土石壩壩體填筑施工關(guān)鍵技術(shù)

陳盧偉

（宜昌市東風水利水電工程建設(shè)有限公司，湖北宜昌 443100）

1.土石壩壩體的用料規(guī)劃

1.1 料場的規(guī)劃

土石壩的建設(shè)通常都是以當?shù)氐牟牧献鳛橹饕氖┕ぴ系?，土石壩的?guī)模也會比較大，會使用大量的土石料。在進行施工前還要全面地去勘察或者調(diào)查土石料場，要科學(xué)地規(guī)劃料場的位置，掌握材料儲量，要計算好運輸?shù)木嚯x，保證材料的質(zhì)量。

1.2 料源規(guī)劃

所謂的料源規(guī)劃也就是針對料場的位置、高程進行的安排布置。對于料場位置的選擇必須要方便進行開采設(shè)備的布置，要有良好的交通和通暢的排水。對于原料的使用需要做到低料低用，高料高用，如果高料場的儲量比較多，有富余的話，也可以將之低用。要盡量縮短土石料上壩的距離，道路坡度也應(yīng)該做得比較平緩，要方便運輸車輛上下坡，對于近料場，不能因為進行取料對上壩運輸或者是壩的防滲性、穩(wěn)定性造成不良的影響。

1.3 使用規(guī)劃

要充分考慮施工的強度需要以及壩體填筑部位的情況，對料場的使用以及填料的數(shù)量進行科學(xué)的規(guī)劃。當季節(jié)或者是壩前的蓄水出現(xiàn)變化以后，料場的工作條件也必須要做出相應(yīng)的改變。在進行用料規(guī)劃的時候，如果上壩坡度比較高的話，盡量使用近料場，如果比較低的話，則最好是使用遠料場，這樣是為了均衡運輸任務(wù)。應(yīng)該先使用那些近料以及在上游容易被淹沒的料場，然后再使用遠料場和下游的不容易被淹沒的料場。如果料場的含水量比較高的話，盡量選擇在旱季使用，如果料場的含水量比較低，則盡量在雨季使用。在對料場的使用進行規(guī)劃的時候，還需要為何壟斷填筑或者是攔洪度汛預(yù)留近料場[1]。

2.土石壩壩體填筑的施工方法

進行土石壩填筑作業(yè)的時候，一般都是采用分段流水形式的，要求各道工序能夠有效地銜接起來。壩面作業(yè)通?？梢苑殖?道工序，分別是鋪料、整平和壓實，它們所應(yīng)用的施工方法是不一樣的。土石壩是有著多種類型的，如果按照施工方法進行劃分的話，就有定向爆破修筑、水中填土以及干填碾壓等，而其中最為常見的就是碾壓式的。碾壓式土石壩的流程首先是將料場的土石料運輸?shù)浆F(xiàn)場，然后將壩面鋪平，進行壓實，通過質(zhì)檢以后再對壩坡進行修整[2]。

2.1 壩面作業(yè)的基本要求

在對填筑壩面進行作業(yè)的時候，應(yīng)該先將其劃分成多個工作段或者面，最好是在平行壩軸線方向上進行劃分。同時還需要注意的是，平面尺寸必須要符合壓實機械工作的需要。在進行壩面作業(yè)的時候，需要依次完成各道工序，不要出現(xiàn)漏壓或者過分重壓的情況，然后要對壓實情況進行檢查，只有檢查合格的才可以進行新料的填筑。

2.2 組織流水作業(yè)原則

要根據(jù)大面的面積進行流水作業(yè)方向以及工作段的劃分，同時還需要考慮施工機械的作業(yè)需要。要確保作業(yè)的寬度能夠讓碾壓機械錯車，滿足其最小的壓實寬度，達到卸料汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑的2倍以上，對于長度的規(guī)定也需要滿足碾壓機械的要求。在劃分壩體填筑工序的時候，不需要考慮的因素有數(shù)目、填筑面積、鋪料方式、施工強度以及季節(jié)等。通常會劃分成2道工序，也就是鋪料與壓實，有些還會在最后添加一項質(zhì)檢工序。還有分成4道工序的，分別是鋪料、平料、壓實以及質(zhì)檢。要求土料填筑的時間，不能超過11班，如果是在冬、夏季進行施工的話，為了避免熱量或者水分的過度散失，要盡可能地減少作業(yè)的循環(huán)時間。

2.3 填筑方式

使用自卸汽車駛?cè)雺蚊?，然后進行卸料，并通過推土機進行平鋪，達到相應(yīng)的厚度。在鋪料的時候應(yīng)該按照平行壩的軸線方向要求，鋪土的厚度必須是均勻的，如果有料塊直徑比較大的話，必須要將其打碎，還應(yīng)該清理鋪料里面的雜物。如果需要對防滲體進行鋪料的話，應(yīng)該采用進占法倒退鋪土的方式，讓車輛就是一直在松土上行駛的，不會對經(jīng)過壓實的土層進行碾壓，防止因為超壓出現(xiàn)剪力破壞的情況。在進行鋪填的時候，應(yīng)該盡量確保壩面平整，這樣就不容易出現(xiàn)積水。對于含水量比較低的黏性土料應(yīng)該在料場適當?shù)丶铀绻趬蚊孢M行加水的話，必須要做到“少、勤、勻”，這樣壓實效果才會更好。如果是非黏性土料的話，通常是在壩面進行加水的。砂礫料以及石碴料在進行壓實前都要加水，這樣有助于提高壓實的質(zhì)量。

3.壩體控制線的測設(shè)

為了確保壩體和巖基能夠良好地結(jié)合到一起，在對壩體進行填筑前一定要做好對于基礎(chǔ)的清理工作，這時需要先將清基開挖線放出來，也就是壩體和原本地面之間的交線。放樣精度并不是很高，一般通過圖解法獲得放樣數(shù)據(jù)，然后進行現(xiàn)場放樣。這就需要先對壩體的縱斷面進行測量，對軸線中的里程樁的高程進行測算，畫出縱斷面圖，計算其中心填土的高度，測算每個里程樁的橫斷面，畫出對應(yīng)的橫斷面圖，根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及面圖進行大壩的設(shè)計斷面的繪制。

4.壩基清理

為了使土壩的土料和基礎(chǔ)能夠良好地進行結(jié)合，避免因為基礎(chǔ)滲水影響壩基，在進行壩體填筑前就需要先清理干凈它的基礎(chǔ)，主要是將壩基范圍的草皮、稀泥以及腐殖土等雜物清理干凈，清基深度一般是0.3m～1m左右。表土和細沙都必須要完成清除，土壩和山坡結(jié)合的位置也應(yīng)該進行清理，一直到其不透水層。如果是巖石的話，清基的坡度應(yīng)該在1∶1以內(nèi)，心墻和巖石基礎(chǔ)連接的位置要對它的強風化層進行清理。如果山坡是黏性土壤的話，需要根據(jù)壩體橫向接縫的有關(guān)規(guī)定進行清坡處理。

5.壩基開挖

在開挖壩基以及岸坡的時候必須要遵守有關(guān)的施工標準，要符合有關(guān)的要求，要從上往下挖，先挖岸坡再挖河床，施工程序必須和導(dǎo)流方式協(xié)調(diào)起來。應(yīng)該盡量在填筑以前進行，壩肩岸坡的開挖清理，對于水文氣象帶來的影響也必須要關(guān)注。壩基開挖獲得的土料用來進行壩體填筑，要選擇合適的填筑位置，一邊進行開挖一邊就地進行填筑。要根據(jù)邊坡修正開挖的部位情況選擇相應(yīng)的標準。這里的岸坡可以看作是穩(wěn)定邊坡，采用對應(yīng)的方式來開挖與處理：如果是在其之上的，開挖的坡度最好是比較平緩的[3]。在地基處理以及混凝土截水墻的強度達到標準以后就可以回填截水槽。如果要對基面以上進行土料填筑的話，必須要現(xiàn)濕潤或晾曬黏性土壤壩基的表面，調(diào)整其含水率，之后進行刨毛，完成這些工作以后才可以進行第一層的鋪筑。如果出現(xiàn)斷層裂隙帶的話，對于清基范圍的破碎帶以及斷層都應(yīng)該進行開挖處理，然后使用混凝土置換，并要求處理深度是破碎帶寬度的2倍，長度需要根據(jù)其抗?jié)B允許的水利梯度以及防滲板的設(shè)置情況來進行計算。在基建面和它下游7m都要鋪設(shè)混凝土墊層，厚度是20cm，用于對基面進行找平，保護基巖面以及防滲板，防滲層的上下部的墊層料以及過渡料的鋪筑寬度都要適當加寬，避免地基被沖蝕或者受到管涌的影響。

6.壩面劃分

壩料填筑有3道工序，首先是鋪料，然后是灑水以及碾壓。其他的一些工作還有超徑處理、鋪設(shè)下游護坡等。為了保證施工的效率、安全以及秩序，通常都是進行流水式的壩體填筑施工，需要將壩面分成多個工作面以及面積差不多的填筑塊。在每個填筑塊中分別進行填筑作業(yè)，這樣整個工作面的工序就可以連貫起來。要根據(jù)壩體高程來確定工作面。如果是黏性土料的話就按照平行方向來劃分，防止形成平行的滲水通道。因為施工導(dǎo)流的需要只能進行縱向分段的話，對于其縱向接頭必須要處理成1∶3～1∶4的斜坡，對于縱向水流的接縫位置，壓實土料也需要選壓不少于0.5m，相互之間的接縫必須要錯開。

7.壩面鋪土壓實

進行壩體填筑必須要符合導(dǎo)流度汛的需要，要考慮工期以及攔洪度汛要求，主要考慮施工導(dǎo)流、場地布置、施工工藝以及上壩道路等方面的需要，要經(jīng)過科學(xué)的論證，確定相應(yīng)的施工進度計劃與措施。在土壩料運送到填筑區(qū)域以后使用推土機進行攤鋪和平整。鋪料可以采用進占法，也就是運料車輛行駛在新填筑的松料上向前進行卸料然后整平。其優(yōu)點是整平比較容易，對于填筑厚度的控制也比較方便，重車以及其他車輛行駛都能夠有比較好的條件，能夠減輕車輛的磨損。使用大功率液壓推土機進行鋪料，通過對于刀片的施壓對鋪料厚度進行控制。對于墊料層的攤鋪也是使用自卸汽車以及推土機，攤鋪寬度由推土機刀片寬度決定，通常是3m。對墊層進行攤鋪的時候上游邊線應(yīng)該在設(shè)計邊線外面10cm～15cm，之后通過修正以及碾壓使其達到設(shè)計邊線。要對筑壩材料質(zhì)量進行控制，含泥量、級配以及巖性等都要達標。如果直徑過大的在料場就要進行處理，如果有上壩的材料不合格的就要清理出去。土料要均勻地攤鋪碾壓到指定厚度[4]。塑性心墻與斜墻在填筑時壩面應(yīng)向上游傾斜1%～2%的斜坡以便向下游排除雨水。均質(zhì)壩壩面可鋪成魚脊形，壩面不應(yīng)有起伏凹凸不平之處，以免雨后積水影響施工。土料壓實是壩面作業(yè)中最重要的工序之一，碾壓方向與壩軸線平行。機械分段碾壓時，兩臺振動碾的碾壓搭接長度為：順碾壓方向1m～1.5m垂直碾壓方向的搭接長度為30m～50m。當用平碾壓實土料后，在鋪上層土之前應(yīng)進行刨毛，用羊腳碾壓實土料，壓實中羊腳碾對表層土翻松、無需刨毛就能保證士料良好的層間結(jié)合。

8.結(jié)合部位的施工

壩體的防滲土料會和地基、岸坡或者其他建筑的邊界進行結(jié)合，要根據(jù)施工方法、施工導(dǎo)流以及分層分段填筑的要求進行施工，要對接坡、接縫進行合理的設(shè)置，要運用有效的技術(shù)對結(jié)合位置進行處理，保證質(zhì)量。在壩體填筑中，層與層之間的分段接頭應(yīng)錯開一定距離，分段條帶應(yīng)與壩軸線平行布置，各分段之間不應(yīng)形成過大的高差。接坡坡比一般應(yīng)緩于1∶3。對于壩身與混凝土結(jié)構(gòu)物的連接，在靠近混凝土結(jié)構(gòu)物的部位不能采用大型機械壓實時，可采用小型機械夯或人工夯實。填土碾壓時，要注意混凝土結(jié)構(gòu)物兩側(cè)均需填料壓實，以免對其產(chǎn)生過大的側(cè)向壓力。

9.反濾層施工

反濾層的填筑方法大體可分為削坡體、擋板法及土和砂松坡接觸平起法3類。土、砂松坡接觸平起法能適應(yīng)機械化施工，填筑強度高，可做到防滲體、反濾料與壩殼料平起填筑、均衡施工而被廣泛采用。依防滲體土料和反濾層填筑的次序、搭接形式的不同可分為先土后砂法和先砂后土法。

10.墊層施工

墊層為堆石體坡面最上游部分，可用人工碎料或級配良好的砂礫料填筑。墊層須與其他堆石體平起施工，要求墊層坡面必須平整密實，坡面偏離設(shè)計坡面線最大不應(yīng)超過3cm～5cm，以避免面板厚薄不均，有利于面板應(yīng)力的分布。

11.土石壩壩體填筑施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實踐分析

以某土石壩工程項目為例：

（1）施工人員首先測量了壩體的控制線，在正式開始施工前先進行了準備工作的實施，找出清基開挖線的位置，確保壩體和巖基能夠穩(wěn)定地結(jié)合。通過圖解法測得數(shù)據(jù)進行開挖線的放樣，對于測定數(shù)據(jù)的準確性要求不高，然后以此為基礎(chǔ)進行放樣。需要先順著壩軸線進行清基場地縱斷面的測量，然后繪制相應(yīng)的斷面圖，計算里程樁的中心填土高度以及橫斷面有關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些測量數(shù)據(jù)就可以大致上確定其斷面。要對壩基范圍的雜物進行清理，不只是要清除表層雜物，需要深度清理，清理的深度為0.3m～1m左右。如果壩體所處區(qū)域的地質(zhì)情況不一樣的話，必須要合理地控制清基工作。

（2）填筑施工方案。壩體填筑采用分區(qū)填筑施工程序進行施工。壩基底部過渡料、反濾料填筑，基礎(chǔ)面較為平緩，自卸汽車直接將反濾料運輸至工作面，后退法卸料，采用推土機平整，自行碾壓實。瀝青混凝土心墻上下游兩側(cè)的反濾層、過渡層，因鋪筑寬度較窄，填筑規(guī)格要求高，采用反鏟挖掘機平整，并進行規(guī)格修正，自行碾壓。反濾層與過渡層同步施工。反濾料與瀝青混凝土心墻、壩體均衡上升。壩體填筑運輸利用壩基開挖的施工道路，自卸汽車直接運料至工作面，采用進占法和后退法相結(jié)合的混合法卸料，推土機平整，拖式振動碾碾壓。

（3）在壩面鋪筑結(jié)束以后就需要對其進行壓實，要沿著壩軸線方向進行碾壓。要通過機械分段的方式進行碾壓，振動碾壓塔的塔接長度必須要符合設(shè)計要求。在土料經(jīng)過碾壓以后還需要進行刨毛，然后攤鋪上層土。如果是通過羊角碾進行碾壓的話，表層土也不用刨毛就能夠確保土料層有效地結(jié)合。

12.結(jié)語

如今在施工中各種大型機械大量應(yīng)用，施工水平也在不斷提升，施工工藝更加先進，也有了更加優(yōu)質(zhì)的筑壩材料，土石壩的用料范圍以及模式也變得更寬，不斷提高建設(shè)的效率，填筑強度也越來越高，施工的質(zhì)量也更有保障。