水利水電工程土石壩施工技術(shù)的探究

周中華

（華邦林業(yè)發(fā)展有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

隨著新時(shí)期發(fā)展，在水利水電工程建設(shè)過(guò)程，要不斷采取更加完善的施工技術(shù)，本文以水利水電工程中土石壩施工為研究對(duì)象，積極對(duì)其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了實(shí)踐研究，具體分析如下。

1 土石壩施工技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 節(jié)約施工成本

成本控制是工程建設(shè)中的第一要?jiǎng)?wù)，在水利工程建設(shè)中也是如此。合理應(yīng)用土石壩的施工工藝，可以減少投資，提高水利水電建設(shè)的工作效率。因此，在采用土石壩施工工藝時(shí)，要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行合理的施工。在材料工藝上，土石壩技術(shù)具有工程量小、原材料用量少等優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)一步降低工程造價(jià)。這也是為什么它的建設(shè)費(fèi)用如此低廉的主要原因。

1.2 運(yùn)用仿真技術(shù)

在土石壩工程中，通常也采用模擬技術(shù)進(jìn)行施工。仿真技術(shù)可以對(duì)實(shí)際工程環(huán)境進(jìn)行有效的模擬，為工程技術(shù)施工提供了依據(jù)[1]。另外，該技術(shù)還可以對(duì)工程的動(dòng)態(tài)施工進(jìn)行模擬，使技術(shù)人員能夠直觀地看到施工過(guò)程，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，并對(duì)施工中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，從而使施工中出現(xiàn)的問(wèn)題得到有效的解決。模擬技術(shù)是提高水利水電工程質(zhì)量的關(guān)鍵，各建設(shè)單位要在實(shí)踐中不斷總結(jié)、借鑒、發(fā)展新技術(shù)、新功能[2]。

1.3 有效縮短工期

采用土石壩技術(shù)可以有效地提高工程建設(shè)的工作效率，減少重大失誤，預(yù)防開(kāi)工。合理地運(yùn)用土石壩技術(shù)，可以保證各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，保證項(xiàng)目的順利完成，從而有效地縮短工期。

2 土石壩施工技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用

2.1 工程概況

梅域村水庫(kù)位于祿豐縣土官鎮(zhèn)梅域村村委會(huì)梅域村河上，距祿豐縣城37km，距州府楚雄市83km。距省會(huì)昆明市67km。屬金沙江水系。壩址以上控制徑流面積8.06km2。主河道長(zhǎng)3.52km，河床平均坡降52.1‰。現(xiàn)狀梅域村水庫(kù)為?。ǘ┬退畮?kù)，壩高11.5m，為均質(zhì)壩，總庫(kù)容20 萬(wàn)m3，水庫(kù)擴(kuò)建后為心墻風(fēng)化料壩，正常蓄水位1910.44m，相應(yīng)庫(kù)容97.3 萬(wàn)m3，校核洪水位1913.50m，相應(yīng)庫(kù)容139.3 萬(wàn)m3。

擴(kuò)建后的梅域村水庫(kù)樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道、導(dǎo)流輸水隧洞組成。

（1）擴(kuò)建大壩為黏土心墻風(fēng)化料壩，壩頂高程1914.00m，壩高26.00m.防浪墻頂高程1914.80m，壩軸線長(zhǎng)206.0m，壩項(xiàng)寬4.5m。上游壩坡分二級(jí)，高程1903.5m以下坡比1∶2.50；高程1903.5～1914.00m 坡比1∶2.0。下游壩坡分三級(jí)，高程1914.00～1903.5m 坡比1∶1.8；高程1903.5～1892.50m 坡比1∶2.0；高程1892.50m 以下為堆石棱體，頂寬2m，坡比1∶2.0。截水槽最大底寬15.0m，心墻頂寬3.0m，黏土心墻上、下游坡比均為1∶0.2。上游側(cè)游設(shè)兩層水平寬各0.8m 的反濾料，下游側(cè)設(shè)兩層水平寬各1.0m 的反濾料。上游壩坡采用C20 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，下游坡采用框格梁草皮護(hù)坡。

（2）溢洪道布置于大壩順流左岸，為河岸開(kāi)敞式溢洪道，由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段和尾水渠段組成，全長(zhǎng)249.5m?？刂贫螢閷掜斞?，堰寬5m，堰頂高程即為水庫(kù)正常蓄水位1910.44m。設(shè)計(jì)洪水位1912.67m，下泄流量Q=25.13m3/s，校核水位1913.50m，下泄流量Q=40.28m3/s，壩頂高程1914.00m。

（3）導(dǎo)流輸水隧洞置于右岸，進(jìn)口底板高程1897.00m，總長(zhǎng)174.27m，其中：隧洞洞身長(zhǎng)141.07m。導(dǎo)流輸水隧洞由進(jìn)口攔沙井、有壓段、閘室豎井段、無(wú)壓段、尾水段等組成。有壓段長(zhǎng)50m，標(biāo)準(zhǔn)斷面為180°圓拱城門(mén)斷面；閘室段長(zhǎng)5.1m，設(shè)檢修、工作閘門(mén)各一套，均為0.8m×0.8m 平面鑄鐵閘門(mén)；閘后無(wú)壓段標(biāo)準(zhǔn)斷面為180°圓拱城門(mén)型，無(wú)壓段長(zhǎng)91.07m，斷面B×H=1.5m×1.8m；隧洞設(shè)計(jì)流量0.18m3/s。

2.2 水文和地質(zhì)資料

梅域村水庫(kù)位于祿豐縣土官鎮(zhèn)梅域村村委會(huì)梅域村河上，水庫(kù)壩址以上控制徑流面積8.06km2，主河道長(zhǎng)3.52km。河床平均坡降52.1‰。梅域村河屬金沙江右岸支流普渡河上游螳螂川的二級(jí)支渡。上游河系里扇形分布，河源高程2400m，由北向南流經(jīng)梅域村，于青龍寺附近匯入螳螂川。水庫(kù)流域形狀呈扇形，南北最長(zhǎng)4.2km，東西最寬2.6km。水庫(kù)流域平均高程2050m，流域最高點(diǎn)為南部三尖山，海撥高程2285m。最低點(diǎn)為水庫(kù)壩址處，海撥高程1890m，高差395m。

區(qū)內(nèi)主要出露元古界昆陽(yáng)群、震旦系地層，其次為中生界侏羅系下祿豐群、上祿豐群，新生界第四系地層。區(qū)內(nèi)山脈、盆地呈北東向展布，最高海拔北部孝母山2614.0m、最低海拔土官河阿車鋪1844.0m，相對(duì)高差770m，地勢(shì)北高南低、東高西低。

2.3 工程施工工序與方法

2.3.1 施工準(zhǔn)備

施工前，施工人員必須全方面熟悉圖紙，了解工程內(nèi)容及質(zhì)量要點(diǎn)，掌握設(shè)計(jì)意圖，對(duì)施工班組進(jìn)行書(shū)面的施工技術(shù)交底，及時(shí)提出設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及合理修改意見(jiàn)。

因本工程全部為露天作業(yè)，水位、地質(zhì)及氣象資料對(duì)工程施工影響較大。為最大限度減少河水對(duì)工程施工的影響，遵循立即開(kāi)挖立即支護(hù)的原則，壩基開(kāi)挖成形后立即組織人員清底、進(jìn)行大壩灌漿準(zhǔn)備工作、溢洪道基礎(chǔ)開(kāi)挖完工后、模板支設(shè)并進(jìn)行混凝土澆筑[3]。這就要求所有人員、設(shè)備及材料準(zhǔn)備充分到位。

2.3.2 測(cè)量施工工序

（1）測(cè)量程序。

測(cè)量程序?yàn)椋褐朴啘y(cè)量計(jì)劃→測(cè)量準(zhǔn)備→測(cè)量實(shí)施→測(cè)量復(fù)核→測(cè)量成果整理及上交。

（2）制訂測(cè)量方案。

根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)度，由項(xiàng)目技術(shù)部門(mén)預(yù)先發(fā)出測(cè)試作業(yè)，以確定測(cè)試放樣位置，確定測(cè)試結(jié)束的時(shí)間。

（3）計(jì)量編制。

根據(jù)任務(wù)表中的測(cè)試區(qū)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，建立了設(shè)備安裝的控制點(diǎn)和測(cè)量方法和程序，對(duì)各點(diǎn)的坐標(biāo)、方位和間距進(jìn)行了分析和處理。檢查結(jié)果將通過(guò)計(jì)量工程師進(jìn)行。

（4）計(jì)量方法。

在放樣過(guò)程中，要細(xì)心細(xì)致，把人工差錯(cuò)降至最低，保證取樣點(diǎn)的準(zhǔn)確性，明確放樣位置，并使工人們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全防護(hù)。對(duì)監(jiān)理人提出的取樣與復(fù)驗(yàn)，應(yīng)予以積極的協(xié)助，如有差錯(cuò)，應(yīng)依監(jiān)理人的指令予以改正或補(bǔ)充。

（5）整理和移交結(jié)果。

點(diǎn)位放樣完成后，應(yīng)及時(shí)向工地主管部門(mén)移交測(cè)量結(jié)果，說(shuō)明情況，并填好現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，確?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員正確地掌握放樣點(diǎn)位后，方可離開(kāi)。

2.4 土石方開(kāi)挖

根據(jù)本工程特點(diǎn)，未設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物，原河床實(shí)測(cè)高程為1885m，兩岸壩肩及泄洪道基礎(chǔ)、邊坡開(kāi)挖可按正常施工程序挖至設(shè)計(jì)高程1892m 后，采用臨時(shí)導(dǎo)流管布置于左岸將河水導(dǎo)至下游設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物以外，導(dǎo)流管安裝時(shí)搞好止水措施，待上、下游圍堰填筑完成和死水排凈后，即可進(jìn)行大壩基坑、上、下游護(hù)坦及消力池基礎(chǔ)開(kāi)挖與清理。

土石方開(kāi)挖流程：A 壩肩及泄洪洞邊坡、基礎(chǔ)開(kāi)挖B→導(dǎo)流涵管埋設(shè)C→上下游圍堰填筑D→基坑死水抽排E→基坑、上下游護(hù)坦及消力池基礎(chǔ)開(kāi)挖與清理。

施工要求如下。

（1）巖石開(kāi)挖等級(jí)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件參照有關(guān)規(guī)范規(guī)定選定。

（2）從頂部到底部進(jìn)行土石挖掘。開(kāi)挖的分層厚度要根據(jù)地質(zhì)條件、出渣道路、施工部位、開(kāi)挖規(guī)模、開(kāi)挖斷面特征、爆破方式、鉆孔、裝載、運(yùn)輸設(shè)備性能和技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行全面的分析。

（3）非保護(hù)層的土石方開(kāi)挖，按爆破后不致?lián)p害地基及附近建筑物安全的原則選擇爆破參數(shù)。盡量采用延長(zhǎng)藥包、梯段爆破，基坑保護(hù)層開(kāi)挖應(yīng)采用淺孔松動(dòng)爆破，地基質(zhì)量要求高的應(yīng)積極采用預(yù)裂爆破或其他防震措施。壩基部位不得采用洞室爆破。高邊坡開(kāi)挖原則上應(yīng)采用預(yù)裂爆破或光面爆破、避免二次削坡，需錨固支護(hù)時(shí)應(yīng)及時(shí)支護(hù)。

（4）在水深、地形、地質(zhì)條件、開(kāi)挖范圍、開(kāi)挖方量等方面，特別設(shè)計(jì)了水下開(kāi)挖的施工工藝設(shè)計(jì)[4]。

2.5 覆蓋層清除

（1）清理岸坡及基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)將樹(shù)木、草皮、樹(shù)根亂石及各種建筑物等全部清除，并認(rèn)真做好洞穴、泉眼的處理，壩基及岸坡不得有反坡現(xiàn)象，壩基及岸坡表層的粉土、淤泥、腐植土、細(xì)砂土等均應(yīng)全部清除。

（2）壩址區(qū)內(nèi)的地質(zhì)勘探孔，應(yīng)按圖逐一檢查并妥善處理，經(jīng)驗(yàn)收合格后記錄備查。

（3）壩肩和堤壩的開(kāi)挖清除必須在填方之前進(jìn)行，不得在堤壩附近進(jìn)行挖掘，不得在堤壩上堆放垃圾。

（4）對(duì)大壩及堤岸的治理，應(yīng)有地質(zhì)、設(shè)計(jì)人員參與，并作系統(tǒng)性地質(zhì)描繪、編錄。

2.6 開(kāi)挖方法

挖方方式：按照施工放樣，由上到下逐級(jí)逐級(jí)進(jìn)行土方開(kāi)挖，禁止采用由下至上的倒吊挖法。開(kāi)挖時(shí)，要定期對(duì)開(kāi)挖平面位置、水平標(biāo)高、控制樁號(hào)、水準(zhǔn)點(diǎn)、斜坡等進(jìn)行校正，邊坡上預(yù)留20cm 防護(hù)，并根據(jù)圖紙規(guī)定進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)要確保不低于開(kāi)挖深度0.5m。而在挖掘過(guò)程中，必須采用小規(guī)模的挖掘工具或手工挖掘。按照工程圖規(guī)定的斜率和平整程度，并依據(jù)工程實(shí)際工程中的工程地質(zhì)條件，對(duì)工程圖中規(guī)定的開(kāi)挖線路進(jìn)行必要的變更，按照監(jiān)理人出具的設(shè)計(jì)變更進(jìn)行。對(duì)于在爆破后無(wú)法進(jìn)行及時(shí)充填的邊坡面或岸坡面，必須保留防護(hù)層，并將其完全清除。

2.7 排水和降低水位措施

在雨季施工和開(kāi)挖坡面上遇有地下水滲流時(shí)，為確保工程質(zhì)量，應(yīng)在邊坡修整和加固前，根據(jù)地形，基槽來(lái)水情況，開(kāi)挖的深度，以及不同的土質(zhì)采取有效的疏導(dǎo)和保護(hù)措施。

（1）若基坑和邊坡滲水較少，滲水量不大，可以順縱向軸線自上而下開(kāi)挖排水溝，在下游設(shè)積水井，也可以同時(shí)開(kāi)幾條橫溝，把滲水和積水引向橫溝。集中到排水井用水泵抽出。

（2）若基坑和邊坡滲水地下水位較高、土質(zhì)差、滲水量大，可采取沿等高線分層設(shè)排水溝和排水井，分別用水泵排出。

（3）若遇地下水位較高處的粉土和粉砂，在開(kāi)挖過(guò)程中，由于地下水位較高且粉砂粉土的顆粒細(xì)而均勻，滲水的出溢坡降超過(guò)粉砂粉土的允許范圍，由于滲水作用，容易發(fā)生流砂、管涌，會(huì)導(dǎo)致地基土壤結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性。對(duì)此情況，可采取井管排水降低地下水位。

邊坡安全的應(yīng)急措施：土石方開(kāi)挖過(guò)程中，如出現(xiàn)裂縫和滑動(dòng)跡象時(shí)，應(yīng)立即暫停施工和采取應(yīng)急措施，并通知監(jiān)理人。必要時(shí)，應(yīng)按監(jiān)理人的指示設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，及時(shí)觀測(cè)邊坡變化情況，并做好記錄。

岸坡清基施工流程：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→挖掘機(jī)、裝載機(jī)配合進(jìn)行岸坡清基→人工配合清理坡面→自卸汽車將清基土方運(yùn)至棄土場(chǎng)→清基面修整→檢查驗(yàn)收→質(zhì)量評(píng)定。

河床清基流程：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→挖排水溝、集水井→施工排水→挖掘機(jī)、裝載機(jī)配合進(jìn)行河床清基→河床基槽開(kāi)挖→清基面修整→檢查驗(yàn)收→質(zhì)量評(píng)定。

2.8 施工期排水

根據(jù)現(xiàn)有水文地質(zhì)資料分析計(jì)算，大壩填筑圍堰滲流量不大，加上降雨及施工排水，排水量按20m3/h計(jì)。圍堰內(nèi)的集水利用堰坡腳就近開(kāi)挖明溝匯集積水至集水坑，可作為施工期間的施工用水及用導(dǎo)流管引出。

3 工程施工質(zhì)量保證體系

3.1 質(zhì)量方針與質(zhì)量目標(biāo)

工程質(zhì)量是企業(yè)的生命。本著業(yè)主滿意的精神，確保工程質(zhì)量，施工單位將一如既往地堅(jiān)持“科學(xué)管理、規(guī)范施工、全面履約、爭(zhēng)創(chuàng)一流”的質(zhì)量方針，嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范，實(shí)施和執(zhí)行監(jiān)理工程師的指令，開(kāi)展安全文明施工。本著“信譽(yù)第一、用戶至上”的原則，項(xiàng)目部始終堅(jiān)持嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，精心組織、文明施工[5]。

3.2 施工過(guò)程的質(zhì)量控制及管理措施

3.2.1 質(zhì)量控制主要內(nèi)容

（1）強(qiáng)化施工過(guò)程的控制，從源頭上消除缺陷、缺陷，保證工程的安全。

（2）強(qiáng)化各工藝階段的質(zhì)量管理，以及時(shí)找出問(wèn)題并快速解決，在沒(méi)有消除之前，不得進(jìn)行下一步的建設(shè)。

（3）測(cè)試、測(cè)量和檢查。

3.2.2 質(zhì)量控制的措施

施工過(guò)程中運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)以下4 個(gè)部分實(shí)施質(zhì)量控制。

（1）涉及工程的主要性能和使用安全性的重要工藝或部件。

（2）對(duì)下一步項(xiàng)目有特別的工藝需求，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生重要的影響。

（3）產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)過(guò)程中存在大量不合格產(chǎn)品。

（4）根據(jù)反饋，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的部分。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，結(jié)合本文的闡述，總結(jié)了水利水電工程中土石壩施工技術(shù)措施，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)施工人員提供有效的技術(shù)參考，從而為水利水電工程建設(shè)工作順利開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)。