試析碾壓式土石壩施工技術(shù)要點(diǎn)

楊昌斌

【摘 要】在水利工程施工中，碾壓式土石壩工程因就地取材方便，施工簡便，對施工區(qū)域地質(zhì)要求低，且成本相對其他壩型，造價(jià)相對便宜，成為水利工程施工中選擇最多的一種壩型。本文對碾壓式土石壩施工技術(shù)及其質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行探討分析，希望能夠給同行們提供一些有益的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土石壩；碾壓式施工；技術(shù)要點(diǎn)

土石壩成本較低，運(yùn)用廣泛且發(fā)展速度較快，而且其材料組成較簡單，一般為取材地的土、石料等，有效的降低了施工成本和建設(shè)過程中遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)臋C(jī)率。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技術(shù)以及質(zhì)量管理措施。

一、碾壓式土石壩概況

土石壩又稱當(dāng)?shù)夭牧蠅?，所需土石料一般就地開采，同時(shí)還可充分利用各種開挖料，且具有對基礎(chǔ)要求低、適應(yīng)基礎(chǔ)變形強(qiáng)的特點(diǎn)，根據(jù)填筑施工方法，一般可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水力沖填壩、水中填土壩及砌石壩幾種，其中拋填式堆石壩目前基本不用，定向爆破堆石壩存在著后期沉降大、不能在壩內(nèi)埋設(shè)原型觀測設(shè)備等不足，目前也用的很少，水力沖填壩、水中填土主要用在特殊地區(qū)的壩高較低的中小型工程，砌石壩嚴(yán)格說應(yīng)屬于圬工壩類，目前廣泛運(yùn)用的是薄層鋪筑并分層壓實(shí)的碾壓式土石壩。

碾壓式土石壩是指將土石料用分層碾壓的方法建成的壩。碾壓土石壩施工簡便，易滿足質(zhì)量要求，世界上絕大多數(shù)土石壩均為碾壓土石壩。采用土、砂、砂礫石、卵石、塊石、風(fēng)化巖等材料分層填筑并壓實(shí)而成的土石壩。根據(jù)土石壩采用的防滲體形式可以分為均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和非土質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩三種。

二、碾壓式土石壩施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1料場的規(guī)劃布置

為了使得料場的布置更加科學(xué)合理，需要注意：一是，要準(zhǔn)確制定料場的方位和高度，而且要對料場的空間分布做好科學(xué)的規(guī)劃以充分利用料場空間；二是，要將物理力學(xué)中的專業(yè)知識與施工所用的材料兩者之間相互結(jié)合，通過將理論和實(shí)際結(jié)合來實(shí)現(xiàn)料場規(guī)劃的科學(xué)性和合理性以滿足相關(guān)的行業(yè)要求；三是，要將料場和施工強(qiáng)度以及壩體填筑部位三者之間的相互作用作為考慮的重點(diǎn)問題，以便處理好三者之間的關(guān)系。

2.2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^在土石料場加水，對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。

2.3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。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)，且羊角碾能對表面的土層進(jìn)行翻松，簡化施工程序，也有助于材料的級配與含水量達(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)力對材料進(jìn)行壓實(shí)，其可使用的范圍較大。

2.4心墻的填筑

心墻的填筑需要與碾壓壩的軸線平行，填料的寬度主要包括了心墻兩側(cè)的反濾料的寬度。其次，料場的開采一般采用的是挖掘機(jī)的開采、自卸汽車的運(yùn)輸、人工進(jìn)行粉碎、人工進(jìn)行平整等，鋪土前需要刨錨壓實(shí)的結(jié)合面，之后還要灑水進(jìn)行濕潤。心墻必須同上、下游的反濾料以及壩殼進(jìn)行料平起的填筑。為了便于進(jìn)行施工，壩體料和反濾料以及心墻材料一般采用2m至5m寬的過渡帶使其與心墻填筑面能夠保持同等高度，這樣就有利于混合并碾壓心墻材料，同時(shí)，心墻的碾壓與鋪筑必須連續(xù)的進(jìn)行。

2.5壩面的處理

壩面的施工是確保壩體整體質(zhì)量的核心部分，應(yīng)該嚴(yán)格檢查各個(gè)工序的完成進(jìn)度。因此，這就要求在進(jìn)行粘土的鋪料時(shí)要與壓實(shí)同時(shí)、連續(xù)進(jìn)行；上層的土料應(yīng)該與下層嚴(yán)格壓實(shí)，并且在刨毛之后灑水進(jìn)行鋪填；粘土的灑水應(yīng)該少、勻、勤，目的則是為了確保壓實(shí)的效果；卸料應(yīng)該盡量采取進(jìn)占法進(jìn)行退鋪；鋪料保持均勻，大的土塊必須打碎；上下游之間保持1～2%左右的坡度，便于排除在施工期間降落的雨水；壓實(shí)過程必須按照次序有序的進(jìn)行，不要過壓、欠壓、漏壓；碾壓的機(jī)械要平行于壩軸線，利用進(jìn)退以及錯(cuò)距的方式進(jìn)行開行；分段進(jìn)行碾壓時(shí)，順時(shí)針碾壓的方向搭接的長度不應(yīng)該小于0.3至0.5米。汽車需要穿越的反濾層在進(jìn)入之后的防滲體需要設(shè)立專用的“路口”。

三、碾壓式土石壩施工質(zhì)量控制

3.1準(zhǔn)備過程的質(zhì)量要求

壩體的填筑材料所包括的物理、化學(xué)特性、力學(xué)原理等指標(biāo)需要嚴(yán)格控制，比如粘土內(nèi)粘粒的含量、含水量、塑性的指數(shù)、滲透的系數(shù)及塊石、沙礫的密度、形狀和級配等，這些是關(guān)系土石壩的質(zhì)量的一些決定性的因素；施工準(zhǔn)備的階段，須對設(shè)計(jì)的料源、料場進(jìn)行比較詳細(xì)的勘察，利用現(xiàn)場的取樣以及第三方實(shí)驗(yàn)等來確認(rèn)質(zhì)量能否滿足施工的要求；之后借助現(xiàn)場的測量來標(biāo)定開采的范圍，還要核實(shí)具體數(shù)量來確定是否可以滿足壩體的填筑需要等。壩料的碾壓試驗(yàn)一般選擇收斂法也就是淘汰法，就是便于在滿足施工規(guī)范的前提條件下，盡量減少試驗(yàn)的數(shù)量，進(jìn)而提高效率。試驗(yàn)的場地的大小、數(shù)量都要負(fù)荷碾壓實(shí)驗(yàn)的規(guī)范以及要求，碾壓的試驗(yàn)成果要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)并且具有一定的實(shí)際意義。

3.2施工過程的質(zhì)量要求

依照碾壓式土石壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及不同的分區(qū)及其及施工的要求，填筑期間要采用壩殼方向向心墻的方向的施工順序，也就是壩殼料到過渡料，過濾料到反濾料，反濾料到粘土心墻，這是在施工的過程中必須嚴(yán)格遵守的先后順序。堆石區(qū)應(yīng)該采用退卻的方法有序進(jìn)行，這就使得上料的設(shè)備可以順利的進(jìn)入。

3.3施工之后的質(zhì)量檢查

現(xiàn)場的取樣以及實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)是評判整個(gè)填筑的質(zhì)量能否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的核心判據(jù)之一，采用的環(huán)刀法是用來測定粘土的壓實(shí)指標(biāo)，反濾以及堆石體的檢測一般選用的是試坑法。現(xiàn)場的取樣部位、數(shù)量應(yīng)該要準(zhǔn)確的衡量整個(gè)土石壩的壓實(shí)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果需要滿足設(shè)計(jì)的要求，者是轉(zhuǎn)入到下道工序的不可或缺的條件?？偠灾?，除了技術(shù)環(huán)節(jié)上要嚴(yán)格把關(guān)，在施工中的質(zhì)量環(huán)節(jié)上也不能放松要求，好的監(jiān)管措施才是確保整個(gè)工程穩(wěn)定可靠，能夠及早完成的重要保障。因此，很有必要做好以上提高的幾個(gè)環(huán)節(jié)，從每一步走起，嚴(yán)格要求，切實(shí)抓好每一步，做好每一步。

四、結(jié)語

隨著土石壩運(yùn)用范圍越來越廣，對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)對其進(jìn)行控制，進(jìn)而推動(dòng)我國建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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（作者單位：青海青水工程監(jiān)理咨詢有限公司）