淺談土石壩在水利工程中的應用

□朱磊峰 □李丹萍（永城市水利局）

0 引言

自20世紀70年代初以來，國內國外對土石壩進行了大規模的利用。20世紀末、21世紀初，隨著建筑材料的革新和混凝土工藝的提升，土石壩建筑進入了一個全新的階段。而水利工程是社會發展與生產力發展的重要推動力量，建設優質的水利工程更能為人們安全穩定地進行生產和生活提供保障。其中防水、蓄水是其中不可缺少的重要組成部分，在水利工程的建設中，利用鋼鐵和混凝土材料建設擋水壩，需要非常大的資金投入。然而土石壩擁有適應基礎變形能力強、對基礎的要求低、施工方便、成本低等特點，因此在水利工程不斷得到應用。隨著土石壩技術的不斷完善，在水利工程建設應用中發揮越來越好的效果。

1 水利工程中土石壩及施工技術概述

土石壩泛指由當地土料、石料或混合料，經過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。土石壩按照不同的分類標準可分為不同的類別，如：根據施工方式可分為：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用較為廣泛的，按照高度標準可以分為高壩、中壩和低壩。

水利工程土石壩施工技術的定義，指的是在用施工現場泥土與石料等水利工程施工原材料的基礎上，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構的一項技術。在土石壩施工過程當中，施工單位需要分清楚土石壩的種類、優勢以及缺陷，才能夠在規劃布置料場的基礎上，進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水平。

2 土石壩的優點及缺點

2.1 土石壩的優點

土石壩之所以得到廣泛應用：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，技術容易，若機械參與到施工中，則會大大縮短施工周期。最后，土石壩修建相對簡便，建成以后維修和擴建也比較簡單，只需在原有的壩建基礎上進行加高和擴建。

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溢洪道。第三，施工導流方面不如混凝土壩或漿砌石方便，土石壩施工建設中最大的危害則是滲流問題，影響著土石壩預防洪澇災害的發生。

3 土石壩在水利工程中應用及施工要點

在土石壩施工中，不僅減少勞動力的投入，還減少了工程建設中的投資；施工技術簡單，經濟效益明顯提高。因此在很多水利工程中得到應用，其具體的施工技術如以下所述。

3.1 料場規劃

土石壩施工中，關鍵技術是料場的合理規劃和使用，因為它不僅關系到土石壩的建造工期和質量，而且對周圍的農林產業都可能造成影響，因為這樣，所以施工單位在壩體規劃時要認真分析、仔細勘察。總體規劃仔細研究之后，做出開采計劃，料場的規劃需考慮時間規劃、空間規劃和質量規劃3 方面內容。一是時間規劃：是要考慮施工強度和壩體填筑部位的變化；二是空間規劃：要是做對料場位置、高程進行恰當選擇，合理布置；三是質量規劃：是指對地質成因、產狀、埋深、儲量以及各種物理力學指標進行全面勘探和試驗。所選用料的質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行開采，降低建筑運輸的成本。另外，還應該考慮環保的因素，渣料應該盡量做到無污染，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，是保證土石壩強度的重要組成部分。為提高施工技術水平，確保工期順利進行，要綜合考慮壩體結構、壩體強度要求、土石料的性質、運輸距離、已有的機械種類等因素，最后確定相關因素包括挖掘、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，就會導致密度越大，防滲透性和放沖擊性就會越強；但是，土石料的過分壓實就會使壓實費用提高，會由于剪切應力的作用發生開裂，在經濟和安全上都打不到應有的效果。

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

3.4 填筑施工

在填筑施工作業前，必須進行嚴密的組織和規劃，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，提高了工程進度；第二，保證了有盡可能大的碓石填筑面，便于使用大型機械設備；第三，可在繼續填筑的同時，修建到防滲區域的道路。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。

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

3.5 質量控制和檢查

質量的控制和檢查分為兩部分，分別為料場的質量控制和檢查。首先對土料場應經常檢查，檢查的部分包括所取土料的土質一般情況、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，對壩面的質量控制還要進行進一步的檢查。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行檢查，在檢查的同時提出質量控制措施，提出改進意見、其中要著重檢查含水量和干容重。

4 結語

綜上所述，在水利工程建設施工中，土石壩工程技術的應用促進了工程建設的順利完成，其在施工方面及經濟方面的獨特優勢，在水利工程中受到越來越多的重視。在水利工程的建設中，應充分考慮到土石壩的優點和缺點，結合水利工程建設的要求，不斷加強對施工技術的研究，確保施工的安全和土石壩的質量安全，科學施工，保證水利建設的實用性、科學性、合理性。

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