水利水電工程土石壩施工

祁琳浩

（新疆兵建集團(tuán)第八建筑安裝工程公司，新疆 烏魯木齊 830000）

水利水電工程土石壩施工

祁琳浩

（新疆兵建集團(tuán)第八建筑安裝工程公司，新疆 烏魯木齊 830000）

本文主要講述水利水電工程土石壩施工的過程，料場的規(guī)劃，填筑過程壓實(shí)度的控制標(biāo)準(zhǔn)，最終取得一個(gè)既能保證實(shí)體質(zhì)量，又滿足經(jīng)濟(jì)效益的成果。

水利；水電；水工建筑物；土石壩；施工

1 料場規(guī)劃

土石壩施工中，料場的合理規(guī)劃和使用，是土石壩施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它不僅關(guān)系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價(jià)，甚至還會影響到周圍的農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)。施工前，應(yīng)配合施工組織設(shè)計(jì)，對各類料場作進(jìn)一步的勘探和總體規(guī)劃、分期開采計(jì)劃。使各種壩料有計(jì)劃、有次序地開采出來，以滿足壩體施工的要求。

選用料場的物理性質(zhì)，應(yīng)滿足壩體設(shè)計(jì)施工質(zhì)量要求，勘探中的可供開采量不少于設(shè)計(jì)需要量的2倍。在儲量集中繁榮主要料區(qū)，布置大型開采設(shè)備，避免經(jīng)常性的轉(zhuǎn)移；保留一定的備用料場的近料場，作為壩體合龍以及搶筑攔洪高程用。在料場的使用時(shí)間及程序上，應(yīng)考慮施工期河水位的變化及施工導(dǎo)流使上游水位抬高的影響。供料規(guī)劃上要近料、上游易淹料先用；遠(yuǎn)料，下游不淹料后用。含水量高料場夏季用；含水量低料場雨季用。施工強(qiáng)度高時(shí)利用近料，強(qiáng)度低時(shí)利用遠(yuǎn)料，平衡運(yùn)輸強(qiáng)度，避免窩工。對料場高程與相應(yīng)的填筑部位，應(yīng)選擇恰當(dāng)，布置合理，有利于重車下坡。作到就近取料，低料低用，高料高用；避免上下游料過壩的交叉運(yùn)輸，減少干擾。

充分合理地利用開挖棄渣料，對降低工程造價(jià)和保證施工質(zhì)量具有重要的意義。作到棄渣無隱患，不影響環(huán)保。在料場規(guī)劃中應(yīng)考慮到挖、填各種壩料的綜合平衡，作好土石方的調(diào)度規(guī)劃，合理用料。減少料物堆存、倒運(yùn)，作好料場的防洪、排水、防止料物污染和分離。不占或少占農(nóng)業(yè)耕地，作到占地還地、占田還田。

總之，在料場的規(guī)劃和開采，考慮的因素很多而且又很靈活。對擬定的規(guī)劃、供料方案，在施工中不合適的即使進(jìn)進(jìn)行行調(diào)整，以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

2 土石料開挖運(yùn)輸

土石壩施工中，從料場的開挖、運(yùn)輸，到壩面的平料和壓實(shí)等各項(xiàng)工序，都可由互相配套的工程機(jī)械來完成，構(gòu)成“一條龍”式的施工工藝流程，即綜合機(jī)械化施工。在大中型土石壩，尤其在高土石壩中，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化施工，對提高施工技術(shù)水平，加快土石壩工程建設(shè)速度方面有著十分重要的意義。

2.1 開挖

開挖分為立面開挖、平面開挖。

2.2 運(yùn)輸

壩料的運(yùn)輸，是保證上壩強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)之一。運(yùn)輸方案，主要具壩體結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)、壩料性質(zhì)、填筑強(qiáng)度、料場特性、運(yùn)距遠(yuǎn)近、可供選擇的機(jī)械型號等多種因素，綜合分析比較確定。土石壩施工中開挖運(yùn)輸方案主要有以下幾種。

正向鏟開挖，自卸汽車運(yùn)輸上壩；正向鏟開挖、膠帶機(jī)運(yùn)輸；斗輪式挖掘機(jī)開挖，膠帶機(jī)運(yùn)輸，轉(zhuǎn)自卸汽車上壩；采砂船開挖，有軌機(jī)車運(yùn)輸，轉(zhuǎn)膠帶機(jī)（或自卸汽車）上壩。

3 土料壓實(shí)

土石料的壓實(shí)，是土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。維持土石壩自身穩(wěn)定的土料內(nèi)部主力（粘結(jié)力和摩擦力）、土料的防滲性能等，都是隨土料密實(shí)度的增加而提高。

3.1 土料壓實(shí)特性

土料壓實(shí)特性，與土料自身的性質(zhì)，顆粒組成情況、級配特點(diǎn)、含水量大小以及壓實(shí)功能等有關(guān)。對于粘性土和非粘性土的壓實(shí)有顯著的差別。一般粘性土的粘結(jié)力較大，摩擦力較小，具有較大的壓縮性，但由于它的透水性小，排水困難，壓縮過程慢，所以很難達(dá)到固結(jié)壓實(shí)。而非粘性土則相反，它的粘結(jié)力小，摩擦力大，具有較小的壓縮性，但由于它的透水性大，排水容易，壓縮過程快，能很快達(dá)到壓實(shí)。

上料顆粒粗細(xì)作成也影響壓實(shí)效果。顆粒愈細(xì)，空隙比就愈大，所以含水量礦物分散度愈大，就愈不容易壓實(shí)。所以粘性土的壓實(shí)干表觀密度低于非粘性土的壓實(shí)干表觀密度。顆粒不均勻的砂礫料，比顆粒均勻的細(xì)砂可能達(dá)到的干干表觀密度要大一些。土料的含水量是影響壓實(shí)效果的重要因素之一。用原南京水利實(shí)驗(yàn)處擊實(shí)儀（南實(shí)儀）對粘性土的擊實(shí)試驗(yàn)，得到一組擊實(shí)次數(shù)、干表觀密度與含水量的關(guān)系曲線。

非粘性土料的透水性大，排水容易，壓實(shí)過程快，能夠很快達(dá)到壓實(shí)，不存在最優(yōu)含水量，含水量不做專門控制。這是非粘性土料與粘性土料壓特性的根本區(qū)別。壓實(shí)功能大小，也影響著土料干表觀密度的大小，擊實(shí)次數(shù)增加，干表觀密度也隨之增大而最優(yōu)含水量則隨之減小。說明同一種土料的最優(yōu)含水量和最大干表觀密度并不是一個(gè)恒定值，而是隨壓實(shí)功能的不同而異。

一般來說，增加壓實(shí)功能可增加干表觀密度，這種特性，對于含水量較低（小于最優(yōu)含水量）的土料比對于含水量較高（大于最優(yōu)含水量）的土料更為顯著。

3.2 土石料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

土料壓實(shí)得越好，物理力學(xué)性能指標(biāo)就越高，壩體填筑質(zhì)量就越有保證。但土料的過分壓實(shí)，不僅提高了壓實(shí)費(fèi)用，而且會產(chǎn)生剪力破壞，反而達(dá)不到應(yīng)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果?？梢妼瘟系膲簩?shí)應(yīng)有一定的標(biāo)準(zhǔn)，由于壩料性質(zhì)不同，因而壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)也各異。

4 壩體填筑

土石壩填筑必須嚴(yán)密組織，保證各工序的銜接，通常采用分段流水作業(yè)。分段流水作業(yè)，是根據(jù)施工工序數(shù)目，將壩面分段，組織各工種的專業(yè)隊(duì)伍，依次進(jìn)入各工段施工。進(jìn)行流水作業(yè)，有利于施工隊(duì)伍技術(shù)水平的提高，保證施工過程中人、地和機(jī)具的充分利用，避免施工干擾，有利于壩面連續(xù)有序的施工。

4.1 卸料及平料

通常采用自卸汽車、卸料，由推土機(jī)平鋪成要求的厚度。為配合碾壓施工，防滲體土料鋪筑應(yīng)平行于壩軸線方向進(jìn)行。

4.2 碾壓方法

壩面的填筑壓實(shí)，應(yīng)按一定的次序進(jìn)行，避免發(fā)生漏壓與超壓。防滲體土料的碾壓方向，應(yīng)平行壩軸線方向進(jìn)行，不得垂直于壩軸線方向碾壓，避免局部漏壓形成橫穿壩體的集中滲流帶。碾壓機(jī)械行駛的行與行之間必須重疊20～30cm左右，以免產(chǎn)生漏壓。此外，壩料分區(qū)之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱帶，必須特別注意要互相重疊碾壓。羊腳碾、氣胎碾可采用進(jìn)退錯(cuò)距法或轉(zhuǎn)圈套壓法兩種。

5 雨季施工

土石壩防滲體土料，在雨季施工總的原則是“避開、適應(yīng)和保護(hù)”。一般情況下應(yīng)盡量避免在雨季進(jìn)行土料施工；選擇對含水量不敏感的非粘性土料適應(yīng)雨季施工，爭取小雨日施工，以增加施工天數(shù)；運(yùn)輸?shù)缆芬彩怯昙臼┕さ年P(guān)鍵之一。一般的泥結(jié)碎石路面，當(dāng)遇雨水侵泡時(shí)，路面容易破壞，即使天晴壩面可復(fù)工，但因道路影響了運(yùn)輸而不能即時(shí)復(fù)工，不少工程有過此教訓(xùn)。所以應(yīng)加強(qiáng)雨季路面維護(hù)和排水措施，在多雨地區(qū)的主要運(yùn)輸?shù)缆?，可考慮采用砼路面。

6 冬季施工

寒冷地區(qū)，當(dāng)日平均氣溫低于0°C時(shí)，粘性土料按低溫季節(jié)施工。日平均氣溫低于-10°C時(shí)，一般不宜填筑土料。冬季施工的主要問題在于；土的凍結(jié)使土體強(qiáng)度增高，不易壓實(shí)；而凍土的融化卻使土體的強(qiáng)度和土坡的強(qiáng)度和土坡的穩(wěn)定性降低；處理不好，將使土體產(chǎn)生滲漏或塑流滑動。

7 結(jié)束語

隨著大型高效機(jī)具的采用，壩體防滲結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)，施工人數(shù)的大量減少，施工工期的進(jìn)一步縮短以及施工費(fèi)用的顯著降低等，土石壩的發(fā)展前景極為廣闊。土石壩不僅在當(dāng)今國內(nèi)外中低壩廣泛采用，而且興建的高土石壩也越來越多。砼面板堆石壩的經(jīng)濟(jì)性和快速施工，已成為壩工建設(shè)中具有很強(qiáng)競爭力的一種新壩性，更是使土石壩“錦上添花”。土石壩的多重優(yōu)越性以使其在當(dāng)今的水利水電項(xiàng)目中站穩(wěn)了腳跟，已被社會所公認(rèn)。

[1]郭宗彥.多建土石壩加快我國水利水電建設(shè)[J].水利水電技術(shù)，1986-07-30.