邊坡進(jìn)行修整，調(diào)整其標(biāo)高、尺寸、坡面平整度等。

4.土體填筑的質(zhì)量控制

水利工程土體填筑施工操作較為復(fù)雜，在處理的過程中必須做好前期準(zhǔn)備、強(qiáng)化現(xiàn)場管理、開展運(yùn)維管控，這樣才能夠從根本上改善水利工程的安全性能和使用效益。

（1）前期準(zhǔn)備。要對水利工程土地填筑需求進(jìn)行全方位分析，包括設(shè)計(jì)方案分析、現(xiàn)場觀察檢測等，從歷史數(shù)據(jù)及實(shí)地檢測結(jié)果兩部分出發(fā)，全面把握施工要點(diǎn)及技術(shù)方案，這樣才能夠保證土體填筑的科學(xué)性、高效性和可靠性。而在水利工程土體填筑施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意針對現(xiàn)場條件選擇對應(yīng)處理方案，對比各攤鋪操作、壓實(shí)機(jī)械的適用性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性等，切合實(shí)際、因地制宜，形成最佳施工方案。

（2）現(xiàn)場管理。要按照水利工程土體填筑的施工標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范做好質(zhì)量管理，由專業(yè)監(jiān)督管理人員開展現(xiàn)場管控，對重點(diǎn)工程、隱蔽工程等環(huán)節(jié)施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，保證其嚴(yán)格依照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開展。同時(shí)，還要做好現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄，尤其是在碾壓作業(yè)環(huán)節(jié)，應(yīng)對土石料情況、碾壓機(jī)械類型、重復(fù)碾壓間距、碾壓次數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄追蹤，從而為后續(xù)質(zhì)檢和管理提供有效參考依據(jù)。

（3）質(zhì)量檢測。水利工程坡面、壩體等容易出現(xiàn)由積水、沖刷等導(dǎo)致的滲透、開裂、坍塌等問題。為此，必須要在土體填筑過程中做好質(zhì)量檢測，通過檢查填筑料強(qiáng)度、碾壓過程中濕度控制等，避免以次充好、粗制濫造等問題。同時(shí)，還要在施工環(huán)節(jié)進(jìn)行取樣檢測，通過工程儀器（水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等）測定工程參數(shù)是否達(dá)標(biāo)。并按要求填寫清楚《填方質(zhì)量驗(yàn)收通知單》，做好填筑位置、填筑尺寸、填筑標(biāo)高等的追蹤記錄，為驗(yàn)收管理提供參考依據(jù)。

5.總結(jié)

水利工程土方填筑過程中應(yīng)從準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)和質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)出發(fā)，做好施工技術(shù)規(guī)范和施工操作檢驗(yàn)，保證人員能夠在工程標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上高質(zhì)量、高效益地完成土方填筑工作任務(wù)。同時(shí)，要針對具體的項(xiàng)目因地制宜，對土方填筑環(huán)節(jié)的施工指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，以確保土方填筑質(zhì)量與工程實(shí)際相契合，從根本上改善水利工程的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。