水利工程土石壩的施工技術分析

馬新明

(貴定縣水利局，貴州貴定551300)

水利工程土石壩的施工技術分析

馬新明

(貴定縣水利局，貴州貴定551300)

隨著我國經濟發展水平的提高，居民對用電的需求逐漸增大，越來越多的水利工程在熱火朝天的進行。水利工程的儲水量大，對壩體的質量要求和承壓能力也非常高，傳統的鋼筋混凝土壩體由于體量大，建設周期長，且成本非常高，容易開裂等原因，被大量的土石壩代替，其可以就地取材、施工方便。但是由于其組成原料主要是砂土和礫石等，對施工過程的要求也非常高。文章重點介紹水利工程土石壩的材料選擇、施工工藝和質量控制要點。希望能提高人民對土石壩工程的進一步認識。

水利工程;土石壩;材料;質量;技術管理

1 土石壩的概念

土石壩是指用土體、礫石、其他摻和料，經過填筑、排版、壓實和后續施工處理后形成的一種形狀各異的擋水壩。由于其主要組成原料為土體和礫石，所以稱為土石壩［1］。

2 土石壩的優缺點

2.1 土石壩的優點

1)可以就地取材:土石壩的主要原料是土體和礫石，因此可以直接從當地直接就地取材，既可以為當地創造收益，又可以減少從其他區域運輸過來，節省時間和運輸成本。

2)施工過程快捷:土石壩施工過程簡單，且材料可以直接從當地獲得，運輸時間短，完成后即刻可以投入使用，從時間上更加快捷。

3)方便后期維護:土石壩根據其組成原料的特性，如果在后期使用過程中，發生裂縫或其他問題，可以及時進行處理和更換，并且成本較低。

4)可以有效的根據使用要求進行改造:土石壩可以在需要的時候，隨時填筑相同材料進去，進行改造，并能與原壩體有效的結合，便于滿足使用需求。

2.2 土石壩的缺點

1)抗變形能力相對較差:由于其組成物質主要是土體和石塊，中間含有較多的空隙，且壩身主要為原始土體，其抗變形能力相對較差，同時易引起上部結構的開裂。

2)土石壩不能泄洪:土石壩是一個整體，不能根據水位高低進行泄洪，因此主要是儲水功能。

3)周圍環境對壩體影響較大:土石壩內含有較多的土體，土體容易吸水、受潮、變形等，如果外界雨水過多或荷載過大，都會導致壩體的變形。

4)容易發生沉陷和變形:由于壩身主要是土體，如果在開始施工的時候，沒有分層壓實或壓實系數不夠，都會導致后期的沉降，引起壩體表面的沉陷和變形。

3 土石壩原材料開采和加工的技術要求

3.1 土體原料要求

1)較高的抗滲性:土石壩主要功能是儲水，并且壩體是直接與水庫中的水接觸，對壩體的抗滲性能要求非常高。而土石壩的主要組成原料就是土，因此對原材料的土抗滲性要求同樣很高，否則達不到使用要求［2］。

2)含水率低:由于土體吸水性能較高，因此要求原材料中土體本身的含水率較低。

3)密實度高:土石壩是要承受水體強大的浮力和側向壓力的，因此對于其強度要求非常高。

3.2 礫石的選擇要求

礫石的粒徑要滿足要求。過大的不便運輸，同時由于其表面積大，外形不規則，很難與其他石料有效搭接和融合，造成較大的空隙;過小則強度達不到要求。通常礫石獲取都是從山體總獲得，從山體鑿出的時候，體量通常都比較大，因此需要對其進行爆破或者采用重錘錘擊，將其變成大小合適的粒徑。

4 土石料的運輸

4.1 運輸方案

在選擇運輸方案的時候，應該根據運輸距離的遠近、壩體施工順序的安排、材料的類型、開挖機械設備的不同、施工順序等因素綜合考慮，達到最優的效果。

4.2 機械設備選型的要求

主要有3個方面:

1)開挖和運輸設備應該相互配合，便于施工，便于工作效率的提高。

2)各種設備應該機械性能較好，操作靈活，生產效率高。

3)各設備零件應該便于獲取，以便發生故障的時候可以及時維修和更換。

5 土石料的加工處理

5.1 土料的處理

從原始區域獲得的土體各方面性能很多不滿足壩體的需要，因此需要對其進行相應處理，主要控制指標為抗滲性能、含水率、密實度等。根據這些需求，經常需要對其進行翻曬、壓實、或摻入其他摻和料來改善性能指標，以滿足建設的需求。

5.2 石料的處理

通常采取錘擊和爆破的方式，達到需要的粒徑要求。

6 材料堆場的布置要求

布置要求有:①應該將土料和石塊分開堆放，嚴禁堆在一起，影響各方面性能;②應該根據土石壩施工的先后順序和施工安排，來選擇堆放的位置和高度，以便于在最近的距離、最快的速度獲得需要的材料。

7 壩基的處理要求

1)應該將壩基上原有的樹木、植物、垃圾和其他構筑物全部清理干凈，為后續工程的進行提供完整干凈的工作面。

2)應該探測清楚基壩的土質分布情況，探測出是否有軟弱土層和溶洞等不利地質條件。

3)在原有的水塘和洼地等地區，應該將水抽排干凈，清理出內部的淤泥，有必要的時候需要進行換填，提高其整體承載力。

8 土石料的填筑要求

1)土石壩施工過程中工作面比較狹窄、機械設備和現場材料繁雜、甚至可能有多工序在同時施工，因此在施工之前一定要做好施工組織設計，盡量選用流水施工作業的方式，達到機械設備、材料、人工的最優配置，防止窩工和相互影響。

2)材料填筑的順序，應該先砂后土再石塊的順序，可以優先做好基層工作的處理，防止大的石塊對基礎的擾動，造成大量的縫隙，形成孔洞。

3)土方應分層碾壓:壩體基礎為土方，壩身的承載力決定了整體土石壩的抗壓能力和結構穩定性。在土方堆載很高的情況下，必須采取分層碾壓，碾壓的機具和壓力值必須事先做好相應方案的預測。在碾壓完成后，要做好壓載實驗，在數據滿足設計要求后，才可以進行下一層土方的鋪筑。

9 土石壩施工質量管控要點

1)原材料的選擇:土體的各方面性能和石塊的粒徑大小是整個原材料控制的關鍵。

2)壩體施工之前要做好地質的勘探工作，要根據壩體的高度和承載力要求，制定方案進行專項處理，達到預期值后再進行壩體的施工。

3)施工時間的選擇:由于土石壩大量成分為土體，而土體對溫度的變形較大，如果在冬季施工的時候，會形成低溫凍結土，形成虛假的凝固狀態。待溫度升高的時候會松散開，造成土體體積的壓縮和變形。正是基于這些要求，所以在冬季和雨季的時候，都不宜進行土石壩的土體填筑施工。

4)在后期使用過程中，要加強維護和監測。

［1］李芳敏，劉海秋.淺談土石壩的施工［J］.中小企業管理與科技:上旬刊，2010(06):192.

［2］苗樹英.中國高土石壩施工技術進步綜述［J］.水利水電施工，2011(01):8－12.

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1007－7596(2014)07－0160－02

2013－10－28

馬新明(1964－)，男，貴州貴定人，工程師，從事水利工程建設管理。