淺談土石壩在水利工程中的應(yīng)用

□朱磊峰 □李丹萍（永城市水利局）

0 引言

自20世紀(jì)70年代初以來，國內(nèi)國外對土石壩進(jìn)行了大規(guī)模的利用。20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，隨著建筑材料的革新和混凝土工藝的提升，土石壩建筑進(jìn)入了一個全新的階段。而水利工程是社會發(fā)展與生產(chǎn)力發(fā)展的重要推動力量，建設(shè)優(yōu)質(zhì)的水利工程更能為人們安全穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)和生活提供保障。其中防水、蓄水是其中不可缺少的重要組成部分，在水利工程的建設(shè)中，利用鋼鐵和混凝土材料建設(shè)擋水壩，需要非常大的資金投入。然而土石壩擁有適應(yīng)基礎(chǔ)變形能力強(qiáng)、對基礎(chǔ)的要求低、施工方便、成本低等特點，因此在水利工程不斷得到應(yīng)用。隨著土石壩技術(shù)的不斷完善，在水利工程建設(shè)應(yīng)用中發(fā)揮越來越好的效果。

1 水利工程中土石壩及施工技術(shù)概述

土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。土石壩按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可分為不同的類別，如：根據(jù)施工方式可分為：水力沖填壩、拋填式堆石壩、碾壓式土石壩、定向爆破堆石壩、砌石壩，碾壓式土石壩是目前應(yīng)用較為廣泛的，按照高度標(biāo)準(zhǔn)可以分為高壩、中壩和低壩。

水利工程土石壩施工技術(shù)的定義，指的是在用施工現(xiàn)場泥土與石料等水利工程施工原材料的基礎(chǔ)上，通過拋填與碾壓等多種方式筑成擋水壩，繼而提高水利工程防滲結(jié)構(gòu)的一項技術(shù)。在土石壩施工過程當(dāng)中，施工單位需要分清楚土石壩的種類、優(yōu)勢以及缺陷，才能夠在規(guī)劃布置料場的基礎(chǔ)上，進(jìn)行土石加工與填筑施工工作；才能從整體上提高水利工程土石壩施工技術(shù)水平。

2 土石壩的優(yōu)點及缺點

2.1 土石壩的優(yōu)點

土石壩之所以得到廣泛應(yīng)用：首先，大型的鋼筋混凝土壩體相比，土石壩施工材料來源較為簡單，一般都是就地取材，對材料的要求相對不高，作為土石壩的主要材料，土石發(fā)揮著一定作用。在壩形修筑時，就近取材或者就地取材，大大節(jié)省了鋼材、水泥和木材等建筑材料，減少了運輸成本和修壩費用。其次，土石壩施工工序簡單，技術(shù)容易，若機(jī)械參與到施工中，則會大大縮短施工周期。最后，土石壩修建相對簡便，建成以后維修和擴(kuò)建也比較簡單，只需在原有的壩建基礎(chǔ)上進(jìn)行加高和擴(kuò)建。

2.2 土石壩的缺點

但是土石壩也有著一定的缺點，第一，由于土石是構(gòu)成壩體的主要材料，所以土石壩存在較差的堅固性；而且粘性土料的填筑受外界溫度、水分等氣候影響較大，在溫度和水分的影響下，粘性土料的粘性失去，通過長期的雨水沖擊，壩體上的土石會逐漸向壩中流入，從而產(chǎn)生淤泥，對清理造成難度。第二，土石壩的壩頂不具有溢洪功能，一般情況下要另外設(shè)溢洪道。第三，施工導(dǎo)流方面不如混凝土壩或漿砌石方便，土石壩施工建設(shè)中最大的危害則是滲流問題，影響著土石壩預(yù)防洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

3 土石壩在水利工程中應(yīng)用及施工要點

在土石壩施工中，不僅減少勞動力的投入，還減少了工程建設(shè)中的投資；施工技術(shù)簡單，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。因此在很多水利工程中得到應(yīng)用，其具體的施工技術(shù)如以下所述。

3.1 料場規(guī)劃

土石壩施工中，關(guān)鍵技術(shù)是料場的合理規(guī)劃和使用，因為它不僅關(guān)系到土石壩的建造工期和質(zhì)量，而且對周圍的農(nóng)林產(chǎn)業(yè)都可能造成影響，因為這樣，所以施工單位在壩體規(guī)劃時要認(rèn)真分析、仔細(xì)勘察?？傮w規(guī)劃仔細(xì)研究之后，做出開采計劃，料場的規(guī)劃需考慮時間規(guī)劃、空間規(guī)劃和質(zhì)量規(guī)劃3 方面內(nèi)容。一是時間規(guī)劃：是要考慮施工強(qiáng)度和壩體填筑部位的變化；二是空間規(guī)劃：要是做對料場位置、高程進(jìn)行恰當(dāng)選擇，合理布置；三是質(zhì)量規(guī)劃：是指對地質(zhì)成因、產(chǎn)狀、埋深、儲量以及各種物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面勘探和試驗。所選用料的質(zhì)量必須要滿足壩體的使用要求，盡可能選擇儲量集中且豐富的、距離施工地點近的地方進(jìn)行開采，降低建筑運輸?shù)某杀?。另外，還應(yīng)該考慮環(huán)保的因素，渣料應(yīng)該盡量做到無污染，物盡其用，充分利用永久和臨時建筑物基礎(chǔ)開挖碴料。

3.2 土石料的加工與運輸

土石料的加工主要包括控制含水量、清除表層和控制超石徑。

土石料的運輸，是保證土石壩強(qiáng)度的重要組成部分。為提高施工技術(shù)水平，確保工期順利進(jìn)行，要綜合考慮壩體結(jié)構(gòu)、壩體強(qiáng)度要求、土石料的性質(zhì)、運輸距離、已有的機(jī)械種類等因素，最后確定相關(guān)因素包括挖掘、運輸和上壩方式等。

3.3 土料的壓實

要確保土石壩施工質(zhì)量，就要注重土料的壓實。土石壩的壓實要掌握一定的技巧，不能壓實過度；因為土石壩壓實的程度越大，就會導(dǎo)致密度越大，防滲透性和放沖擊性就會越強(qiáng)；但是，土石料的過分壓實就會使壓實費用提高，會由于剪切應(yīng)力的作用發(fā)生開裂，在經(jīng)濟(jì)和安全上都打不到應(yīng)有的效果。

土石料的壓實特性與土料自身的性質(zhì)有很大的關(guān)系，在土料的壓實過程要對各種因素進(jìn)行綜合考慮，適時、適量的對土料進(jìn)行壓實。

3.4 填筑施工

在填筑施工作業(yè)前，必須進(jìn)行嚴(yán)密的組織和規(guī)劃，做好各種工種及不同工序之間的組織工作，保證各個工序的合理銜接。

在土石壩施工中，填筑分為鋪料、攤鋪、灑水、壓實、質(zhì)檢等，填筑施工主要采用平起填筑。這種方法的好處是：第一，可以有效地減少接縫、削坡等工序，提高了工程進(jìn)度；第二，保證了有盡可能大的碓石填筑面，便于使用大型機(jī)械設(shè)備；第三，可在繼續(xù)填筑的同時，修建到防滲區(qū)域的道路。有利于減少料屆的偏差以及相鄰料平起填筑時候的跨縫碾壓等。

在進(jìn)行土石壩填筑的過程中，對于每層土石填筑的厚度要進(jìn)行控制，控制的厚度控制在10～20m 之間；使用較大能量的夯機(jī)動力預(yù)壓，可以控制好每層土石填筑厚度，同時消除土石料的變形，使土石料的密度達(dá)到最大，填筑完成后減少壩體的沉降。

3.5 質(zhì)量控制和檢查

質(zhì)量的控制和檢查分為兩部分，分別為料場的質(zhì)量控制和檢查。首先對土料場應(yīng)經(jīng)常檢查，檢查的部分包括所取土料的土質(zhì)一般情況、土料的日常含水量、土塊的大小和砂石料的顆粒級配等，通過這檢查，首先看看這些土料是否符合上壩要求。其次，對壩面的質(zhì)量控制還要進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。對含水量的大小、鋪土的厚度、、土塊的大小、壓實后的干容重分別進(jìn)行檢查，在檢查的同時提出質(zhì)量控制措施，提出改進(jìn)意見、其中要著重檢查含水量和干容重。

4 結(jié)語

綜上所述，在水利工程建設(shè)施工中，土石壩工程技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了工程建設(shè)的順利完成，其在施工方面及經(jīng)濟(jì)方面的獨特優(yōu)勢，在水利工程中受到越來越多的重視。在水利工程的建設(shè)中，應(yīng)充分考慮到土石壩的優(yōu)點和缺點，結(jié)合水利工程建設(shè)的要求，不斷加強(qiáng)對施工技術(shù)的研究，確保施工的安全和土石壩的質(zhì)量安全，科學(xué)施工，保證水利建設(shè)的實用性、科學(xué)性、合理性。

[1]劉笑宇，毛俊東．探究水利水電工程中土石壩施工技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2014(8)．

[2]丁艷江．水利水電工程中土石壩施工技術(shù)分析[J].城市建設(shè)理論研究，2014(11)．

[3]吉勝，蔡海寧．水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2014(8)．

[4]高磊．水利工程土石壩施工技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].山西水利，2014(1)．

[5]宋立英，郝艷軍，祁兵．芻議水利施工中土石壩技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2014(6)．