水利水電施工中筑壩工程的關(guān)鍵工藝分析

池能威

廣東達(dá)利機(jī)電工程有限公司 廣東 東莞 523000

在實(shí)際施工階段，諸多因素會(huì)對(duì)筑壩工程造成影響，具體包括地質(zhì)條件、施工工藝水平以及材料等，不但難以確保工程整體質(zhì)量，同時(shí)一些施工單位過(guò)度追求進(jìn)度，施工階段伴隨諸多安全隱患。為了保證施工質(zhì)量，確保各項(xiàng)施工作業(yè)的有序進(jìn)行，對(duì)施工及管理人員而言，不僅需要注重質(zhì)量控制，還需要合理選擇施工工藝及相關(guān)技術(shù)，深入研究。筑壩工程具有成本低、效率高及工期短等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)掌握相關(guān)施工工藝，能夠結(jié)合不同施工情況與環(huán)境開(kāi)展施工作業(yè)，為提高工程整體質(zhì)量夯實(shí)基礎(chǔ)。

1 水利水電施工中筑壩工程的相關(guān)技術(shù)

目前，工程項(xiàng)目的技術(shù)類型包括可視化仿真技術(shù)與圍堰導(dǎo)流技術(shù)。其中前者的應(yīng)用有助于降低整體施工難度，能夠避免安全隱患及風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，具體表現(xiàn)在通過(guò)仿真與模擬對(duì)整體環(huán)境實(shí)施評(píng)估，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及相關(guān)軟件的功能完成建模，基于對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的全面勘測(cè)，在平臺(tái)和軟件的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的全面模擬，構(gòu)建仿真現(xiàn)場(chǎng)，具有可視化、數(shù)字化等優(yōu)勢(shì)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題[1]。包括圍堰和導(dǎo)流是圍堰導(dǎo)流技術(shù)的主要組成部分，施工人員利用該技術(shù)能夠有效分析河床面積，結(jié)合具體情況確定圍堰的實(shí)際面積，如圖1所示，保證施工作業(yè)的順利進(jìn)行。

圖1 圍堰導(dǎo)流施工方案

2 土石壩工程概述

2.1 概念

土石壩主要指將石料、涂料或者混合料，采取相應(yīng)的工藝手段，如拋填、碾壓等，經(jīng)過(guò)有效處理后生成的一種擋水壩，如圖2所示。其中土壩的構(gòu)成材料主要為土和砂礫；堆石壩的填筑材料主要包括卵石、石渣以及爆破石料等；而上述兩種填筑材料比例相同，便能夠構(gòu)成土石混合壩。

圖2 土石壩

2.2 優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

對(duì)土石壩的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析，主要包括：（1）施工過(guò)程中可以就地取材，有效降低材料采購(gòu)成本，節(jié)約材料資源，同時(shí)能夠降低運(yùn)輸成本，節(jié)省了大量的人力資源和物力資源。而使用的壩體以鋼筋水泥等建筑材料為主要材料，這類材料的損耗較為嚴(yán)重，同時(shí)運(yùn)輸過(guò)程中勢(shì)必需要使用大量的人力、物力；（2）相較于其他擋水壩類型，土石壩的結(jié)構(gòu)單一，為后期擴(kuò)建或維修提供了便利；（3）土石壩施工工藝的流程較為簡(jiǎn)便，為組合機(jī)械及高效施工提供良好的條件；（4）土石散粒為壩體的主要結(jié)構(gòu)，能夠有效適應(yīng)變形，對(duì)地基沒(méi)有較高的要求。

對(duì)土石壩的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，主要包括：（1）土石壩的壩頂難以溢洪，因此需要設(shè)置相應(yīng)的溢洪通道；（2）土石壩的涂料以粘性涂料為主，填筑過(guò)程中極易受到周圍環(huán)境因素的影響。因此施工前需要全面收集施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境觀測(cè)資料，對(duì)氣溫、降水、大風(fēng)等氣候要素進(jìn)行認(rèn)真考慮，明確其對(duì)施工的影響程度；（3）相較于混凝土壩以及漿砌石壩，土石壩的施工導(dǎo)流具有一定的復(fù)雜性；（4）土石壩多存在一定的沉陷或不均勻沉降問(wèn)題。

2.3 土壩道路布置的主要原則

首先，對(duì)各路段的標(biāo)準(zhǔn)而言，需要負(fù)荷壩料運(yùn)輸?shù)膹?qiáng)度要求，基于對(duì)不同路段運(yùn)輸量、使用年限、運(yùn)輸車型以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件等因素的分析，在此基礎(chǔ)上明確。其次，可以滿足地形條件，各期上壩道路均可以銜接應(yīng)用，同時(shí)能夠兼顧施工運(yùn)輸，可以與永久公路結(jié)合。最后，根據(jù)規(guī)定明確施工道路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)特殊路段，需要分析其技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性，如果限制坡長(zhǎng)，需要嚴(yán)格控制道路最大縱坡，不可超過(guò)15%。

3 水利水電施工中筑壩工程的關(guān)鍵工藝

3.1 壩基及岸坡處理

實(shí)際施工前，完善相關(guān)準(zhǔn)備工作至關(guān)重要。對(duì)工作人員而言，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的勘察，同時(shí)為了保證施工技術(shù)能夠滿足壩基、岸坡等施工要求，還需要做好現(xiàn)場(chǎng)的清理工作。對(duì)平面進(jìn)行清理的過(guò)程中，以人工清理為主，對(duì)表面樹(shù)木、草皮、亂石等進(jìn)行全面清理，另外采取機(jī)械清理方式，對(duì)地道、泉眼、水井等部位進(jìn)行處理。清理工作結(jié)束后，及時(shí)展開(kāi)回填、壓實(shí)等工作，對(duì)壩基進(jìn)行碾壓與填筑作業(yè)，提高其夯實(shí)效果，保證施工質(zhì)量。

3.2 石料場(chǎng)的規(guī)劃布置

在實(shí)際施工階段，需要認(rèn)真考慮影響施工作業(yè)的相關(guān)因素，全面清理障礙物，為筑壩施工的順利開(kāi)展夯實(shí)基礎(chǔ)。完成清理工作后，需要構(gòu)筑相應(yīng)的排水溝，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形、氣候等調(diào)節(jié)，合理選擇開(kāi)挖技術(shù)。寒冷季節(jié)施工多使用立面開(kāi)挖技術(shù)；如果土料的天然含水量與設(shè)計(jì)要求相符，主要使用全面開(kāi)挖技術(shù)。

石料場(chǎng)的規(guī)劃布置需要從以下幾個(gè)方面著手：首先，空間規(guī)劃。主要指合理選擇料場(chǎng)的位置、高層，精細(xì)化布設(shè)。規(guī)劃過(guò)程中，盡量縮短土石料的上壩運(yùn)輸距離；高程的設(shè)置需要有助于重車下坡，降低運(yùn)輸成本；針對(duì)近料場(chǎng)的設(shè)置，需要避免取料對(duì)壩體的防滲性能及上壩運(yùn)輸造成影響，同時(shí)減少安全事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。另外，關(guān)鍵建筑物、機(jī)械設(shè)備需要與石料場(chǎng)保持一定的安全距離。其次，時(shí)間規(guī)劃。主要指結(jié)合施工強(qiáng)度以及壩體填筑位置的變化情況合理選擇料場(chǎng)的應(yīng)用時(shí)機(jī)，明確填料數(shù)量。隨著季節(jié)以及壩前蓄水情況的變化，料場(chǎng)的工作條件也在發(fā)生變化。在時(shí)間規(guī)劃方面，需要考慮以下因素：（1）先近后遠(yuǎn)；（2）向上游后下游；（3）上壩強(qiáng)度高時(shí)采用近料，強(qiáng)度低則采用遠(yuǎn)料；（4）旱季采用含水量較高的料場(chǎng)，雨季則采用含水量較低的料場(chǎng)。最后，質(zhì)量規(guī)劃。質(zhì)量規(guī)劃的目的在于滿足設(shè)計(jì)和填筑的要求。這需要工作人員進(jìn)行全面勘察，基于對(duì)料場(chǎng)地質(zhì)條件、埋深、儲(chǔ)量及物理學(xué)相關(guān)指標(biāo)的了解，進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。

3.3 土石料的加工及壓實(shí)

黏土的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在顆粒小、表面積大、親水性強(qiáng)等，水對(duì)筑壩工程質(zhì)量有直接影響，基于以上特點(diǎn)，開(kāi)展土石壩施工作業(yè)前，需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控，如土石料含水率等，對(duì)含水量進(jìn)行嚴(yán)格控制。如果含量較高，可以通過(guò)蒸發(fā)、摻料、翻曬等處理方法，確保土料的含水量滿足填筑要求[2]。

壓實(shí)作業(yè)時(shí)土石壩施工的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)施工質(zhì)量有直接影響。土料的壓實(shí)特性極易受到其他因素的影響，如本身特性、顆粒級(jí)配、構(gòu)成情況、含水量以及壓實(shí)功能等。通常情況下，粘性土具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，摩擦力較小，壓縮性較強(qiáng)，但是因?yàn)槠錆B透性能較差，排水困難，壓縮耗時(shí)較長(zhǎng)，因此難以滿足實(shí)際施工的要求。而非粘性涂料則完全相反，其粘結(jié)力、壓縮性較小，而摩擦力較大，因?yàn)橥杆阅茌^強(qiáng)，因此易于排水，壓縮較快，能夠滿足壓實(shí)要求。相較于粘性土，其壓實(shí)干密度更高。相較于顆粒不均勻的沙礫料，顆粒均勻的細(xì)砂達(dá)到的干密度更小。

3.4 填筑施工

筑壩工程壩面作業(yè)涵蓋諸多內(nèi)容，如攤鋪、灑水、壓實(shí)等。壩面作業(yè)內(nèi)容較多，工作面較為狹窄，需要使用大量的機(jī)械設(shè)備，因此需要合理規(guī)劃填筑施工組織。對(duì)施工作業(yè)的基本要求進(jìn)行分析，施工過(guò)程中，需要對(duì)壩面進(jìn)行合理劃分，結(jié)合實(shí)際要求劃分為多個(gè)工作面或工作段。劃分工作面時(shí)，確保方向與軸線處于平行狀態(tài)，避免其與垂直軸線交接。另外，施工人員還需要對(duì)平面尺寸進(jìn)行分析，確保其能夠保證壓實(shí)設(shè)備的工作要求。開(kāi)展壩面施工的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的少女心進(jìn)行，避免出現(xiàn)漏壓、錯(cuò)壓等情況。一層達(dá)標(biāo)后方可繼續(xù)下一層的填筑。

結(jié)合土石壩施工工藝的差異性，可劃分為多個(gè)筑壩類型，目前碾壓式應(yīng)用最為廣泛。需要加強(qiáng)對(duì)碾壓機(jī)械開(kāi)行方式的關(guān)注，開(kāi)行方式直接決定對(duì)土石壩的碾壓方式。具體包括圈轉(zhuǎn)套壓法與進(jìn)退錯(cuò)距法。前者多用于多碾滾組合碾壓，對(duì)開(kāi)行工作面具有一定的要求，生產(chǎn)效率較高，但是碾壓時(shí)轉(zhuǎn)彎套壓交接部位的重壓較多，易導(dǎo)致超壓。當(dāng)轉(zhuǎn)彎的半徑較小，可能會(huì)出現(xiàn)土層扭曲情況，剪力破壞程度較大，難以保證施工質(zhì)量。進(jìn)退錯(cuò)距法具有操作便捷等優(yōu)勢(shì)，如圖3所示，碾壓、鋪土以及質(zhì)量檢查等工序協(xié)調(diào)，適用于分段施工作業(yè)，以確保施工水平。

圖3 進(jìn)退錯(cuò)距法

針對(duì)壩體的填筑，完成壩基施工以及隱蔽工程驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后方可作業(yè)。施工過(guò)程中采用的碾壓機(jī)械設(shè)備，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。土石壩的斷面層包括多個(gè)分區(qū)，如排水區(qū)、填充料保護(hù)區(qū)、阻水抗?jié)B區(qū)等。針對(duì)不同分區(qū)，其功能各不相同，使用材料也存在明顯差異，對(duì)應(yīng)的施工控制指標(biāo)同樣不同。正式施工前，需要對(duì)各類填料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，選擇合理的碾壓設(shè)備，明確線參數(shù)，滿足各自的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。另外，通過(guò)碾壓試驗(yàn)還能夠明確各項(xiàng)施工要素及控制指標(biāo)，因此碾壓試驗(yàn)是保證施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

3.5 明確原材料配比

對(duì)筑壩項(xiàng)目而言，其主要材料為混凝土，材料的性能、質(zhì)量對(duì)工程整體質(zhì)量有決定性作用。因此在施工過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)材料的質(zhì)量控制，具體表現(xiàn)在混凝土原材料的配比方面，為施工作業(yè)的順利進(jìn)行提供保障[3]。如果原材料存在配比不合理等問(wèn)題，必然導(dǎo)致材料的應(yīng)用無(wú)法滿足施工要求，對(duì)材料質(zhì)量造成不利影響，碾壓施工質(zhì)量低下。原材料配比主要通過(guò)混凝土含砂量、水泥灰漿量、骨料最大粒徑等體現(xiàn)。其中碾壓質(zhì)量受材料含水量的影響，施工階段，土石料性能受土石料面積、含水量、顆粒大小等因素影響。所以加工材料時(shí)，需要嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)程，有效控制混合料含水率，同時(shí)根據(jù)具體情況，科學(xué)明確材料配比，合理使用相關(guān)技術(shù)，保證筑壩工程的整體質(zhì)量。

3.6 壩體防滲漏

對(duì)筑壩工程而言，施工過(guò)程中做好防滲漏措施十分必要。比如說(shuō)，結(jié)合實(shí)際情況建立專門(mén)的防滲墻，為壩體提供二次防護(hù)，通過(guò)防滲墻的保護(hù)能夠有效提高工程的防滲漏性能，進(jìn)而達(dá)到提高施工質(zhì)量的效果。建立防滲墻時(shí)，可以采用高噴法、擠壓法進(jìn)行施工，不同工藝方法的特性各不相同，需要結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行合理選擇。高噴法較為常用，是處理土層的主要方法，將完成配置的混凝土噴射至目標(biāo)范圍，以確保防滲墻土層和材料的有效結(jié)合。擠壓法也較為常用，通過(guò)振動(dòng)低壓的方式實(shí)現(xiàn)混凝土漿液的噴射，進(jìn)而提高防滲效果。

3.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)是十分關(guān)鍵的一項(xiàng)工序，采取合理有效的方法可以提高壩體強(qiáng)度，減少裂縫等不良問(wèn)題。混凝土結(jié)構(gòu)極易受到溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，開(kāi)展養(yǎng)護(hù)工作的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際制定合理的養(yǎng)護(hù)方案，以提高養(yǎng)護(hù)工藝的應(yīng)用效果。比如說(shuō)，待混凝土結(jié)構(gòu)平整后，及時(shí)采用保溫薄膜對(duì)其表面進(jìn)行覆蓋，針對(duì)邊、角等結(jié)構(gòu)易受損部位進(jìn)行加厚處理。如果現(xiàn)場(chǎng)溫度較低，可以采用草席等保溫方式，加強(qiáng)對(duì)溫度的控制，并停止灑水養(yǎng)護(hù)，確?；炷翜囟?，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)外部溫差的控制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，筑壩工程是水利水電施工的關(guān)鍵一環(huán)，具有重要的作用，因此需要工作人員全面掌握相關(guān)施工工藝，以保證筑壩工程的穩(wěn)定性，不斷提高施工技術(shù)的應(yīng)用水平，為水利水電工程的可持續(xù)發(fā)展提供保障。