水利施工中的土石壩施工技術(shù)分析

陳茂華

摘要：土石壩施工是一種較為傳統(tǒng)、簡單的水利施工技術(shù)，其就有就近取材、作業(yè)操作簡單、施工成本低廉、造型結(jié)構(gòu)簡潔的特點(diǎn)，在部分地區(qū)水利工程建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。文章以土石壩分類、特點(diǎn)及施工技術(shù)特點(diǎn)分析為切入點(diǎn)，重點(diǎn)闡釋水利施工中土石壩施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)、對土石壩施工的思考與實(shí)踐提出保證水利施工中土石壩施工技術(shù)質(zhì)量的策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利施工;土石壩;施工技術(shù);應(yīng)用

水利施工中，土石壩施工對地基強(qiáng)度的要求較低，所采用的施工材料一般源于周邊區(qū)域的土料、石料及混合料，在施工中材料運(yùn)輸工作量較少，并且施工操作簡單，施工周期較短，材料消耗量較低。不僅如此，土石壩具有較強(qiáng)的適應(yīng)變形能力，支持綜合性機(jī)械輔助施工，是一種較為傳統(tǒng)且可行性較強(qiáng)的水利施工技術(shù)。伴隨著水利工程數(shù)量的增加與規(guī)模的擴(kuò)大，土石壩施工技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)愈加豐富，新技術(shù)、新工藝也如百花齊放，為土石壩技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展與普及推廣注入了新的活力。但在水利施工中應(yīng)用土石壩施工技術(shù)仍需要掌握其技術(shù)要點(diǎn)，明確質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序，根據(jù)施工環(huán)境及條件確定土石壩類型及施工組織方法，才能夠在最大程度上增強(qiáng)土石壩施工技術(shù)應(yīng)用效果。

一、水利施工中土石壩施工技術(shù)概述

相對于以混凝土或漿砌石作為原材料的壩體來說，土石壩所用的材料易于獲取、成本低廉，但不同地區(qū)因地形地貌、氣候環(huán)境、地質(zhì)條件的差異性，對土石壩形制、施工技術(shù)等有著不同的要求，因此在水利施工中應(yīng)用土石壩施工技術(shù)前需了解土石壩類型及特點(diǎn)，保證土石壩施工技術(shù)應(yīng)用有效、可靠。

（一）土石壩類型及特點(diǎn)

土石壩為散粒體結(jié)構(gòu)，體積約為重力壩的4至6倍，地基適應(yīng)性較強(qiáng)且對地質(zhì)條件的要求較低。綜合來看，土石壩的特點(diǎn)體現(xiàn)在優(yōu)勢與不足兩個方面。其一，土石壩壩體填筑材料就近獲取，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)合理性，施工中對土石料的消耗較低。因結(jié)構(gòu)簡單，所以施工工序較少，技術(shù)操作可行性較強(qiáng)，并且可支持機(jī)械化施工，借助機(jī)械設(shè)備建設(shè)的土石壩單價可降低15%左右[1]。同時，土石壩適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，在無地震等較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害下土石壩一般不會發(fā)生整體滑動，具有較好的穩(wěn)定性與安全性，且便于后續(xù)的維修與擴(kuò)建。其二，土石壩施工必須進(jìn)行防滲處理，主要原因在于其所采用的土石料透水性較強(qiáng)、緊密程度不足，如果使用粘性材料會受到氣候環(huán)境的影響。同時土石壩壩頂不可設(shè)溢洪道，施工導(dǎo)流也較為復(fù)雜，如果施工或管理不當(dāng)可能會造成壩基不均勻沉降、壩體及坡面滲水等病害。

按照壩體高程可將土石壩劃分為高壩（高度大于70m）、中壩（高度在30至70m范圍之內(nèi)）、低壩（高度小于30m）三種類型;按照施工工藝可將碾壓式土石壩劃分為土質(zhì)心墻壩、人工材料心墻壩等類型。不同類型土石壩施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工藝等有所差異，在實(shí)際建設(shè)中需加以區(qū)分及選擇。

（二）土石壩施工技術(shù)原則

水利施工中土石壩施工技術(shù)運(yùn)用應(yīng)遵循以下三大原則：其一為穩(wěn)定性。雖然土石壩施工對地質(zhì)條件、地基強(qiáng)度等要求較低，但在施工中依然需要采用相應(yīng)的帷幕灌漿、灌注樁等對壩基、壩體與岸坡進(jìn)行加固，最大程度上避免滑坡、壩基沉降、坍塌等病害的發(fā)生，并且需要加設(shè)止水措施、防滲措施，以提升土石壩壩體與壩基的牢固程度，保證土石壩的實(shí)際應(yīng)用效果;其二，科學(xué)性原則。土石壩施工技術(shù)簡單、工序較少，在實(shí)際施工中依然需要重視施工組織計(jì)劃、施工工藝選擇、施工人員操作、機(jī)械設(shè)備組織的科學(xué)性、規(guī)范性等，避免返工現(xiàn)象發(fā)生，以此保證土石壩施工質(zhì)量安全;其三，經(jīng)濟(jì)性原則。土石壩施工材料選擇需遵循經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性相統(tǒng)一的原則，在保證施工材料物理學(xué)性能、粘結(jié)性、透水率、密實(shí)度等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上盡量就進(jìn)取材、縮短運(yùn)輸距離、減少用量，在確保質(zhì)量的前提下降低土石壩施工成本[2]。

二、水利施工中的土石壩施工技術(shù)

對于水利工程建設(shè)來說，土石壩施工是一項(xiàng)傳統(tǒng)、高效、經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)，因此其在水利施工中積累了較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)及結(jié)合實(shí)際總結(jié)出水利施工中的土石壩施工技術(shù)及其運(yùn)用注意事項(xiàng)。

（一）土石壩施工材料選擇技術(shù)

土石壩施工材料主要包括土體及礫石兩大類。原材料選擇是否合理、材料特性能否滿足土石壩建設(shè)及后續(xù)連續(xù)性運(yùn)行需求是水利施工中土石壩施工材料選擇技術(shù)應(yīng)用需集中考慮的問題。其一，土石壩運(yùn)行于水源周邊，其壩體及壩基材料會時刻受到水源的擾動，再加上土石壩體積較大，運(yùn)行中壩基會承受較大的荷載，壩體及坡面也會受到多方向的作用力，因此需要選擇抗?jié)B性能較好，密實(shí)度與含水量適中的土體，以此保證土石壩整體結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性;其二，礫石選擇核心的參照指標(biāo)為粗粒徑含量與粒徑。通常情況下，粒徑及粗粒徑含量越大，則材料的強(qiáng)度越高、空隙率越大、粘結(jié)性越低。土石壩施工對材料強(qiáng)度有較高要求，但對透水性與粘結(jié)性也有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此需選擇粒徑適中且大小均勻的礫石[3]。

（二）土石壩施工材料加工及堆放技術(shù)

由前文論述可知，土石壩施工一般為就取材，但也會遇到周邊材料性能不能全面滿足施工需求的情況。因此需要對土石料進(jìn)行預(yù)處理。如果土石料含水量較高，可采用翻曬、烘干處理技術(shù)。如果土石料含水量較低，則可采用灑水或噴水技術(shù);如果土石料粒徑較大，需采用錘擊及爆破方式降低土石料粗粒徑含量，保持土石料粒徑均勻且適中。

除此之外，土石料堆放也是影響土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。首先，土石料堆放位置應(yīng)原理基坑與易沉降區(qū)域，避免引發(fā)基坑坍塌等事故;其次，將土體與礫石分開堆放，在施工中根據(jù)施工組織計(jì)劃與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對土料及礫石進(jìn)行混合，避免同地對方改變土石料的物理學(xué)性能及質(zhì)量特性;最后，土石料堆放量的確定需綜合考慮施工物料需求、施工場地大小等因素，在方便施工的前提下確定土石料堆放量，避免延誤工期。

（三）土石壩施工材料開挖及運(yùn)輸技術(shù)

土石壩支持機(jī)械化施工，但采用機(jī)械設(shè)備會加大施工成本，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的噪音、粉塵等也會對周邊環(huán)境、居民生活造成不良影響，因此在土石壩開挖運(yùn)輸中需要根據(jù)實(shí)際施工需求確定最佳的開挖運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備組合。其一為正向鏟開挖+汽車運(yùn)輸，具有成本低、機(jī)械設(shè)備使用少的優(yōu)勢，但存在開挖運(yùn)輸施工效率低、運(yùn)輸距離短的缺點(diǎn);其二，正向鏟開挖+膠帶機(jī)運(yùn)輸，適用于土石料用量少的土石壩施工，能夠?qū)崿F(xiàn)膠帶機(jī)自動上料;其三，斗輪式挖掘機(jī)+膠帶運(yùn)輸機(jī)+自卸車，適用于土石料運(yùn)輸距離長的土石壩施工;其四，砂船挖掘+有軌汽車+膠帶運(yùn)輸機(jī)，適用于大型土石壩施工，自動化及大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)用可以顯著提升土石壩施工效率。

（四）土石壩壩基及岸坡處理技術(shù)

在土石壩施工作業(yè)開展前，需要清除附著在壩基或岸坡表面的植被、松散浮渣、易松動巖石、樹根等。對于松散浮渣的清理可采用人工作業(yè)方式。同時，對心墻建設(shè)范圍內(nèi)的洞穴、地道等進(jìn)行回填處理，如果壩基及岸坡低洼部分面積較大，整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性不足，則可采用混凝土回填工藝，避免滑坡、坍塌等事故的發(fā)生。如果低洼部分面積較小，對心墻結(jié)構(gòu)影響程度較低，可以石渣為材料進(jìn)行分層回填。此外，如果土石壩壩基部分存在深槽、洼地及水塘等，為在最大程度上保證壩基承載力，避免壩基在浮力與壓力綜合作用下發(fā)生不均勻沉降，建議對壩基進(jìn)行清理與處理，清除地表積水及雜質(zhì)后采用分層回填方式保證壩基平整度，借助小型碾壓設(shè)備對壩基進(jìn)行夯實(shí)處理，直至壩基壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

（五）土石壩壩體填筑技術(shù)

土石壩壩體填筑施工具有機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、作業(yè)面窄、工序較多、工藝較為繁瑣的特點(diǎn)，是土石壩施工中的關(guān)鍵及特殊工序[4]。因此在施工前需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況、施工環(huán)境及條件等制定完善、周密的施工組織計(jì)劃，要求施工人員嚴(yán)格落實(shí)土石壩施工質(zhì)量安全目標(biāo)。同時，為縮短施工周期、提升施工標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化程度，建議在壩體填筑施工中采用流水線施工方法，以此降低外界因素對壩體填筑施工的影響。此外，在土石壩填筑施工中需遵循“先砂后土”的施工工序組織原則，靈活運(yùn)用進(jìn)展法或自卸車后退法將土石料堆放在指定地點(diǎn)。在上述兩種卸料方法中，進(jìn)展法操作便捷，但后退法可降低運(yùn)輸機(jī)械輪胎對材料的磨損程度。在實(shí)際施工中，可混合兩種卸料法，并配合退料機(jī)將土石料攤平。

（六）土石料壓實(shí)技術(shù)

科學(xué)的土石料壓實(shí)基礎(chǔ)可以維持土石壩自身內(nèi)部摩擦力、防滲性能與粘結(jié)力。通過梳理工程資料可以發(fā)現(xiàn)，土石壩材料易松動是其滲水、滑坡等病害發(fā)生的主要原因。在土石料壓實(shí)施工前需檢查土石料的含水量，如果其含水量較高便會降低土石壩內(nèi)部材料的摩擦力與粘結(jié)性。為此，在施工前需開展材料質(zhì)量檢測工作，注重對材料的合理保存管理，避免氣候環(huán)境變化、降雨等改變材料含水量與物理學(xué)性能。同時，在土石料壓實(shí)施工中應(yīng)實(shí)時檢測壓實(shí)度。避免欠壓及過壓。

三、水利施工中土石壩施工質(zhì)量保障措施

水利施工中土石壩施工技術(shù)較為簡單，操作難度較低，但為提升土石壩施工技術(shù)應(yīng)用效果，提高土石壩整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性與防滲性能，建議采取以下措施對土石壩施工質(zhì)量進(jìn)行控制。

（一）注重土石壩壩基的加固處理

水利工程靠近水源，所修建的土石壩具有防洪抗汛的功能，其壩基穩(wěn)定性將直接影響土石壩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，如果施工中忽視對壩基的加固處理，可能導(dǎo)致土石壩在建成投入使用后出現(xiàn)坍塌、滑坡等問題，威脅下游居民的財(cái)產(chǎn)及生命安全。為此，需高度重視土石壩壩基的加固處理，綜合考慮壩基加固處理技術(shù)合理性與經(jīng)濟(jì)可行性，根據(jù)實(shí)際情況建設(shè)防滲墻，應(yīng)用固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等壩基加固施工工藝。以帷幕灌漿為例，在應(yīng)用該技術(shù)時需把握以下要點(diǎn)：其一為鉆孔，孔深及孔距偏差需在規(guī)定范圍之內(nèi)，鉆孔后對孔進(jìn)行沖洗，直到孔內(nèi)無殘?jiān)?其二為壓水試驗(yàn)，檢查基巖透水率是否符合設(shè)計(jì)要求;其三為灌漿，合理控制灌漿速度及壓力，保證灌漿質(zhì)量。

（二）重視土石壩防滲處理

通過梳理工程資料發(fā)現(xiàn)，土石壩滲水問題具體表現(xiàn)為壩基及壩肩滲水、壩體滲水等幾種類型，水體從壩體、壩基及壩肩外流會降低土石壩的應(yīng)用效果，對下游的農(nóng)田、居民等造成不利影響。為此需重視土石壩施工中的防滲處理，如在土石壩防水面加設(shè)土工膜，在土石壩周邊挖掘倒掛井等，可以顯著提升土石壩的防滲水性能。

（三）構(gòu)建完善的質(zhì)量保障體系

土石壩現(xiàn)場施工管理是質(zhì)量控制的有效手段，為避免因施工人員質(zhì)量意識不足、施工方法不當(dāng)、施工質(zhì)量管理不到位誘發(fā)土石壩施工質(zhì)量缺陷，建議構(gòu)建完善的質(zhì)量保障體系。首先，由各專業(yè)技術(shù)人員、質(zhì)量檢測人員等組成質(zhì)量控制小組，針對現(xiàn)場施工技術(shù)問題進(jìn)行協(xié)作探討，選擇更為科學(xué)、合理的施工工藝進(jìn)行施工作業(yè)，以通過施工技術(shù)水平的提升保證土石壩施工質(zhì)量;其次，加強(qiáng)對施工工序的監(jiān)督，要求施工人員落實(shí)土石壩施工技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在土石料配比、壩體填筑施工中，密切監(jiān)督施工人員對機(jī)械設(shè)備的使用情況，以此提升土石壩施工的科學(xué)性;最后，將質(zhì)量檢測貫穿于土石壩施工的全過程中，不僅要檢驗(yàn)材料質(zhì)量，還需要對試件強(qiáng)度進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題后及時解決，保證土石壩施工有序進(jìn)行。

（四）加強(qiáng)對施工安全的監(jiān)督管理

安全是土石壩施工的基石，如果施工中發(fā)生安全事故會制約施工進(jìn)度、損害施工企業(yè)形象、降低施工人員對組織的歸屬感。為此，需加強(qiáng)對土石壩施工安全的監(jiān)督管理，現(xiàn)場安全員高度重視并巡視檢查支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、實(shí)時監(jiān)測壩基沉陷及位移量，發(fā)現(xiàn)施工人員違背安全生產(chǎn)條例或安全技術(shù)規(guī)范后及時制止要求其整改，以此創(chuàng)設(shè)安全施工環(huán)境，保證土石壩施工質(zhì)量安全。

結(jié)束語

水利施工中土石壩施工技術(shù)具有操作簡單、用料少、工序簡潔的特點(diǎn)。但在施工中依然需要遵循穩(wěn)定性、科學(xué)性及經(jīng)濟(jì)性原則。當(dāng)前水利施工中常用的土石壩施工技術(shù)為土石料選擇技術(shù)、土石料加工及堆放技術(shù)、土石料開挖及運(yùn)輸技術(shù)、土石料壓實(shí)技術(shù)、土石料填筑技術(shù)。為保證土石壩施工質(zhì)量，需重視土石壩壩基加固處理、注重土石壩防滲處理，并構(gòu)建完善的質(zhì)量保障體系、加強(qiáng)土石壩施工安全管理，以此提升土石壩施工技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]曹向榮，張國銀.水利施工中土石壩施工技術(shù)的應(yīng)用探討[J].低碳世界，2021，11（04）：126-127.

[2]劉顯興.淺議水利土石壩工程筑壩施工技術(shù)要點(diǎn)[J].珠江水運(yùn)，2021（05）：48-50.

[3]陳接永.BIM技術(shù)在水利工程可視化仿真中的應(yīng)用分析[J].四川水利，2021，42（02）：19-22.

[4]聶斌.水利施工中土石壩施工技術(shù)研究[J].江西建材，2020（10）：142+144.