水利工程土石坝坝体施工技术探索

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摘要：土石坝作为古往今来应用最为普遍的挡水构筑物，其施建质量历来是社会各界广泛关注的焦点所在。对此，本文结合笔者各方所学与相应水利建设项目施工实践经验，对土石坝坝体的相应施工前期准备与施工技术要点展开全面、细致探讨，以期可以为广大水利建设施工管理同仁在开展相应土石坝施工实践时提供些许可供借鉴参考之处。

关键词：水利工程；土石坝；坝体施工；技术要点

1土石坝坝体施工前期准备

1.1合理规划料场。土石坝通常是指用土、石混合料填筑、堆砌而成的坝体，由于填筑用料量较大，因此，务须于施作前对料场予以全面勘察，并根据水利工程土石坝施作实际，做好料场空间、时间、质量以及储量等全方位的规划，从而为土石坝施建质量、进度与成本管控提供有利条件。（1）空间规划。空间规划是指合理选择与规划料场的位置与高程，其中，料场位置应便于开采设备进出、交通便利且土石料上坝的运距宜短，高程适宜即坡度宜缓不宜陡，以便于重型车辆下坡。（2）时间规划。根据现场作业强度及坝体填筑的实际情况，合理选择料场使用时机，并依照季节变化与蓄水情况，做好材料使用时间的规划，确保整体运输任务保持均衡，避免窝工。其中，为确保用料的平衡调度，应尽量遵循“高料高用、低料低用”的原则，若高料场材料较为充裕则可高料低用；其次，作业强度高用近料场，作业强度低用远料场，且近料场取料后应确保附近坝体的抗渗性及稳定性不受影响；另外，先用近料场及易遭受水淹的料场，后用远料场及不易受淹的料场；此外，干旱时用高含水量料场，雨多时用低含水量料场。需要注意的是，用料规划时还应于近料场剩余足够填料供合拢段及拦洪时填筑。（3）质量与储量规划。施工前对料场储量及料源予以全面勘察，主要包括料场产状、存储量以及填料各项物理力学指标如含水量、容重、级配、渗透性及压缩性等，从而有效确保料场储量满足土石坝总方量要求，填料质量满足坝体施工质量的相关要求。1.2开展相应试验。首先，于料场取具有代表性的土样进行相应试验，如含水量、密度、土的击实试验等，其中，通过土的击实试验能够确定土体最大干密度，进而为后期填筑时的压实度提供参考标准。其次，不同功能分区的填筑材料不同，压实控制指标也有所不同。因此，填筑作业前应根据不同填料分别开展碾压试验，通过碾压试验判断土料填筑标准、压实度是否合理，填筑工艺是否妥当，并确定满足填筑要求时的填筑方式、填筑厚度、碾压次数、填料含水量及行车速度等各项作业参数。

2土石坝坝体施工技术要点

2.1填筑施作。填筑作业时应首先划分填筑坝面为若干工作面，每个工作面应尽量与坝轴线保持平行，且平面尺寸应能够允许机械进入施作。同时，坝面填筑须严格依照流程予以作业，避免漏压、过压，并在压实合格后方可填筑新料。（1）填料铺筑。卸料与平料多使用自卸汽车采用进占法卸料，即汽车在平整好的松土层上行进并卸料，然后利用推土机严格按照设计厚度向前进占平料。首先，填料铺筑时应保持与坝轴线平行的方向作业，并严格按照“随卸、随平、随检”的原则，确保铺筑厚度平整均匀且向上游设1%~2%的坡度，对于粒径超标的石料务须打碎处理，并将杂物清除干净；其次，对于防渗体内实施铺料作业时，为避免自卸汽车对压实土层造成剪力破坏，通常宜采取进占法倒退铺料，确保自卸汽车始终处于松土层上行进；另外，自卸汽车由反滤层行驶至防渗体铺筑时，极易将反滤料带入防渗体，致使防渗土料出现一定杂质而影响防渗质量，因而应设置专用“路口”，除了能够防止填料混合而影响整体坝体的质量外，还能够对“路口”处的质量问题予以集中处理；此外，整个铺筑过程中，卸料时使用带式运输机或自卸汽车，然后利用推土机或平土机依照设计厚度平料，确保填铺后的坝面起伏保持均匀，防止坑洼不平而造成积水。（2）填料加水。对于含水量偏低的黏性土料，若含水量比允许范围值低，则加水作业应于填筑前1~2天于料场进行。而对于非黏性填料，为避免运输途中失水，则主要于坝面处加水，并严格按照“少加、勤加、匀加”的原则加水，以有效确保压实效果与质量。另外，为确保各填筑层层间实现紧密结合，填筑前应采用洒水车或人工胶管对上层填筑面洒水，确保填筑面随时保持湿润，若采用光轮振动碾碾压时，下层铺料填筑前还应对上层铺面实施刨毛，刨毛深度应≥5cm。2.2碾压施作。坝面填筑后的碾压作业务须严格按照流程依次进行，避免出现漏压、超压等情况。防渗体土料碾压应与坝轴线保持平行，且坝料分区边界应做好重叠碾压，防止因局部漏压而造成渗流带。通常，为避免出现漏压，碾压机械每行重叠量至少为20cm~30cm。（1）碾压设备选型。碾压设备不同所产生的压实作用外力也有所不同，因此，碾压时应结合填筑实际要求合理选择碾压设备。据以往实践经验，碾压时所用设备应能够满足碾压施工强度及压实要求，并与填料物理学性质、作业面大小相互适应。（2）碾压方式选定。根据碾压设备选择合理的碾压方式，较为常见的碾压方法有两种（如图1）：其一是进退错距法，其二是圈转套压法。首先，进退错距法操作简单便捷，碾压、铺土以及检测等各工序协调作业，对于分段流水作业及压实成效的确保十分有利。其次，圈转套压法对于工作面要求较大，适于多碾滚组合碾压，该法作业效率高，但因转弯交接多易重压而导致超压，若转弯为小半径时易导致土层发生扭曲而出现剪力破坏，且转弯处四角易出现漏压，压实质量难能确保。2.3防渗体结合面施作。（1）防渗体与坝基结合面。坝基作为承受整个坝体自重及其他外加荷载的重要部位，其稳定性与承载性直接决定着大坝的安全稳定运行，因此，与坝基结合面处理时应结合基础自然承载力、坝高、筑坝材料等予以综合考量。首先，对于土质坝基，应调节其表层含水量至施工含水量允许上限，然后用与防渗填料相同的压实系数予以碾压，之后刨毛再填筑压实。其次，对于非粘性土坝基，应先压实再铺土，然后调整含水量至施工含水量允许上限，并用轻型碾压设备压实。另外，对于无须进行特殊处理的坝基如岩基，填筑前应先将岩基局部凹凸部位修整平整，然后将表面节理、裂缝等做好封闭处理。（2）防渗体与岸坡结合面。与岸坡结合面的处理是坝体施工控制的关键，一旦处理不到位，就会形成渗水薄弱部位而出现渗水通道，甚至还会引发“管涌”现象，对此，必须严格控制与岸坡结合面的处理质量。首先，填料铺填前，应首先冲洗岸坡结合面处的污物，将松动岩石予以清除处理并洒水湿润，然后将配制好的浓粘土浆或水泥浆砂，于结合面处涂刷5cm厚，边涂刷边填筑边压实；其次，施工时于近岸坡处形成的便道，应于施作至标高时将其挖除，然后依照试验确定的松铺厚度逐层铺筑并压实，直至检测质量达标方可隐蔽进入下一环节。此外，为避免原岸坡土基在碾压时受到破坏，与岸坡结合位置宽1.5m~2.0m及边角位置，严禁使用羊角碾、夯板等实施碾压，并确保坝体压实搭接宽度＞1m。（3）防渗体与砼结合面。首先，坝体填筑作业须对称施作，从而有效避免因侧向压力过大而影响坝体安全性。其次，对于坝体砼结构成品，应做好相应保护，且3m范围内填筑时应使用小型机具，禁止使用重型设备填筑，需要时可使用人工摆砌至孔隙率达标。另外，砼与土工布结合时，应预留钢筋并浇筑砼，从而确保两者的有效结合。2.4反滤层施作。（1）砂石反滤层主要分为先土后砂法及先砂后土法，砂石反滤层施工时，应严格依照设计要求由下向上逐层铺设，不同粒径组反滤层厚应满足要求且层间不得混杂。分段铺筑作业时，接缝层次应清晰不得错位、混杂，填筑完毕后应做好全面检查，确保铺填厚度、填料质量及级配等均能达标，对于检查质量不达标者，应予以重新铺筑。（2）土工布反滤层铺设前，应对反滤料予以彻底清理，避免尖石、树根等破坏土工布，铺设后不得长时间暴晒，且覆土至一定厚度后方可实施碾压，每块土工布搭接宽度须＞30cm。

3结语

“大坝建设，功在当代，利在千秋，福泽万众”，因而，其施建质量切不得小觑。对此，参建各方的各级管理人员务须对其施建质量予以高度重视，全面贯彻各项具体质量保障举措，紧抓各重点施作环节的施作质量，严抓紧控，多措共举，互助互督，协同共建，竭力促使土石坝施作质量得以优质达标，造福万千民众。

参考文献：

[1]齐予嵩.土石坝坝体填筑施工方法探讨[J].建设科技,2013(8):90.

[2]辛长青.土石坝土料填筑质量施工控制浅析[J].山西水利科技,2012(4):60~61.

[3]吕立新,焦恩东.土石坝坝体填筑料料场选择、试验与施工[J].吉林水利,2008(12):42~46.

作者:张敏 单位:安徽省交通航务工程有限公司