水利工程土石壩施工技術(shù)分析

【摘 要】水利工程的建設(shè)是社會發(fā)展的有效推動力，其技術(shù)的發(fā)展也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷前進(jìn)，土石壩施工技術(shù)的應(yīng)用在水利工程的建設(shè)中起到了非常重要的作用。目前，土石壩在水利工程的應(yīng)用越來越廣泛，它的發(fā)展前景也越來越廣闊。本文介紹了土石壩的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，分析了土石壩施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土石壩；施工技術(shù)

1.土石壩概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，水利工程也得到了長足的發(fā)展，水利工程中的土石壩施工逐漸引入了先進(jìn)的機(jī)械進(jìn)行施工，施工速度和施工質(zhì)量得到了進(jìn)一步保證的同時(shí)，施工費(fèi)用也明顯的在降低。在水利水電工程建設(shè)中，土石壩的使用率越來越高。土石壩主要指的是使用碾壓、拋填等方法，利用當(dāng)?shù)氐耐亮?、石料以及混合料堆筑成的擋水壩。土石壩具有結(jié)構(gòu)簡單、容易施工、節(jié)省三材等優(yōu)點(diǎn)，它對壩基地質(zhì)的條件要求也不高，在目前的壩工建設(shè)工程中，土石壩已經(jīng)成為發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的一種壩型。土石壩在我國所占的比例已經(jīng)超過90%。按照土石壩不同的筑壩材料，土石壩可分為筑壩材料為石渣、爆破石料和卵石的堆石壩；筑壩材料為土和沙礫的土壩以及由以上兩種材料所占比例相當(dāng)?shù)耐潦旌蠅?。按照土石壩不同的施工方法可分為沖填式土石壩、碾壓式土石壩、爆破堆石壩以及水中填土壩等，其中應(yīng)用最為廣泛的是碾壓式土石壩。按照土石壩不同的壩高可分為H<30m的低壩、30m≤H<70m的中壩以及H≥70m的高壩。土石壩的類型見圖1。

2.土石壩的優(yōu)缺點(diǎn)分析

土石壩的優(yōu)點(diǎn)：①在建筑壩體的工程中，能夠達(dá)到就地取材，實(shí)現(xiàn)節(jié)省水泥和鋼材等材料的目的，減少遠(yuǎn)途運(yùn)輸中所耗費(fèi)的物力和人力；②壩身具有良好的性能，呈散粒體結(jié)構(gòu)，很適應(yīng)變形，因此對地基的要求比較低；③在維修和擴(kuò)建的時(shí)候，由于土石壩的結(jié)構(gòu)比較簡單，施工會非常便利；④在施工的過程中，工序比較少，技術(shù)比較簡單。

土石壩缺點(diǎn)：①需要另外設(shè)置溢洪道（正槽溢洪道布置圖如圖2），這是土石壩的壩頂不能溢洪造成的；②氣候?qū)︷ば酝亮系挠绊憰容^大；③不如漿砌石和砼石的施工導(dǎo)流方便；④具有比較大的沉陷或者不均勻沉陷。

3.土石壩施工實(shí)例

某水庫大壩為粘土心墻壩，工程規(guī)模中型水庫，工程等別為Ⅲ等，水庫樞紐工程主要建筑物按3級建筑物設(shè)計(jì)，壩頂寬8m，最大壩高壩高62.2m，壩頂長150.73m，設(shè)計(jì)正常高水位1521m，校核洪水位1523.79m，壩址以上流域面積是778.1km2，總庫容1182.8萬m3。壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，巖性單一，巖層存在扭曲、褶皺現(xiàn)象，左肩巖層總體傾向北西、北東，右肩總體傾向南西、北西，表層巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，較破碎，無斷裂出現(xiàn)。庫區(qū)兩岸有山坡比較陡的高山，覆蓋層比較薄，巖石風(fēng)化比較深，節(jié)理發(fā)育，河床的基巖比較好。

4.土石壩的施工導(dǎo)流

該工程的壩址所處的河床比較窄，分期施工對土石壩的施工質(zhì)量很難保證，不宜布置永久泄水建筑物。所以，在施工導(dǎo)流方案選擇的時(shí)候，利用了兩岸堅(jiān)實(shí)的高山，導(dǎo)流方式采取了隧洞導(dǎo)流。導(dǎo)流隧洞斷面為圓形，洞徑為3.2m，總長418.5m，最大泄洪流量117.1m3/s。根據(jù)施工隊(duì)伍隧洞施工的豐富經(jīng)驗(yàn)具及較好的區(qū)域條件，隧洞施工考慮三個工作面，并可同時(shí)進(jìn)行，進(jìn)、出口施工面應(yīng)進(jìn)行洞臉開挖，開挖至成洞位置后進(jìn)行襯砌鎖口和護(hù)坡施工，鎖口完成后再進(jìn)行下一步的洞身開挖。豎井宜先完成豎井平臺開挖，按設(shè)計(jì)要求挖至豎井平臺高程后，井口挖深3m后澆筑砼鎖口，再進(jìn)行井身的全面開挖。隧洞段出碴采用人工裝碴，輕軌斗車運(yùn)輸，出洞后由自卸汽車運(yùn)至棄碴場。豎井開挖采用人工結(jié)合風(fēng)搞鎬、風(fēng)鉆完成，卷揚(yáng)機(jī)吊出井口，自卸汽車運(yùn)至棄碴場。隧洞施工，特別應(yīng)注意，隧洞開挖應(yīng)根據(jù)圍巖情況及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，避免安全事故發(fā)生。

5.土石壩的施工技術(shù)

5.1土石壩施工組織設(shè)計(jì)

壩體的施工質(zhì)量和工程投資均會受到材料的規(guī)劃和使用的影響，并且整個工程的環(huán)境和其他部門的運(yùn)行情況都會受到影響，因此在施工前要全面系統(tǒng)地規(guī)劃時(shí)間的安排和空間的布局等。在這個過程中，首先要安排好時(shí)間，對壩體的建筑部位和施工的強(qiáng)度可能發(fā)生的變化要充分地考慮；其次要合理規(guī)劃空間，合理選擇材料的位置，合理布置材料的高程等。再者就是要規(guī)劃施工現(xiàn)場的質(zhì)量，合理檢查測驗(yàn)地質(zhì)的現(xiàn)狀和其形成的因素等。在施工的各個階段，材料的總體儲量要滿足整個壩體的要求，充分利用材料。同時(shí)，對當(dāng)?shù)氐乃暮偷刭|(zhì)、氣象等資料都要掌握全面，控制好工程的季節(jié)性。要特別編制針對汛期的工程建設(shè)施工方案，嚴(yán)格控制土料的含水量，按照規(guī)范調(diào)節(jié)處理水分，在填筑壓實(shí)的時(shí)候要保證含水率在最優(yōu)含水率的水平上。在調(diào)整含水量的時(shí)候，要有效地降低土料的含水量，采用自然蒸發(fā)、曬干等方法。在料場和料堆里加水可以提高含水量。當(dāng)沙礫質(zhì)土料中超徑石比較多的時(shí)候，要進(jìn)行篩選和篩除。可采用料斗或者從高坡下料等方式。

5.2綜合性機(jī)械化施工流程的設(shè)置

在施工過程中，由相互配套的程序機(jī)械性地完成料場到運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的工序，形成一個完整的施工流程，即綜合性機(jī)械化施工流程。這對那些大型的土石壩工程來說，可以更好地提高施工技術(shù)和水平，有效地提高建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工。

5.3填筑施工技術(shù)

填筑施工過程中，輔料、灑水、質(zhì)檢以及壓實(shí)等幾個階段都在壩面的施工程序中。在施工現(xiàn)場中，該工程進(jìn)行了碾壓實(shí)驗(yàn)，根據(jù)施工碾壓的設(shè)計(jì)要求，用不同的土料、料場和機(jī)械組合計(jì)算出了符合碾壓的參數(shù)，對施工進(jìn)行指導(dǎo)和控制。土石壩的施工期集中在旱季，高峰期上壩較高強(qiáng)，上下游風(fēng)化料壩殼填筑料，采用1.0m3挖掘機(jī)挖裝、自卸汽車運(yùn)輸上壩，推土機(jī)平土，用13～14t振動碾分層壓實(shí)，對振動碾壓不到的邊角地帶，再用2～3t夯板夯實(shí)。用粘土料作為心墻填料，采用1.0m3挖掘機(jī)挖裝、自卸汽車運(yùn)輸上壩，推土機(jī)平土，用5～7t羊腳碾分層壓實(shí)，對碾壓不到的邊角地帶，再用5～7t夯板夯實(shí)。人工夯實(shí)邊角部位，人工刨毛手扶碾，蛙夯壓實(shí)面清理干凈混凝土建筑物接觸的部位。在填筑的時(shí)候，刷漿的高度要和膨潤土漿和鋪土的厚度一致，把水泥漿刷在原始接觸的部位上。雨天的時(shí)候要停止填筑心墻，雨后要適當(dāng)處理層面，合格后再繼續(xù)上升。粘土心墻和風(fēng)化料壩殼填筑的填筑同步上升，做到“先料后土”，在下游壩殼的土質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)水平反濾層，中小石和粗砂厚50cm，進(jìn)占法卸料，層厚0.8～1.0m，推土機(jī)推平，碾壓6-8遍，碾壓風(fēng)化料的時(shí)候要灑水。特別應(yīng)注意，鋪土?xí)r各種不同用途的壩料級配，在大壩進(jìn)行填筑前，應(yīng)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，以確定適宜的碾壓設(shè)備、鋪土厚度、含水量、碾壓遍數(shù)等施工參數(shù)。

5.4壩體結(jié)合部位的施工及質(zhì)量控制

在土石壩施工過程中，周圍的地基和岸坡要結(jié)合壩體的防滲土料，防止影響整個壩體的整體質(zhì)量。壩體結(jié)合部位的施工，接坡和接縫過多會影響到整個壩體的填筑強(qiáng)度和機(jī)械化施工。因此，要采取可靠、合理的技術(shù)措施，加強(qiáng)管理和控制質(zhì)量，確保壩體的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。采用擋板法、削坡法和松坡接觸平起法填筑，即反濾層填筑法。松坡接觸平起法填筑強(qiáng)度比較高，按照不同的搭接形式和防滲土料反濾層填筑的次序，可以分為先砂后土和先土后砂的方法。在土和砂之間出現(xiàn)犬牙交錯的現(xiàn)象，在厚度的設(shè)計(jì)上，不能過度削弱防滲體的有效斷面，也不能在犬牙的厚度之內(nèi)。

6.結(jié)語

在水利水電工程中，土石壩由于具有施工便捷、速度快等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的運(yùn)用。為了將土石壩工程項(xiàng)目建設(shè)好，相關(guān)工作人員首先要根據(jù)水利水電工程的具體情況確定是否使用土石壩。在確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的施工環(huán)境，制定科學(xué)的施工方法，采取合理的施工技術(shù)，從而確保土石壩的施工符合設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求，最終提升水利水電工程整體質(zhì)量水平。

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