水利工程土石壩樞紐設(shè)計(jì)

周煥軍 陳建軍

【摘要】近年來(lái)，我國(guó)的水利事業(yè)不斷發(fā)展。本文將從土石壩樞紐設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、施工技術(shù)分析、施工質(zhì)量管理、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等多個(gè)方面進(jìn)行分析探討，對(duì)土石壩樞紐設(shè)計(jì)提出了合理的看法。

【關(guān)鍵字】水利工程、土石壩

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前言

在我國(guó)水利工程處在十分重要的地位，雖然我國(guó)的水利事業(yè)發(fā)展迅速，但是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很多不足，因此要從土石壩樞紐的特點(diǎn)出發(fā)，詳細(xì)分析其中的問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)土石壩的研究。

土石壩樞紐的特點(diǎn)

水利工程中土石壩具有其它壩型所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用歷史也最為悠久。通常情況下土石壩的施工材料均就地取材，能夠?qū)κ┕み^(guò)程中的各種土石原材料進(jìn)行充分利用，不僅節(jié)省了大量的木材、鋼材以及水泥等工程材料，也有效減少了材料運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，從而降低了土石壩的工程成本。另外，土石壩的施工工序較少，施工技術(shù)也較為簡(jiǎn)單，對(duì)于組合式機(jī)械的快速施工具備一定的便利條件，施工周期相對(duì)較短。土石壩的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于后期的維修、加高或擴(kuò)建等工程來(lái)說(shuō)非常方便。土石壩壩身的主體材料為土石散粒體，有著較強(qiáng)的變形適應(yīng)能力。但是土石壩也存在一定的缺點(diǎn)，土石壩的壩頂不具備溢洪功能，需要另設(shè)溢洪道; 在土石壩工程中，黏性土料的填筑質(zhì)量容易受到外界氣溫、溫度等因素的影響; 土石壩也容易存在較多沉陷及不均勻沉陷; 另外土石壩還存在施工導(dǎo)流不便方面的缺點(diǎn)。因此，土石壩施工過(guò)程中，質(zhì)量控制的重點(diǎn)及難點(diǎn)是如何控制和預(yù)防滲流問(wèn)題。

土石壩樞紐工程施工技術(shù)分析

料場(chǎng)的規(guī)劃布置

料場(chǎng)是土石壩材料的聚集地，是土石壩后勤保障的大本營(yíng)，必須高度重視料場(chǎng)的合理規(guī)劃和使用。在土石壩施工過(guò)程中對(duì)料場(chǎng)的規(guī)劃與使用直接關(guān)系著施工的質(zhì)量和進(jìn)度和工程投資，必須做好料場(chǎng)的時(shí)間規(guī)劃和空間規(guī)劃?？茖W(xué)合理的規(guī)劃布置料場(chǎng)，首先要合理選擇料場(chǎng)位置和高程，并進(jìn)行合理的布置做好空間規(guī)劃布置；其次是全面把握土石壩施工材料的產(chǎn)狀、儲(chǔ)量、埋深、地質(zhì)成因以及各種物理力學(xué)指標(biāo)，切實(shí)做好土石壩施工材料現(xiàn)場(chǎng)的合理質(zhì)與量規(guī)劃布置；再就是充分考慮料場(chǎng)與施工強(qiáng)度、壩體填筑部位變化之間的相互影響?？偠灾?，要做好水利工程土石壩料場(chǎng)的規(guī)劃布置工作，土石壩施工料場(chǎng)的總儲(chǔ)量要確保能夠滿足壩體總方量的需求，而且應(yīng)滿足施工過(guò)程中各個(gè)階段施工上壩強(qiáng)度的最大要求，做到發(fā)揮土石料的最大功能作用。

2.土石料的開(kāi)挖運(yùn)輸

土石料的開(kāi)挖運(yùn)輸是土石壩施工的重要環(huán)節(jié)。從料場(chǎng)的開(kāi)挖、運(yùn)輸，到壩面的平料和壓實(shí)等各項(xiàng)工序，必須全面頭籌，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)做到一條龍的施工運(yùn)輸。這些過(guò)程都可以綜合機(jī)械化施工，即由互相互配套的工程機(jī)械來(lái)完成。實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化施工對(duì)加快土石壩工程建設(shè)速度、降低工程建設(shè)早教以及提高施工技術(shù)水平有著十分重要的作用。

3.壩基與岸坡處理

進(jìn)行對(duì)鋪蓋地基的和清理時(shí)，應(yīng)將壩基岸坡及鋪蓋地基上面的樹(shù)木草皮樹(shù)根亂石以及各種構(gòu)筑物等等全部清除干凈，同時(shí)應(yīng)該認(rèn)真做好水井泉眼地道和洞穴等的處理坡面及局部松散浮渣采用人工清理的方法進(jìn)行清理，在粘上心墻范圍內(nèi)回填低標(biāo)號(hào)混凝土，其他低洼部位分層回填新鮮石渣用機(jī)械清理與人工清理互相配合的清理方式，將水塘洼地深槽等全部徹底清理干凈，再分層將其進(jìn)行回填壓實(shí)，碾壓整個(gè)土質(zhì)壩基填筑，達(dá)到足夠的夯實(shí)程度。

4.填筑施工

土石壩壩面作業(yè)的特點(diǎn)是工種多，工作面狹窄，工序多，機(jī)械設(shè)備多等，要合理穩(wěn)定的進(jìn)行填筑施工需要具備制定完善的施工組織詳細(xì)規(guī)劃土石壩的壩面作業(yè)一般采用流水線的施工方式進(jìn)行施工，可以有效避免因壩面作業(yè)特點(diǎn)對(duì)壩面施工過(guò)程的打擾，以切實(shí)保障工程的施工進(jìn)度為加快施工進(jìn)度及控制邊界，在防滲土料與反濾過(guò)渡料的填筑關(guān)系上，一般均采用先砂后土的施工順序土石壩在施工過(guò)程中的堆石體填筑可以應(yīng)用自卸汽車后退法或進(jìn)占法卸料，利用推土機(jī)將其攤平。后退法的優(yōu)點(diǎn)是汽車可在壓平的壩面上行駛，減輕輪胎磨損；缺點(diǎn)是推土機(jī)攤平工作量大，且影響施工進(jìn)度后退法可以在一定程度上減輕料物的分離。

土石料的壓實(shí)

在土石壩施工過(guò)程中，土石料的壓實(shí)質(zhì)量是工程的關(guān)鍵。土石料的壓實(shí)質(zhì)量與土料的性質(zhì)、顆粒的組成、含水量以及壓實(shí)施工等眾多因素有關(guān)。同時(shí)土石料的壓實(shí)效果還容易受到土料顆粒的直徑大小影響，土料的顆粒越細(xì)，其空隙比就越大。而土料的含水量是影響壓實(shí)度的重要因素，土料中含水的礦物分散越大，其壓實(shí)的難度也就越大，所以一定要控制好土料的含水量及其中含水礦物的含量。

6.合理進(jìn)行壩面分區(qū)

由于土石壩的體型較大，所以需要做好壩面分區(qū)工作。通常土石壩的施工工序分為鋪料、攤鋪、灑水、壓實(shí)以及質(zhì)檢等。在壩面分區(qū)作業(yè)過(guò)程中，防滲土料的施工應(yīng)該根據(jù)填筑要求以及實(shí)際情況，來(lái)合理劃分。也可根據(jù)機(jī)械設(shè)備及填筑情況來(lái)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

四、土石壩施工的質(zhì)量技術(shù)管理

要切實(shí)對(duì)壩體基礎(chǔ)進(jìn)行清理處理，將樹(shù)木、草皮、樹(shù)根、亂石、墳?zāi)挂约案鞣N構(gòu)筑物全部清除，并認(rèn)真做好水井、泉眼、地道和洞穴等各個(gè)方面的處理。在完成基礎(chǔ)處理工作后，才能實(shí)施填筑施工，使土石壩具有足夠的承載力；對(duì)于在覆蓋層較深的地方修建工程，基礎(chǔ)處理的工程量比較大，應(yīng)根據(jù)具體需要采用振沖、防滲墻、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等方式對(duì)地基進(jìn)行綜合性處理，達(dá)到夯實(shí)壩體地基，滿足一定的承載和防滲要求的目標(biāo)。夯實(shí)壩體地基寒冷地區(qū)，一般日平均氣溫低于負(fù)l0攝氏度時(shí)，不宜填筑土料。當(dāng)日平均氣溫低于0攝氏度時(shí)，粘性土料按低溫季節(jié)施工。水利工程土石壩中的面板堆石壩堆石體的壓實(shí)參數(shù)、碾重、鋪層厚和碾壓遍數(shù)必須經(jīng)過(guò)碾壓實(shí)驗(yàn)加以確定，設(shè)計(jì)壓實(shí)干密度、石質(zhì)、填料形狀、尺寸和級(jí)配等因素與其所取的值有密切關(guān)聯(lián)，在不同的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該以優(yōu)化參數(shù)作為質(zhì)量控制的最好依據(jù)。水利工程的土石壩施工質(zhì)量非常容易受到季節(jié)性水文氣象的影響，因此必須高度重視水文氣象對(duì)施工進(jìn)度的影響。

除此之外，必須對(duì)壩面進(jìn)行合理的分區(qū)，確保填筑工作施工順利完成。要做到：嚴(yán)格按照填筑工序進(jìn)行作業(yè)；進(jìn)行防滲土料的選擇和施工應(yīng)根據(jù)填筑的具體情況需要，并合理地根據(jù)實(shí)際需要情況來(lái)進(jìn)行劃分填筑區(qū)域，適時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備和填筑情況等進(jìn)行必要的調(diào)整；對(duì)采用臨時(shí)斷面填筑與平起填筑土石壩工程，必須保證機(jī)械化的正常作業(yè)，以確保填筑工程的質(zhì)量，絕對(duì)不能因?yàn)樽非笈R時(shí)斷面的填筑量的最小化而影響機(jī)械化的正常施工。

土石壩樞紐設(shè)計(jì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)1.優(yōu)化改進(jìn)壩體防滲材料 伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，材料科學(xué)也會(huì)有較大的發(fā)展，新的材料必將取代舊的材料。就土石壩來(lái)講，未來(lái)必定會(huì)有更多的人去鉆研壩體的防滲材料，因此土石壩壩體材料的防滲性能也會(huì)得到較大的改進(jìn)。 2.加快土石壩的施工速度 目前，伴隨土石壩的壩工技術(shù)的不斷改進(jìn)，混凝土重力壩、拱壩的施工技術(shù)不斷成熟，同時(shí)橡膠壩等新型壩型得到了較多的運(yùn)用，因此對(duì)傳統(tǒng)土石壩的選用造成了較大的沖擊。傳統(tǒng)土石壩因存在著填筑量大、建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，在目前其所處的境地較為尷尬。但因土石壩具有對(duì)地基要求低、對(duì)材料利用率高、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以在當(dāng)今要做的就是提高土石壩的施工效率，怎樣快速施工成為土石壩未來(lái)發(fā)展的新方向。 3.投入大型設(shè)備 在壩體填筑量一定的條件下，要想減少填筑時(shí)間，就需要增大填筑強(qiáng)度。填筑強(qiáng)度能否達(dá)到預(yù)期的目的，設(shè)備的投入是主要的影響因素。大型施工設(shè)備的投入必定成為一種發(fā)展趨勢(shì)。伴隨大型機(jī)具的應(yīng)用，施工的人數(shù)必定會(huì)相應(yīng)減少，施工成本也會(huì)顯著降低。

結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合本文的分析可知，加強(qiáng)對(duì)土石壩的特點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的分析對(duì)于水利工程的發(fā)展具有十分重要的意義，因此在今后的研究中，更應(yīng)該重視土石壩施工的質(zhì)量管理，做好土石壩的施工工作，促進(jìn)我國(guó)的水利工程穩(wěn)定發(fā)展。

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