水利工程施工中土方填筑施工技術(shù)的實(shí)踐探討

劉樂(lè)偉

河南省水利勘測(cè)有限公司 河南 鄭州 450003

引言

多年來(lái)我國(guó)的水利事業(yè)保持穩(wěn)步發(fā)展?fàn)顟B(tài)，國(guó)家和地方政府陸續(xù)投資興建了各種規(guī)模及類(lèi)型的水利工程，這些工程建成投入使用后創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。但水利工程建設(shè)的復(fù)雜性高，為提高施工水平，工程人員需規(guī)范施工路徑，特別是在土方填筑施工中不僅需選擇恰當(dāng)?shù)奶钪牧?，還需做好攤鋪、碾壓等工作，保障填筑施工效果。

1 水利工程中土方填筑施工原則

1.1 挖填結(jié)合原則

水利工程項(xiàng)目涉及了各種類(lèi)型的施工技術(shù)，任何一項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用效果都關(guān)乎水利工程的建設(shè)質(zhì)量與效益。土方填筑僅為水利工程項(xiàng)目中的一個(gè)部分，這一環(huán)節(jié)對(duì)施工技術(shù)的要求較高，為達(dá)到質(zhì)量目標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)遵循挖填結(jié)合原則，盡可能保持土方平衡狀態(tài)。施工人員在土方填筑作業(yè)中還需關(guān)注項(xiàng)目的空間規(guī)劃、進(jìn)度安排，合理安排土方開(kāi)挖與填筑的施工任務(wù)[1]。由于水利工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，土方填筑期間應(yīng)避免二次倒運(yùn)，最大化保障開(kāi)挖料的綜合利用率。不論從施工便捷性還是施工技術(shù)性出發(fā)，施工作業(yè)前期相關(guān)人員應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，從總體規(guī)劃與細(xì)節(jié)優(yōu)化著手，按照土方填筑的施工要求，明確規(guī)定每一區(qū)域、不同環(huán)節(jié)的用料量，協(xié)調(diào)開(kāi)挖與填筑工序，確保在土方開(kāi)挖結(jié)束后能快速進(jìn)入回填施工階段。

1.2 就近取料原則

水利工程的土方填筑作業(yè)中，施工材料的性質(zhì)是需要關(guān)注的重點(diǎn)部分，如土方填筑材料的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，再規(guī)范的施工操作也難以保障施工效果。為符合土木工程的施工要求，在選材方面應(yīng)遵循就近取料原則，從水利工程項(xiàng)目所在地選出符合要求的材料，降低材料的運(yùn)輸成本。結(jié)合水利工程土方填筑施工情況，許多工程企業(yè)缺乏對(duì)材料的有效管理，選擇的材料雖能滿(mǎn)足施工中的用料需求，但在材料運(yùn)輸方面的耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，不利于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。為提高水利工程的質(zhì)量與效益，有關(guān)人員在選擇填筑材料時(shí)應(yīng)按照就近原則，在近距離范圍內(nèi)選擇材料，合理規(guī)劃運(yùn)輸路線(xiàn)，使材料能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)到施工場(chǎng)地，發(fā)揮材料在土方填筑中的作用。

1.3 分層填筑原則

土方填筑施工中應(yīng)堅(jiān)持分層性要求，合理控制每一分層的填筑厚度，以確保填筑施工的壓實(shí)度與施工要求相一致。依據(jù)行業(yè)內(nèi)對(duì)水利工程土方填筑的規(guī)定，填筑的土方不僅要均勻，還需完全壓實(shí)，以確保填筑后的土方有較強(qiáng)的承載能力，能有效應(yīng)對(duì)各種作用力。分層填筑施工中，關(guān)鍵應(yīng)執(zhí)行攤鋪與碾壓施工規(guī)定，確保這些環(huán)節(jié)的操作規(guī)范、參數(shù)達(dá)標(biāo)。為此，現(xiàn)場(chǎng)填筑施工之前有關(guān)人員需整合已有的工程數(shù)據(jù)，清晰填筑施工任務(wù)，合理確定分層填筑時(shí)的深度，將每層的攤鋪厚度保持在0.3m上下。

2 水利工程中土方填筑施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

土方填筑為水利工程建設(shè)的重點(diǎn)，其施工效果和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全存在直接關(guān)系，如土方填筑效果不佳，將無(wú)法保障結(jié)構(gòu)承載力。為確保土方填筑施工效果，有關(guān)人員需做好充分的準(zhǔn)備工作，綜合水利工程的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，準(zhǔn)備階段不僅需選擇高性能回填材料，還需要做好技術(shù)、人員等準(zhǔn)備工作。首先，技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)，工程企業(yè)需安排專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，了解工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文等基本情況，在此前提下確定土方填筑技術(shù)類(lèi)型及路徑，形成詳細(xì)的技術(shù)方案，做好不同部門(mén)和崗位人員之間的技術(shù)交底[2]。其次，人員準(zhǔn)備，就是要根據(jù)土方填筑對(duì)人員的施工要求，合理調(diào)配人力資源，并做好崗前培訓(xùn)，使這些人員熟悉土方填筑的相關(guān)要求，可在后續(xù)施工建設(shè)遇到問(wèn)題時(shí)及時(shí)處理。

2.2 測(cè)量放線(xiàn)

測(cè)量放線(xiàn)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，他們需借助專(zhuān)業(yè)化測(cè)量?jī)x器與工具按照施工方案的要求完成測(cè)量任務(wù)，依據(jù)規(guī)范化作業(yè)獲取完整且準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)作為土方填筑施工的關(guān)鍵。測(cè)量放線(xiàn)的技術(shù)難度較大，如存在操作不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際的誤差較大，無(wú)法將結(jié)果用于土方填筑。為此，測(cè)量放線(xiàn)期間有關(guān)人員需全面分析設(shè)計(jì)圖紙，依據(jù)圖紙規(guī)定確定測(cè)量?jī)?nèi)容，選定測(cè)量方法。比如，以打樁作業(yè)為例，測(cè)量放線(xiàn)需了解水準(zhǔn)點(diǎn)位置，施工人員應(yīng)以圖紙為參考在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確施測(cè)，得到每一樁的點(diǎn)位信息[3]。為降低測(cè)量誤差，不僅需保障參與到作業(yè)中的人員熟悉測(cè)量放線(xiàn)規(guī)定與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，更需要使這些人員執(zhí)行測(cè)量規(guī)范，合理選擇測(cè)量?jī)x器、工具與技術(shù)，在每次的測(cè)量任務(wù)結(jié)束后都需做好相應(yīng)的記錄與標(biāo)記。

2.3 地基清理

土方填筑作業(yè)前期相關(guān)人員需按照規(guī)定處理地基，具體的工作中就是需確定影響水利工程地基穩(wěn)定性的因素，并針對(duì)這些因素制定防控措施。比如，地基上如有石頭、樹(shù)根、垃圾等雜物，將很難保障地基的穩(wěn)定性，填筑土方之前應(yīng)及時(shí)清理雜物。在清理地基時(shí)施工人員需嚴(yán)格遵守有關(guān)的設(shè)計(jì)要求，一旦工程現(xiàn)場(chǎng)有淤泥、腐殖土、軟土，也需要及時(shí)清除。對(duì)于新堤和老堤的連接部位應(yīng)采取刨毛方式，具體的操作中同樣需遵守施工規(guī)則，保障刨毛面的各項(xiàng)要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。堤基結(jié)合處表面受到溫度影響，易發(fā)生凍脹，如未及時(shí)關(guān)注這一方面，施工人員需立即處理，否則，如凍脹未消除，嚴(yán)禁直接在上面進(jìn)行土方填筑與碾壓。一些水利工程的建設(shè)中，堤壩地基基坑范圍內(nèi)有泉眼，為避免其影響正常的施工作業(yè)，施工人員需率先分析泉眼原因，采取恰當(dāng)?shù)姆舛麓胧?，與此同時(shí)排除坑洼內(nèi)的積水。

2.4 攤鋪

土方填筑作業(yè)中攤鋪難度大，也是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)。在攤鋪施工期間需結(jié)合攤鋪材料的類(lèi)型，優(yōu)化攤鋪材料的性能，以預(yù)防材料問(wèn)題導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)病害或者其他風(fēng)險(xiǎn)。正是因?yàn)椴牧项?lèi)型及性能對(duì)攤鋪施工的直接影響，在工程現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員需遵循行業(yè)要求試驗(yàn)檢測(cè)填筑材料，依據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，分析材料是否具有可用性。一般的水利工程項(xiàng)目中針對(duì)土方填筑作業(yè)，選擇材料時(shí)遵循就近原則，部分工程企業(yè)為追求自身的經(jīng)濟(jì)效益或者加快施工進(jìn)度，往往選擇了與實(shí)際要求不一致的填筑材料，有關(guān)人員在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)來(lái)確定這些材料，用高性能材料替換。填筑材料的試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，施工人員主要需分析材料的含水量、透水性、強(qiáng)度等性能，只有各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求時(shí)方可允許材料進(jìn)場(chǎng)和使用。為提高攤鋪施工質(zhì)量，正式施工之前有關(guān)人員也需要開(kāi)展模擬試驗(yàn)，分析攤鋪材料的厚度等，合理安排卸土量，保持不同作業(yè)的協(xié)調(diào)性。對(duì)于水利工程的堤防攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，進(jìn)占法相對(duì)常用，為避免發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，有關(guān)人員在施工作業(yè)中都需執(zhí)行操作標(biāo)準(zhǔn)，不僅要保障鋪料位置的正確性，還需嚴(yán)格把控每一部位的鋪料量。在邊緣等特殊位置，應(yīng)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)修整工作。分層填筑期間每層的分層厚度需保持在0.3m左右，當(dāng)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)全面結(jié)束后再進(jìn)行平整、碾壓，只有上層的攤鋪驗(yàn)收通過(guò)后再開(kāi)始下一層攤鋪。

2.5 碾壓

攤鋪工作結(jié)束后開(kāi)始碾壓，碾壓施工中不僅需保障均勻性，也需確保全面性，避免有漏壓現(xiàn)象?？紤]到水利工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，碾壓施工中可通過(guò)平行線(xiàn)碾壓行走方式確?，F(xiàn)場(chǎng)碾壓的完全性。許多水利工程的規(guī)模龐大，碾壓工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)，為達(dá)到碾壓施工效果，施工人員需合理分段，通過(guò)分段碾壓來(lái)組織施工作業(yè)，但需控制每一分段的長(zhǎng)度。一般來(lái)說(shuō)，碾壓施工應(yīng)借助專(zhuān)業(yè)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，施工人員需根據(jù)工程量及碾壓施工要求，選擇特定型號(hào)的推土機(jī)和壓路機(jī)。許多水利工程均選擇的是10～15t重型振動(dòng)壓路機(jī)，在合理設(shè)置了該設(shè)備的參數(shù)后，基本能確保碾壓施工效果[4]。壓路機(jī)碾壓期間，為確保壓實(shí)度與施工要求相一致，施工人員應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)合理確定碾壓遍數(shù)、車(chē)輛行駛速度，大部分情況下需碾壓4～6遍，行駛速度應(yīng)保持在2km/h以?xún)?nèi)，整個(gè)碾壓期間應(yīng)確保壓路機(jī)勻速行駛，避免突然前進(jìn)或者停止。施工人員在確定碾壓參數(shù)時(shí)不僅要參考水利工程的各方面情況，還需在工程現(xiàn)場(chǎng)組織相應(yīng)的試驗(yàn)，選定試驗(yàn)路段開(kāi)展碾壓施工，依據(jù)施工過(guò)程及結(jié)果，優(yōu)化碾壓參數(shù)。如在現(xiàn)場(chǎng)的碾壓施工中存在中斷碾壓情形，施工人員需在土層表面灑水，保持表面濕潤(rùn)度，保持土層良好的性能，為后續(xù)的碾壓施工創(chuàng)造良好條件。

2.6 土方施工結(jié)合面預(yù)處理

土方填筑作業(yè)中常常涉及結(jié)合面，此部位的施工要求高，主要需注意以下方面：①如施工地面的地形高低不一，應(yīng)做好水平分層工作，逐層填筑，按照從低到高的要求，分層填土，在碾壓期間不得有界溝。②鄰近施工段的土方填筑作業(yè)中應(yīng)盡可能均衡上升，如不同段之間無(wú)法徹底消除高差，可設(shè)置斜坡面，保持不同施工段之間的自然銜接，但在此過(guò)程中需合理控制坡度，一般可選擇1∶3或者1∶5的坡度。斜坡面結(jié)合部位的處理應(yīng)執(zhí)行行業(yè)規(guī)定，通過(guò)刨毛鋪土、跨縫搭接、碾壓平整，達(dá)到施工目標(biāo)。③堤身斜坡的土方填筑中應(yīng)特別關(guān)注坡面條件，如橫斷面的坡度陡峭，坡度為1∶5，地面坡度也應(yīng)與此坡度一致，保持兩個(gè)坡之間的合理銜接[5]。對(duì)于多削坡，地形地質(zhì)對(duì)其施工處理的干擾較大，為克服不利地質(zhì)條件的影響，施工人員需將堤身斜坡開(kāi)鑿成階梯狀。④下層填料的填筑施工中應(yīng)依據(jù)前期所確定的技術(shù)方案和參數(shù)組織作業(yè)，由專(zhuān)人檢查填料質(zhì)量，當(dāng)填料符合要求后開(kāi)始全面填筑。上層新料鋪設(shè)之前，施工人員應(yīng)刨毛處理壓實(shí)層表面，在此結(jié)束后在表面灑水養(yǎng)護(hù)，確保分層結(jié)合部位的施工效果。⑤碾壓施工期間應(yīng)堅(jiān)持分段、分區(qū)規(guī)定，相鄰作業(yè)區(qū)域內(nèi)的平面搭接碾壓寬度符合要求。

2.7 削坡及整形

土方填筑作業(yè)完成后，削坡與整形也十分關(guān)鍵。施工人員需根據(jù)邊坡特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)南髌路绞?，并修整邊坡，比如可利用液壓反鏟完成削坡，當(dāng)初次平整后再掛線(xiàn)，由專(zhuān)人修整邊坡，確保邊坡穩(wěn)定性。

3 土方填筑施工的重點(diǎn)工作

3.1 重視填土區(qū)域的排水工作

土方填筑施工作業(yè)中雖有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定，但現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中有關(guān)人員需在符合質(zhì)量要求的條件下，密切關(guān)注填土區(qū)域內(nèi)的排水狀況。在水利工程現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)業(yè)人員需全面調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)的水文特性，分析土層的滲透力，測(cè)試土層的承壓力，依據(jù)測(cè)定結(jié)果判定現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中存在的風(fēng)險(xiǎn)，與技術(shù)人員協(xié)商優(yōu)化現(xiàn)有的施工方案。如填土區(qū)域內(nèi)的含水量較高，施工人員應(yīng)分析其水位、水量對(duì)土方填筑的不利影響，制定應(yīng)急預(yù)案，在恰當(dāng)?shù)奈恢貌荚O(shè)排水設(shè)施，完成排水工作。

3.2 重視施工現(xiàn)場(chǎng)的安全問(wèn)題

水利工程土方填筑作業(yè)期間，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，為減少施工安全事故，工程人員需重視現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，采取新理念、新方法實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全風(fēng)險(xiǎn)。如在施工作業(yè)中識(shí)別到現(xiàn)場(chǎng)存在安全風(fēng)險(xiǎn)，不同崗位人員之間需加強(qiáng)合作，針對(duì)當(dāng)下的施工情況及風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型，判定風(fēng)險(xiǎn)對(duì)施工作業(yè)的影響程度，制定可行的安全工作方案，并引導(dǎo)每一施工人員學(xué)習(xí)此方案中的安全操作方法及要點(diǎn)。在工程企業(yè)內(nèi)需成立安全管理部門(mén)，由該部門(mén)統(tǒng)籌土方填筑中的安全工作，他們?cè)谇捌诘墓ぷ髦行枧c技術(shù)人員等全面交流，參考工程設(shè)計(jì)圖紙分析后續(xù)施工建設(shè)期間可能發(fā)生的問(wèn)題，適當(dāng)修改土方填筑的施工路徑與方法，在后續(xù)的施工建設(shè)中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)督，在有異常情況時(shí)立即停工商討解決方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

水利工程建設(shè)中土方填筑十分重要，此環(huán)節(jié)的施工作業(yè)需與其他作業(yè)相互配合，以達(dá)到工程的質(zhì)量、安全目標(biāo)。但土方填筑的難度較大，施工人員需遵循技術(shù)規(guī)范，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，合理創(chuàng)新施工工藝，形成科學(xué)的技術(shù)體系。