淺談土石壩工程施工技術(shù)

梁玉芳

（鄭州黃河水電工程有限公司，河南 鄭州 450000）

土石壩包括各種碾壓式土壩、堆石壩和土石混合壩，是一種充分利用當(dāng)?shù)夭牧系膲涡汀８鶕?jù)施工方法的不同可以分為干填碾壓、水中填土、水力沖填（包括水墜壩）和定向爆破修筑等。

1 土石壩筑壩材料

在選壩階段應(yīng)從空間與時(shí)間、質(zhì)與量等方面進(jìn)行全面規(guī)劃。料場(chǎng)土料的儲(chǔ)量一般要求是設(shè)計(jì)工程量的1.5～2.0倍，并要求提供備用料場(chǎng)。粘性土料采用鉆探或坑探取樣。礫類土用坑探取樣，布孔間距50～100m。防滲料的勘探要仔細(xì)按深度查明天然含水量。堆石料的勘探可以采用鉆探及洞探。

1.1 防滲料

防滲的土料最基本的要求，一是防滲性：滲透系數(shù)不大于l×10-5cm/s時(shí)，一般即可滿足要求。

二是施工性，土料的天然含水量在最優(yōu)含水量附近，無(wú)影響壓實(shí)的超徑材料，壓實(shí)后的壩面有較高的承載力。

1.2 壩殼料

工程實(shí)踐中，堆石、砂礫石及風(fēng)化料等均可作為壩殼料。

堆石：按其型式可分為拋填、分層碾壓、手工干砌石、機(jī)械干砌石等。

砂礫石：碾壓砂礫石壓縮性低，抗剪強(qiáng)度高，但易沖蝕、易管涌。

風(fēng)化料：屬于抗壓強(qiáng)度小于30MPa的軟巖類，往往存在濕陷問(wèn)題。

1.3 反濾料和過(guò)渡料

反濾料一般要滿足堅(jiān)固度要求，應(yīng)盡量避免用純砂做反濾料。

2 土石料的開采與加工

料場(chǎng)開采前的準(zhǔn)備工作：劃定料場(chǎng)范圍；分期分區(qū)清理覆蓋層；設(shè)置排水系統(tǒng)；修建施工道路；修建輔助設(shè)施。

2.1 土料的開采

土料開采一般有立采和平采兩種。

立面開采方法適用于土層較厚，天然含水量接近填筑含水量，土料層次較多，各層土質(zhì)差異較大時(shí)。平面開采方法適用于土層較薄，土料層次少且相對(duì)均質(zhì)、天然含水量偏高需翻曬減水的情況下，宜采用。規(guī)劃中應(yīng)將料場(chǎng)劃分成數(shù)區(qū)，進(jìn)行流水作業(yè)。

2.2 土料加工

調(diào)整土料含水量，降低土料含水量的方法有挖裝運(yùn)卸中的自然蒸發(fā)、翻曬、摻料、烘烤等方法。提高土料含水量的方法有在料場(chǎng)加水，料堆加水，在開挖、裝料、運(yùn)輸過(guò)程中加水。摻合、超徑料處理，一般摻合辦法有：①水平互層鋪料——立面(斜面)開采摻合法；②土料場(chǎng)水平單層鋪放摻料——立面開采摻合法；③在填筑面堆放摻合法；④漏斗——帶式輸送機(jī)摻合法。第①、④種方法采用較多。

礫質(zhì)土中超徑石含量不多時(shí)，常用裝耙的堆土機(jī)先在料場(chǎng)中初步清除，然后在壩體填筑面上進(jìn)行填筑平整時(shí)再作進(jìn)一步清除；當(dāng)超徑石的含量較多時(shí)，可用料斗加設(shè)蓖條篩（格篩）或其他簡(jiǎn)單篩分裝置加以篩除，還可采用從高坡下料，造成粗細(xì)分離的方法清除粗粒徑。粗粒徑較大的過(guò)渡料宜直接采用控制爆破技術(shù)開采，對(duì)于較細(xì)的、質(zhì)量要求高的反濾料，墊層料則可用破碎、篩分、摻和工藝加工。

2.3 砂礫石料和堆石料開采

砂礫石料開采主要有陸上開采：一般挖運(yùn)設(shè)備即可。水下開采：采用采砂船和索鏟開采。當(dāng)水下開采砂礫石料含水量高時(shí)，需加以堆放排水；還有塊石料開采：結(jié)合建筑物開挖或由石料場(chǎng)開采，開采的布置要形成多工作面流水作業(yè)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。

2.4 超徑處理

超徑塊石料的處理方法主要有淺孔爆破法和機(jī)械破碎法兩種。淺孔爆破法是指采用手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)對(duì)超徑石進(jìn)行鉆孔爆破。機(jī)械破碎法是指采用風(fēng)動(dòng)和振沖破石、錘破碎超徑塊石，也可利用吊車起吊重錘，利用重錘自由下落破碎超徑塊石。

3 土石料開挖運(yùn)輸方案

壩料的開挖與運(yùn)輸，是保證上壩強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)之一。開挖運(yùn)輸方案主要根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)、壩料性質(zhì)、填筑強(qiáng)度、料場(chǎng)特性、運(yùn)距遠(yuǎn)近、可供選擇的機(jī)械設(shè)備型號(hào)等多種因素，綜合分析比較確定。土石壩施工設(shè)備的選型對(duì)壩的施工進(jìn)度、施工質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大影響。

3.1 設(shè)備選型的基本原則

3.1.1 所選機(jī)械的技術(shù)性能能適應(yīng)工作的要求、施工對(duì)象的性質(zhì)和施工場(chǎng)地特征，保證施工質(zhì)量，能充分發(fā)揮機(jī)械效率，生產(chǎn)能力滿足整個(gè)施工過(guò)程的要求。

3.1.2 所選施工機(jī)械應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)效率高，操作靈活、機(jī)動(dòng)性好，安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于檢修保養(yǎng)。

3.1.3 類型比較單一，通用性好。

3.1.4 工藝流程中各供需所用機(jī)械應(yīng)成龍配套，各類設(shè)備應(yīng)能充分發(fā)揮效率，特別應(yīng)注意充分發(fā)揮主導(dǎo)機(jī)械的效率。

3.1.5 設(shè)備購(gòu)置費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用較低，易于獲得零、配件，便于維修、保養(yǎng)、管理和調(diào)度，經(jīng)濟(jì)效果好。對(duì)于關(guān)鍵的、數(shù)量少且不能替代的設(shè)備，應(yīng)使用新購(gòu)置的，以保證施工質(zhì)量，避免在一條龍生產(chǎn)中卡殼影響進(jìn)度。

3.2 土石壩施工中開挖運(yùn)輸方案主要有以下幾種

3.2.1 正向鏟開挖，自卸汽車運(yùn)輸上壩

正向鏟開挖、裝載，自卸汽車運(yùn)輸直接上壩，通常運(yùn)距小于10km。自卸汽車可運(yùn)各種壩料，運(yùn)輸能力高，設(shè)備通用，能直接鋪料，機(jī)動(dòng)靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力較強(qiáng)，管理方便，設(shè)備易于獲得。

在施工布置上，正向鏟一般都采用立面開挖，汽車運(yùn)輸?shù)缆房刹贾贸裳h(huán)路線，裝料時(shí)停在挖掘機(jī)一側(cè)的同一平面上，即汽車魚貫式地裝料與行駛。

3.2.2 正向鏟開挖、膠帶機(jī)運(yùn)輸

國(guó)內(nèi)外水利水電工程施工中，廣泛采用了膠帶機(jī)運(yùn)輸土、砂石料。膠帶機(jī)的爬坡能力大，架設(shè)簡(jiǎn)易，運(yùn)輸費(fèi)用較低，比自卸汽車可降低運(yùn)輸費(fèi)用1/3～1/2，運(yùn)輸能力也較高。膠帶機(jī)合理運(yùn)距小于10km，可直接從料場(chǎng)運(yùn)輸上壩；也可與自卸汽車配合，作長(zhǎng)距離運(yùn)輸，在壩前經(jīng)漏斗由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)上壩；與有軌機(jī)車配合，用膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)上壩作短距離運(yùn)輸。

3.2.3 斗輪式挖掘機(jī)開挖，膠帶機(jī)運(yùn)輸，轉(zhuǎn)自卸汽車上壩

對(duì)于填筑方量大、上壩強(qiáng)度高的土石壩，若料場(chǎng)儲(chǔ)量大而集中，可采用斗輪式挖掘機(jī)開挖，其生產(chǎn)率高，具有連續(xù)挖掘、裝料的特點(diǎn)。斗輪式挖掘機(jī)將料轉(zhuǎn)入移動(dòng)式膠帶機(jī)，其后接長(zhǎng)距離的固定式膠帶機(jī)至壩面或壩面附近經(jīng)自卸汽車運(yùn)至填筑面。

這種布置方案，可使挖、裝、運(yùn)連續(xù)進(jìn)行，簡(jiǎn)化了施工工藝，提高了機(jī)械化水平和生產(chǎn)率。

3.2.4 采砂船開挖，有軌機(jī)車運(yùn)輸，轉(zhuǎn)膠帶機(jī)（或自卸汽車）上壩

有軌機(jī)車具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、修配容易的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)料場(chǎng)集中，運(yùn)輸量大，運(yùn)距較遠(yuǎn)（大于10km）時(shí)，可用有軌機(jī)車進(jìn)行水平運(yùn)輸。有軌機(jī)車運(yùn)輸?shù)呐R建工程量大，設(shè)備投資較高，對(duì)線路坡度、轉(zhuǎn)彎半徑等的要求也較高。有軌機(jī)車不能直接上壩，在壩腳經(jīng)卸料裝置至膠帶機(jī)或自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)上壩。

壩料的開挖運(yùn)輸方案很多，但無(wú)論采用何種方案，都應(yīng)結(jié)合工程施工的具體條件，提高機(jī)械利用率；減少壩料的轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)；各種壩料鋪筑方法及設(shè)備應(yīng)盡量一致，減少輔助設(shè)施；充分利用地形條件，統(tǒng)籌規(guī)劃和布置。

4 壩體填筑與壓實(shí)

當(dāng)基礎(chǔ)開挖和基礎(chǔ)處理基本完成后，就可進(jìn)行壩體的鋪筑、壓實(shí)施工。

4.1 土石壩壩面作業(yè)施工組織規(guī)劃

土石壩壩面作業(yè)施工程序包括鋪料、平倉(cāng)、灑水、壓實(shí)、質(zhì)檢等工作。壩面作業(yè)，工作面狹窄，共種多，共序多，機(jī)械設(shè)備多，施工時(shí)需有妥善的施工組織規(guī)劃。為避免壩面施工中的干擾，延誤施工進(jìn)度，土石壩壩面作業(yè)宜采用流水作業(yè)施工。流水作業(yè)施工組織應(yīng)先按施工工序數(shù)目對(duì)壩面分段，然后組織相應(yīng)專業(yè)施工隊(duì)依次進(jìn)入各工段施工。對(duì)同一工段而言，各專業(yè)隊(duì)按工序依次連續(xù)施工；對(duì)各專業(yè)施工隊(duì)而言，依次不停地在各工段完成固定的專業(yè)作業(yè)。

4.2 流水作業(yè)施工的優(yōu)點(diǎn)

其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了施工專業(yè)化，有利于工人勞動(dòng)熟練程度的提高，從而有利于提高勞動(dòng)效率和工程施工質(zhì)量。同時(shí)，各工段都有專業(yè)隊(duì)施工固定的施工機(jī)具，從而保證施工過(guò)程人、機(jī)、地三不閑，避免施工干擾，有利于壩面作業(yè)多、快、好、省、安全地進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，土石壩施工可以就地取材,需要水泥、木材、鋼材也比較少,對(duì)地基要求較低,其施工技術(shù)也比較簡(jiǎn)單,所以應(yīng)用極為廣泛。

[1]阿布都外力·馬合木提.水利工程土石壩施工技術(shù)要點(diǎn)[J].河南科技,2010,(20).

[2]崔剛.淺議土石壩壩體填筑施工[J].四川水力發(fā)電,2008,(05).