水利工程土石壩壩體施工技術(shù)要點探討

張 敏

安徽省交通航務工程有限公司

1 土石壩壩體施工前期準備

1.1 合理規(guī)劃料場

土石壩通常是指用土、石混合料填筑、堆砌而成的壩體，由于填筑用料量較大，因此，務須于施作前對料場予以全面勘察，并根據(jù)水利工程土石壩施作實際，做好料場空間、時間、質(zhì)量以及儲量等全方位的規(guī)劃，從而為土石壩施建質(zhì)量、進度與成本管控提供有利條件。

（1）空間規(guī)劃。空間規(guī)劃是指合理選擇與規(guī)劃料場的位置與高程，其中，料場位置應便于開采設備進出、交通便利且土石料上壩的運距宜短，高程適宜即坡度宜緩不宜陡，以便于重型車輛下坡。

（2）時間規(guī)劃。根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)強度及壩體填筑的實際情況，合理選擇料場使用時機，并依照季節(jié)變化與蓄水情況，做好材料使用時間的規(guī)劃，確保整體運輸任務保持均衡，避免窩工。其中，為確保用料的平衡調(diào)度，應盡量遵循“高料高用、低料低用”的原則，若高料場材料較為充裕則可高料低用；其次，作業(yè)強度高用近料場，作業(yè)強度低用遠料場，且近料場取料后應確保附近壩體的抗?jié)B性及穩(wěn)定性不受影響；另外，先用近料場及易遭受水淹的料場，后用遠料場及不易受淹的料場；此外，干旱時用高含水量料場，雨多時用低含水量料場。需要注意的是，用料規(guī)劃時還應于近料場剩余足夠填料供合攏段及攔洪時填筑。

（3）質(zhì)量與儲量規(guī)劃。施工前對料場儲量及料源予以全面勘察，主要包括料場產(chǎn)狀、存儲量以及填料各項物理力學指標如含水量、容重、級配、滲透性及壓縮性等，從而有效確保料場儲量滿足土石壩總方量要求，填料質(zhì)量滿足壩體施工質(zhì)量的相關(guān)要求。

1.2 開展相應試驗

首先，于料場取具有代表性的土樣進行相應試驗，如含水量、密度、土的擊實試驗等，其中，通過土的擊實試驗能夠確定土體最大干密度，進而為后期填筑時的壓實度提供參考標準。其次，不同功能分區(qū)的填筑材料不同，壓實控制指標也有所不同。因此，填筑作業(yè)前應根據(jù)不同填料分別開展碾壓試驗，通過碾壓試驗判斷土料填筑標準、壓實度是否合理，填筑工藝是否妥當，并確定滿足填筑要求時的填筑方式、填筑厚度、碾壓次數(shù)、填料含水量及行車速度等各項作業(yè)參數(shù)。

2 土石壩壩體施工技術(shù)要點

2.1 填筑施作

填筑作業(yè)時應首先劃分填筑壩面為若干工作面，每個工作面應盡量與壩軸線保持平行，且平面尺寸應能夠允許機械進入施作。同時，壩面填筑須嚴格依照流程予以作業(yè)，避免漏壓、過壓，并在壓實合格后方可填筑新料。

（1）填料鋪筑。卸料與平料多使用自卸汽車采用進占法卸料，即汽車在平整好的松土層上行進并卸料，然后利用推土機嚴格按照設計厚度向前進占平料。首先，填料鋪筑時應保持與壩軸線平行的方向作業(yè)，并嚴格按照“隨卸、隨平、隨檢”的原則，確保鋪筑厚度平整均勻且向上游設1%～2%的坡度，對于粒徑超標的石料務須打碎處理，并將雜物清除干凈；其次，對于防滲體內(nèi)實施鋪料作業(yè)時，為避免自卸汽車對壓實土層造成剪力破壞，通常宜采取進占法倒退鋪料，確保自卸汽車始終處于松土層上行進；另外，自卸汽車由反濾層行駛至防滲體鋪筑時，極易將反濾料帶入防滲體，致使防滲土料出現(xiàn)一定雜質(zhì)而影響防滲質(zhì)量，因而應設置專用“路口”，除了能夠防止填料混合而影響整體壩體的質(zhì)量外，還能夠?qū)Α奥房凇碧幍馁|(zhì)量問題予以集中處理；此外，整個鋪筑過程中，卸料時使用帶式運輸機或自卸汽車，然后利用推土機或平土機依照設計厚度平料，確保填鋪后的壩面起伏保持均勻，防止坑洼不平而造成積水。

（2）填料加水。對于含水量偏低的黏性土料，若含水量比允許范圍值低，則加水作業(yè)應于填筑前1～2 天于料場進行。而對于非黏性填料，為避免運輸途中失水，則主要于壩面處加水，并嚴格按照“少加、勤加、勻加”的原則加水，以有效確保壓實效果與質(zhì)量。另外，為確保各填筑層層間實現(xiàn)緊密結(jié)合，填筑前應采用灑水車或人工膠管對上層填筑面灑水，確保填筑面隨時保持濕潤，若采用光輪振動碾碾壓時，下層鋪料填筑前還應對上層鋪面實施刨毛，刨毛深度應≥5cm。

2.2 碾壓施作

壩面填筑后的碾壓作業(yè)務須嚴格按照流程依次進行，避免出現(xiàn)漏壓、超壓等情況。防滲體土料碾壓應與壩軸線保持平行，且壩料分區(qū)邊界應做好重疊碾壓，防止因局部漏壓而造成滲流帶。通常，為避免出現(xiàn)漏壓，碾壓機械每行重疊量至少為20cm～30cm。

（1）碾壓設備選型。碾壓設備不同所產(chǎn)生的壓實作用外力也有所不同，因此，碾壓時應結(jié)合填筑實際要求合理選擇碾壓設備。據(jù)以往實踐經(jīng)驗，碾壓時所用設備應能夠滿足碾壓施工強度及壓實要求，并與填料物理學性質(zhì)、作業(yè)面大小相互適應。

（2）碾壓方式選定。根據(jù)碾壓設備選擇合理的碾壓方式，較為常見的碾壓方法有兩種（如圖1）：其一是進退錯距法，其二是圈轉(zhuǎn)套壓法。首先，進退錯距法操作簡單便捷，碾壓、鋪土以及檢測等各工序協(xié)調(diào)作業(yè)，對于分段流水作業(yè)及壓實成效的確保十分有利。其次，圈轉(zhuǎn)套壓法對于工作面要求較大，適于多碾滾組合碾壓，該法作業(yè)效率高，但因轉(zhuǎn)彎交接多易重壓而導致超壓，若轉(zhuǎn)彎為小半徑時易導致土層發(fā)生扭曲而出現(xiàn)剪力破壞，且轉(zhuǎn)彎處四角易出現(xiàn)漏壓，壓實質(zhì)量難能確保。

圖1 碾壓方式

2.3 防滲體結(jié)合面施作

（1）防滲體與壩基結(jié)合面。壩基作為承受整個壩體自重及其他外加荷載的重要部位，其穩(wěn)定性與承載性直接決定著大壩的安全穩(wěn)定運行，因此，與壩基結(jié)合面處理時應結(jié)合基礎自然承載力、壩高、筑壩材料等予以綜合考量。首先，對于土質(zhì)壩基，應調(diào)節(jié)其表層含水量至施工含水量允許上限，然后用與防滲填料相同的壓實系數(shù)予以碾壓，之后刨毛再填筑壓實。其次，對于非粘性土壩基，應先壓實再鋪土，然后調(diào)整含水量至施工含水量允許上限，并用輕型碾壓設備壓實。另外，對于無須進行特殊處理的壩基如巖基，填筑前應先將巖基局部凹凸部位修整平整，然后將表面節(jié)理、裂縫等做好封閉處理。

（2）防滲體與岸坡結(jié)合面。與岸坡結(jié)合面的處理是壩體施工控制的關(guān)鍵，一旦處理不到位，就會形成滲水薄弱部位而出現(xiàn)滲水通道，甚至還會引發(fā)“管涌”現(xiàn)象，對此，必須嚴格控制與岸坡結(jié)合面的處理質(zhì)量。首先，填料鋪填前，應首先沖洗岸坡結(jié)合面處的污物，將松動巖石予以清除處理并灑水濕潤，然后將配制好的濃粘土漿或水泥漿砂，于結(jié)合面處涂刷5cm厚，邊涂刷邊填筑邊壓實；其次，施工時于近岸坡處形成的便道，應于施作至標高時將其挖除，然后依照試驗確定的松鋪厚度逐層鋪筑并壓實，直至檢測質(zhì)量達標方可隱蔽進入下一環(huán)節(jié)。此外，為避免原岸坡土基在碾壓時受到破壞，與岸坡結(jié)合位置寬1.5m～2.0m及邊角位置，嚴禁使用羊角碾、夯板等實施碾壓，并確保壩體壓實搭接寬度＞1m。

（3）防滲體與砼結(jié)合面。首先，壩體填筑作業(yè)須對稱施作，從而有效避免因側(cè)向壓力過大而影響壩體安全性。其次，對于壩體砼結(jié)構(gòu)成品，應做好相應保護，且3m 范圍內(nèi)填筑時應使用小型機具，禁止使用重型設備填筑，需要時可使用人工擺砌至孔隙率達標。另外，砼與土工布結(jié)合時，應預留鋼筋并澆筑砼，從而確保兩者的有效結(jié)合。

2.4 反濾層施作

（1）砂石反濾層主要分為先土后砂法及先砂后土法，砂石反濾層施工時，應嚴格依照設計要求由下向上逐層鋪設，不同粒徑組反濾層厚應滿足要求且層間不得混雜。分段鋪筑作業(yè)時，接縫層次應清晰不得錯位、混雜，填筑完畢后應做好全面檢查，確保鋪填厚度、填料質(zhì)量及級配等均能達標，對于檢查質(zhì)量不達標者，應予以重新鋪筑。（2）土工布反濾層鋪設前，應對反濾料予以徹底清理，避免尖石、樹根等破壞土工布，鋪設后不得長時間暴曬，且覆土至一定厚度后方可實施碾壓，每塊土工布搭接寬度須＞30cm。

3 結(jié)語

“大壩建設，功在當代，利在千秋，福澤萬眾”，因而，其施建質(zhì)量切不得小覷。對此，參建各方的各級管理人員務須對其施建質(zhì)量予以高度重視，全面貫徹各項具體質(zhì)量保障舉措，緊抓各重點施作環(huán)節(jié)的施作質(zhì)量，嚴抓緊控，多措共舉，互助互督，協(xié)同共建，竭力促使土石壩施作質(zhì)量得以優(yōu)質(zhì)達標，造福萬千民眾。