水利工程土壩設計及施工技術分析

莊鵬

【摘要】由于土壩對各種地形的適應度較強，在水利工程中的應用也十分廣泛，土壩的歷史較為悠久，人們在施工和設計中也累計了豐富的經驗。特別是在氣候惡劣、工程地質條件復雜和高烈度地震的地區，經處理后均可筑壩。

【關鍵詞】水利工程；土壩設計；施工技術

1、土壩施工技術

1.1壩基處理

土壩壩基施工時應徹底地清理壩基部的腐殖土、彈簧土以及樹根等雜物，以免壩體出現滲漏的情況。總而嚴之，在土壩施工前應對壩基進行有效的技術處置。

1.2土壩黏土料的選用與維護

在雨季到來前，應做好料場排水設施以免雨水或地下水影響土壩用料的物理性能提高土料的含水率，影響土壩總體質量和使用性能。在土壩用料的選擇方面，應預留一部分備用料，貯量應集中并且要選擇質地均勻的黏土料，保證土料貯量充足。同時還應研究和分析黏土料的物理特性。盡可能不使用耕地用土，同時也應考慮涂料運輸以及開采的問題。在氣候嚴寒地區施工時可以直接利用干枯的樹枝或積雪等將土料覆蓋，確保土料來年施工的正常使用。

1.3壩體施工技術

壩體施工時應選擇無雨和少雨季節，如果降水過多致使土壤含量過大將嚴重影響和破壞土料的抗堿強度，使土壤層間出現光滑土層造成滑坡。并且如果土料含水率過大將無法碾壓，所以在壩體施工時應嚴格控制土料含水率，防治土料含水率超標。應嚴格依據相關標準進行土壩施工設計，如施工現場存在彈簧土，則應徹底清除并采樣試驗。在筑壩施工時，應嚴格控制填土層的厚度。最后，應時刻關注天氣情況，采取有效的防雨措施，避免在作業面上存有積水。

2、水利工程土壩施工實例分析

2.1工程實例

某水庫為大（Ⅱ）型水庫，該水庫的壩頂高程達503m，最大壩高28m，正常水位是500m，水面面積為24km2，壩軸線長度達17.676km，其中西壩、中壩、南壩、東壩的長度分別為3.27km、8.264km、3.104km、3.038km。該水庫的壩體段涉及下游排水溝和均質土壩，其中壩體上游坡比為1：3，下游設置有馬道，而且下游的壩體是以馬道為界，坡比按照自上而下的方式分別是1：2.5、1：2.25、1：2.75；均質土壩屬于2級建筑物，壩體的高程為490m，頂寬度和位置寬度分別是8m和1.5m。通常該水庫的壩體分區含有反濾料、土料、排水體、墊層，本文主要是對其土料施工技術與要點進行研究和分析。

2.2土料施工技術

2.2.1土料場的規劃選擇

由于壩體的長度為17.676km，壩體最大高度為28m，壩頂達81.5m，因此在實施施工中需要較多的土料。該項目在壩體土料施工中，土料場選擇的是與土壩的距離約為200m、運輸距離合理且經濟、土料力學性質指標與設計要求相符的土料場。

2.2.2壩體碾壓參數試驗

該項目在壩體軸線范圍內選擇代表性強的壩體進行碾壓試驗時，主要是以中壩為試驗段進行作業。在壩坡碾壓試驗中，選用噸位不同的振動凸塊碾與振動平碾，采用厚度分別為35cm、30cm、25cm的分層鋪土進行碾壓，碾壓次數與規定要求的密實度相符方可停止，對應的碾壓次數分別是9次、8次、7次。通過試驗對比可以發現：該項目中選用16噸的振動凸塊碾和振動平碾，同時加配一臺灑水車及刨毛機，要想達到預期的施工進度和經濟效益，適宜采用的碾壓次數為8次，分層厚度為30cm。

2.2.3壩體施工

從中壩試驗段的試驗結果可知，壩體土料施工中宜選用分層施工的方法，每層的分層厚度保持在30cm的范圍內，正負誤差低于1%；碾壓時選擇16噸的振動凸塊碾與振動平碾，碾壓次數達到8次；同時以空氣水分和天氣情況等特點為基礎，適當調整土料含水率及振幅等。在施工之前，嚴格按照設計圖紙實施測量放樣等工作，對每次的鋪設厚度與填筑范圍進行標示，其中填筑范圍應適當預留50cm左右的寬度，有效保證填筑區域的壓實質量；每層鋪筑時可以選用進占法進行施工。嚴格按照試驗段進行碾壓次數和鋪設厚度，每層的平整度應與設計要求相符。

在施工過程中，每個工作臺班在施工前應該認真清理好填筑面，做到隨平隨卸，以免因土料堆積過多而出現超厚的情況。平整時應該對填筑厚度進行經常性測量，當鋪筑達到一定的長度后方可實施碾壓施工；碾壓中選用振動碾壓，按照平行壩軸線來回運動，根據試驗達到8次碾壓即可。要想避免漏壓，每一道的搭接長度應該與設計要求相符，做到壓實一道再換一道；碾壓式振動碾壓時，其行駛方向應該與壩軸的方向處于平行狀態，靠近岸邊的位置可順岸行使，而振動碾壓無法達到的部位，則可選用小型的機具進行壓實。另外，每碾壓一層土料，應該向建立驗收方報送取樣試驗檢測，然后實施下一層的碾壓施工；已經碾壓完的一層則應做好相應地保護措施，如雨天防水、夏季晴天防曬、冬天防雪和防凍等。

2.3要點分析

該項目中的施工技術要點為碾壓，如果壩體施工中沒有以碾壓施工技術為依據進行施工，則水庫壩體易出現“夾心面包”或虛土等問題，因此需要嚴格控制土料含水量、分層厚度、碾壓次數等。如果在實際施工過程中，壓實度與設計要求不相符，則需要及時清除換填或重新碾壓。同時加強對已完成部分的保護，如新疆冬季較為寒冷，冰凍階段不宜施工土壩，秋季較涼階段需做好防凍處理工作，尤其是已完成的工作面，如鋪設麻袋和土工布編織布等。在夏季施工環節，應該盡可能避免雨水進入或太陽暴曬，這是因為雨水進入后會使土料含水量超出設計要求的含水量，對施工質量造成嚴重影響，而太陽暴曬則會使土料含水率低于設計要求的含水率，致使土料過于干燥。當然夏季施工時還要做好土壩工作面和土料場的保護工作，如雨季時選用挖排水溝和覆蓋擋水等排水措施，太陽暴曬時進行適量灑水等，只有選擇與項目特點相符的施工技術，才能確保壩體施工的順利實施。

3、結語

土石壩施工可節省大量水泥、木材和鋼材，放寬了對筑壩材料的要求，減少工地的外線運輸量。再加上最近幾十年來新的筑壩理論和施工技術的高速發展，土石壩已經成為世界壩工建設中應用最廣泛、發展最快的一種壩型。

參考文獻：

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