水電站擴(kuò)建工程土石壩填筑施工技術(shù)

聶小巍

摘要：土石壩的施工要從選料、施工、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的管控，確保施工質(zhì)量，保證建成后的壩體能安全平穩(wěn)的運(yùn)行，避免異常滲流的發(fā)生。文章主要介紹了水電站擴(kuò)建工程土石壩填筑施工技術(shù)要點(diǎn)，以提高土石壩工程施工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：碾壓式土石壩；填筑；施工質(zhì)量

引言

土石壩是水利工程中常見的壩型，因其施工相對(duì)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)成本要比其他壩型低很多，所以在工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛其施工方法一般有碾壓式、沖填式、定向爆破堆等，技術(shù)和結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于操作、維修、擴(kuò)建等。同時(shí)，由于土石壩壩身主要由土石散粒組成，適應(yīng)性較高，變形影響較小，可以更好的保證其整體的使用壽命。下面將探討碾壓式土石壩填筑施工質(zhì)量管理措施。

1水電站擴(kuò)建工程土石壩填筑施工準(zhǔn)備

1.1料場(chǎng)的規(guī)劃布置

料場(chǎng)的選擇直接影響到壩體的質(zhì)量和施工的效率、成本、周圍環(huán)境等，選擇時(shí)需要進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。正式施工前，要對(duì)各個(gè)料場(chǎng)進(jìn)行整體規(guī)劃，制定一套科學(xué)的開采計(jì)劃。料場(chǎng)選擇時(shí)還需要注意具體的時(shí)間、存儲(chǔ)、施工強(qiáng)度、水位等因素。優(yōu)先選擇近料、上游易被淹的材料；含水量較高的材料在夏季水分蒸發(fā)較高時(shí)使用，含水量較低的則在雨季或者水分蒸發(fā)較低的時(shí)間段使用；施工強(qiáng)度較高時(shí)，為了降低運(yùn)輸?shù)膲毫Γ?jié)約成本，一般選擇近料

1.2土石料的加工

土石壩施工所用的土石料含水率需要進(jìn)行合理的控制，以確保合格料在填筑壓實(shí)時(shí)含水率在最優(yōu)含水率±2%左右?？梢酝ㄟ^在土石料場(chǎng)加水，對(duì)土石料的料堆添加水，采取加水的方法在土石壩開挖、裝料、運(yùn)輸過程中提高土石料的含水量。在大、中型水利工程土石壩的施工建設(shè)過程中，尤其是在高土石壩的施工過程中，運(yùn)用現(xiàn)代化的水利工程土石壩施工技術(shù)和先進(jìn)的機(jī)械化水平，可以加快水利工程土石壩的建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化綜合高技術(shù)、高水平機(jī)械施工，保證水利工程土石壩施工質(zhì)量。

2水電站擴(kuò)建工程土石壩填筑施工技術(shù)

2.1壓實(shí)土料

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、土料的防滲性能等，都是隨土料密實(shí)度的增加而提高。土料自身的性質(zhì)，顆粒組成情況、含水量大小以及壓實(shí)功能等密切關(guān)系著土料壓實(shí)特性。壓實(shí)效果受到土料顆粒粗細(xì)組成的影響，顆粒愈細(xì)，空隙比就愈大。

我國(guó)常用的壩體壓實(shí)機(jī)械主要有羊角碾、氣胎碾、振動(dòng)碾等。羊角碾主要應(yīng)用在黏性材料的壓實(shí)，將羊角插入到材料中，使其底部和上部的黏性材料都受到壓實(shí)，且羊角碾能對(duì)表面的土層進(jìn)行翻松，簡(jiǎn)化施工程序，也有助于材料的級(jí)配與含水量達(dá)到較均勻的狀態(tài)。氣胎碾既可以應(yīng)用于黏性材料也可以應(yīng)用于非黏性材料的壓實(shí)。振動(dòng)碾則是運(yùn)用碾重靜壓和振動(dòng)力對(duì)材料進(jìn)行壓實(shí)，其可使用的范圍較大。

2.2填筑施工

此階段涉及工序和使用的設(shè)備較多，導(dǎo)致操作面小，施工難度較大，一般采用流水作業(yè)的方式進(jìn)行施工。此方式需對(duì)施工的工序進(jìn)行計(jì)算，依照計(jì)算結(jié)果將壩面進(jìn)行分段式處理，各施工段組織相應(yīng)的專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工，以確保施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

平起填筑方式可在確保填筑質(zhì)量和效率的同時(shí)簡(jiǎn)化施工工序。例如，無接縫和削坡等環(huán)節(jié)的工作，擴(kuò)展了堆石填筑的面積，方便了大型機(jī)械進(jìn)行操作。這種方式有助于對(duì)進(jìn)入防滲材料區(qū)域的道路進(jìn)行設(shè)計(jì)，也有助于降低料界的偏差值及跨縫碾壓相鄰的材料平起差值，保持壩體各個(gè)環(huán)節(jié)和部分施工的平衡和穩(wěn)定。

防滲是土石壩施工的重要環(huán)節(jié)之一，施工時(shí)需按照先砂后土的方法選擇填筑材料，既可以加快施工進(jìn)度，又可以對(duì)施工壩體的邊界位置進(jìn)行有效控制。同時(shí)，為了增加土石壩抗汛和儲(chǔ)水的功能，保證施工材料質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)安全，需要使用臨時(shí)擋水?dāng)嗝嫣钪姆绞健?/p>

填筑施工涉及工序和使用的設(shè)備較多，施工難度較大，一般采用流水作業(yè)的方式進(jìn)行施工。具體來說，需要注意：（1）在臨鋪填土料前，清理干凈與土石壩體接觸的混凝土以及巖石表面，并涂刷一層厚度不小于5mm 的濃粘土漿，隨填隨刷以保持其濕潤(rùn)，以利土石壩體與剛性結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)、弱風(fēng)化巖石之間的結(jié)合。（2）土石壩體部位的土料填筑前，在與混凝土、破碎帶以及強(qiáng)、弱風(fēng)化巖石表面接觸處按施工圖紙要求的尺寸鋪設(shè)接觸粘土帶。接觸粘土料控制在略高于最優(yōu)含水率（+2%～+4%）情況下填筑。（3）土料的鋪筑采用進(jìn)占法卸料，采用定點(diǎn)測(cè)量方式，嚴(yán)格控制鋪土厚度。為保證壩體邊坡輾壓質(zhì)量，上、下游側(cè)攤鋪超寬值不小于0.5m。（4）不同部位土料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和碾壓施工參數(shù)按上述設(shè)計(jì)規(guī)定執(zhí)行?？?jī)砂兜慕佑|粘土采用手扶振動(dòng)輾進(jìn)行壓實(shí)。（5）每一填土層按規(guī)定參數(shù)施工完畢，在繼續(xù)鋪筑上層新土之前，需在下層土表面進(jìn)行刨毛處理（如有土工格柵，則土工格柵內(nèi)要求壓實(shí)平整），必要時(shí)對(duì)表土層進(jìn)行含水率調(diào)整的處理，以免形成土層間結(jié)合不良的現(xiàn)象。（6）在接合的坡面上，配合填筑的上升速度，將表面松土鏟除至已壓實(shí)合格的土層為止。坡面須經(jīng)刨毛處理，并使含水率控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，然后才能繼續(xù)鋪填新土進(jìn)行壓實(shí)。（7）壩體同上下游反濾料平起填筑，跨縫碾壓。采用先填反濾料后填土料的平起填筑法施工。進(jìn)水口前段及廠房?jī)蓚?cè)的土石壩填筑同時(shí)進(jìn)行，兩側(cè)高差不超過4m。

3水電站擴(kuò)建工程土石壩填筑施工注意事項(xiàng)

3.1鋪料厚度控制

土石壩填筑施工重在過程控制，如果過程控制得好，其結(jié)果就會(huì)滿足設(shè)計(jì)要求。過程控制的主要內(nèi)容是碾壓施工參數(shù)W，其是通過碾壓試驗(yàn)確定的。如果嚴(yán)格按照要求的鋪料厚度和碾壓遍數(shù)進(jìn)行碾壓，其質(zhì)量應(yīng)具有滿足要求的合格率；但是在料源發(fā)生較大變化時(shí)，現(xiàn)行碾壓參數(shù)不能保證合格率時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整碾壓參數(shù)。

對(duì)于鋪料厚度一般是通過高度標(biāo)尺進(jìn)行控制。不管通過何種方式進(jìn)行控制，在每層底部1/3滿足密度要求的同時(shí)，可通過某一較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)填筑總高度和填筑總層數(shù)對(duì)平均每層的壓實(shí)厚度進(jìn)行計(jì)算。一般情況下壓實(shí)厚度是松鋪厚度的90%左右，如果以上實(shí)際計(jì)算的平均壓實(shí)厚度大于松鋪厚度的90%，或者高于100%，可推斷在施工中存在松鋪厚度超標(biāo)的情況。出現(xiàn)該情況后，設(shè)代人員應(yīng)提請(qǐng)建設(shè)單位督促相關(guān)方進(jìn)行處理，并在后續(xù)工作中加強(qiáng)監(jiān)控。

3.2堆石料的質(zhì)量問題

堆石料屬于壩殼料，其主要功能是實(shí)現(xiàn)大項(xiàng)的穩(wěn)定和排水，因此對(duì)其抗剪強(qiáng)度有較高的要求。當(dāng)巖性及母巖強(qiáng)度一定時(shí)，其抗剪強(qiáng)度主要是由顆粒級(jí)配（P5含量）和密度（相對(duì)密度、孔隙率）所決定，因此填筑質(zhì)量的控制指標(biāo)一般是顆粒級(jí)配和孔隙率。兩者若能滿足技術(shù)要求，其滲透系數(shù)一般亦能滿足要求，從而實(shí)現(xiàn)排水的功能。

堆石料在岸坡部位的填筑，可超填形成緩坡，用振動(dòng)平碾進(jìn)行壓實(shí)，對(duì)于振動(dòng)碾不能到達(dá)的部位應(yīng)用小型機(jī)具進(jìn)行夯實(shí)。壩體填筑石料應(yīng)采取大面積鋪筑，以減少接縫。當(dāng)分塊填筑時(shí)，應(yīng)對(duì)塊間接坡處的虛坡帶采取專門的處理措施，如采取臺(tái)階式的接坡方式，或采取將接坡處未壓實(shí)的虛坡石料挖除的措施。

總結(jié)

隨著土石壩運(yùn)用范圍越來越廣，對(duì)其施工工藝的要求也越來越高。從施工效率、質(zhì)量、環(huán)保、成本等方面對(duì)土石壩的施工進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和控制。一方面有利于確保施工質(zhì)量，縮短施工時(shí)間，另一方面有利于相關(guān)施工材料的合理分配，提高其使用率，降低施工成本。從土石壩施工的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行控制，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T 5129-2001，碾壓式土石壩施工規(guī)范[S].

[2]SL/T255-98，水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]郭強(qiáng).水利工程中土石壩的施工技術(shù)探討[J].黑龍江水利科技，2013（8）.

[4]張愛民.關(guān)于土石壩施工技術(shù)方案的深化應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（24）.