淺析土石壩施工技術

彭嘯宇

（黑龍江省綏化市北林區河道管理處，黑龍江 綏化 152000）

所謂土石壩泛指由土料、石料或混合料,經過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。以土和砂礫為主充當壩體材料的水壩稱為土壩、以石渣、卵石、爆破石料為主要材料的水壩,稱堆石壩，若兩類當地材料均占相當比例時,稱土石混合壩。與其他水壩相比土石壩施工具有就地取材、機構簡單、對壩基地質條件要求不高、便于施工、節約三材等優點。隨著大型高效機具的采用,壩體防滲結構和材料的改進,施工人數的大量減少,施工工期的進一步縮短以及施工費用的顯著降低等，為土石壩的發展開辟了廣闊前景。土石壩被廣泛的應用到國內外的水壩建設中，中低壩與興建的高土石壩都越來越多的運用土石壩施工工藝。自上世紀70代開始，世界各國興建的土石壩無論數量上還是高度上,都超過了混凝土壩；特別是近20年來,混凝土面板堆石壩的經濟性和快速施工,已成為壩工建設中具有很強競爭力的一種新壩型，更是使土石壩施工工藝更具競爭性。

1 土石壩的分類

根據施工方法的不同，土石壩可分為：充填式土石壩、碾壓式土石壩、定向爆破堆石壩和水中填土壩等，其中以碾壓式土石壩被廣泛采用。

按照土料在壩身內的配置和防滲體所用的材料種類,碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型:均質壩、土質心墻壩、土質斜墻壩、多種土質壩、人工材料心墻壩、人工材料面板壩。

根據土石壩壩高的不同，土石壩可分為:低壩、中壩和高壩。低壩高度小于30m，中壩高度在30-70m之間，高壩高度大于70m。

2 土石壩的優點和缺點

2.1 土石壩的優點

土石壩施工過程中就地取材,以土石為主要原材料，充分節省了鋼材﹑水泥﹑木材等建筑材料的使用,進而減少了施工過程中的遠途運輸費用。結構簡單,便于維修、加高和擴建。壩身是土石散粒體結構,有較強的適應變形的性能,對地基的要求低。施工技術簡單,工序少,便于組合機械快速施工，施工周期短。

2.2 土石壩的缺點

壩頂不具有溢洪功能,一般要另設溢洪道 (洞)；在施工導流方面不如砼壩或漿砌石方便；粘性土料的填筑受氣候影響較大；沉陷和不均勻沉陷大。

3 土石壩施工工藝技術

3.1 料場布置

在土石壩施工過程中料場的規劃與使用對壩體的施工質量、工期和工程投資,工程的生態環境和國民經濟其他部門都會產生重要的影響，所以必須科學合理的規劃料場布置，施工的前期準備工作，應從空間、時間、質與量等方面進行全面規劃。

所謂料場的空間規劃,是指對料場的位置與高程進行恰當的選擇、合理布置。時間規劃是指，料場布置要充分的考慮到施工強度與壩體填筑部位的變化情況。質與量的規劃,是指料場的選址要對地質成因、產狀、埋深、儲量以及各種物理力學指標具有全面的把握。料場的布置要充分的滿足料場總儲量滿足壩體總方量的要求，和施工各個階段最大上壩強度的要求。料盡其用,充分利用永久和臨時建筑物基礎開挖碴料。

3.2 土石料加工

第一，土料加工。清除表層及不合格料后的上山料場的土料均可上壩填筑,但由于粘土顆粒小,比表面積大,親水性強,水對土料工程性能影響大,填筑壓實有最佳狀態的最優含水率問題,鑒于有此特點,要求對土料的含水率進行控制,必要時按規范進行水份調節處理,保證在填筑壓實時含水率在最優含水率±2%左右為合格料。調整土料含水量有兩種方法：一是將自然蒸發、烘烤、摻料、翻曬等方法運用到挖裝運卸中，來降低土料含水量。二是通過在料場加水,料堆加水,在開挖、裝料、運輸過程中加水的方法來提高土料含水量。一般在超徑石含量不多的礫質土中，常用裝耙的堆土機先在料場中初步清除，然后在壩體填筑面上進行填筑平整時再作進一步清除；當超徑石的含量較多時,可用料斗加設蓖條篩(格篩)或其他簡單篩分裝置加以篩除,還可采用從高坡下料,造成粗細分離的方法清除粗粒徑。粗粒徑較大的過渡料宜直接采用控制爆破技術開采,對于較細的、質量要求高的反濾料,墊層料則可用破碎、篩分、摻和工藝加工。

第二，砂礫石料和堆石料開采。砂礫石料開采因開采位置的不同分為陸上開采和水下開采兩種方法。塊石料開采:結合建筑物開挖或由石料場開采，開采的布置要形成多工作面流水作業方式。開采方法一般采用深孔梯段爆破,特定目的使用洞室爆破。超徑處理:超徑塊石料的處理方法主要有淺孔爆破法和機械破碎法兩種。

第三，土石料開挖運輸。運用相互配套的的工程機械完成了從料場的開挖、運輸,到壩面的平料和壓實等土石壩施工的各項工序。這種一站式的施工工藝流程被稱之為綜合機械化施工。在大中型土石壩,尤其在高土石壩中,實現綜合機械化施工，對提高施工技術和機械化水平,加快上石壩工程建設速度,具有十分重要的意義。土石壩施工中開挖運輸方案主要有以下幾種:

①正向鏟開挖,自卸汽車運輸上壩。②正向鏟開挖、膠帶機運輸。③斗輪式挖掘機開挖,膠帶機運輸,轉自卸汽車上壩。④采砂船開挖,有軌機車運輸,轉膠帶機上壩。在多種壩料開挖運輸方案的選擇上要充分結合工程施工的具體條件,使機械利用率充分發揮，減少壩料的轉運次數，各種壩料鋪筑方法及設備應盡量一致,減少輔助設施，充分利用地形條件,統籌規劃和布置。

3.3 填筑施工

第一，土石壩壩面作業施工程序包括鋪料、攤鋪、灑水、壓實、質檢等工作。壩面作業具有工作面狹窄,工種多,工序多,機械設備多的特點,所以阻礙施工時需有妥善的制定施工組織規劃。土石壩的壩面作業一般采用流水線施工方式，這樣可以有效避免因壩面作業特點對壩面施工中的干擾,保障施工進度。流水作業施工組織應先按施工工序數目對壩面分段,然后組織相應專業施工隊依次進入各工段施工。

第二，施工中一般采用平起填筑施工,平起施工具有減少了接縫、接坡、削坡等工序,保證了填筑質量的優勢。平起施工盡可能大的堆石填筑面,便于開展大機械化的施工。與此同時它還有利于繼續填筑時布置進入防滲料區的施工道路，運輸反濾料及過渡料的大型自卸汽車不橫穿防滲料區；有利于減小料界偏差和相鄰料平起填筑時的跨縫碾壓和均衡壩體的施工強度的作用，在防滲土料與反濾過渡料的填筑關系上,有先土后砂及先砂后土兩種作法,為加快施工進度及控制邊界,一般均采用先砂后土施工。

第三，對土石壩進行分層強夯填筑,應將每層土石填筑厚度控制在10m-20m之間；采用大能量的夯擊動力預壓，提高土石料的密度,消除土石料的變形；分層鋪筑分層夯實,在夯擊后的土石層中填筑新的土石層,再進行新的夯擊，直至達到壩體需要的高度。控制每層土石填筑厚度與采用夯擊動力的能量,使壩體密度、壩料的強度和模量顯著提高,施工工程量和工程造價大大降低,使土石料的密度達到最大,填筑完成后壩體的沉降明顯減少。

4 結語

土石壩施工技術被廣泛的運用到水利工程建設中，在土石壩的施工過程中，應認真參照有關執行規程規章的的具體內容,采用科學合理的施工方法與技術,在滿足使用要求的同時,盡量做到節約材料、降低造價。

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