水利工程土石壩施工技術趨勢探析

馬國春，王 赫，范世運

（吉林省節(jié)水灌溉發(fā)展股份有限公司，吉林長春130000）

1 施工關鍵技術

1.1 料場規(guī)劃技術

與其他壩型相比，土石壩的核心優(yōu)勢是就地取材，可以直接使用工程周邊區(qū)域中的土料、石料作為壩體材料，無需使用鋼筋、混凝土、水泥等工程材料，以此來縮短施工工期、控制造價成本。在料場規(guī)劃環(huán)節(jié)，從壩體材料運輸距離、材料性能質量、地質水文條件、工序安排、文明施工、材料需求量等多個維度進行綜合分析，合理選擇料場與堆場的分布位置及高程，做好料場平面布局規(guī)劃工作。如此，既可以滿足實際施工需求，不會因土石料運輸入場滯后而導致停工，同時，還可以有效處理土石壩施工期間產(chǎn)生的廢渣料，將廢渣料循環(huán)利用，避免破壞周邊生態(tài)環(huán)境。

1.2 土石料加工技術

在正式施工前，應用土石料加工技術，對所挖取土石料開展一系列處理操作：1）做好土石料篩選工作，篩除土石料中混雜的腐殖土、淤泥質土等雜質，并將土石料經(jīng)過篩分進行粗細分離，如使用圓形振動篩設備，根據(jù)施工需要設定篩網(wǎng)層數(shù)和目數(shù)，土石料自上至下經(jīng)過多層篩網(wǎng)，分離成不同粒徑的顆粒，清除夾雜的超徑石。2）檢測土石料含水率，對含水率超限的土石料采取翻曬、烘干、灑水保濕等處理手段，將土石料含水率偏差控制在允許范圍內。3）從土石料開采加工角度來看，可選擇采取陸地開采或是水下開采方式，如運用洞室爆破技術來完成土石料陸地開采任務，從土層中挖取土料與石料，在爆破作用力下將土石破碎形成適當粒徑的顆粒物，以此來簡化土石料的破損篩分工藝，提高取料加工效率。

1.3 壩基岸坡處理技術

為保障壩體施工質量，應采取壩基岸坡處理技術，清除工程現(xiàn)場中分布的樹枝草皮、地表植被、施工垃圾與廢渣料等雜物，檢查壩基與岸坡的結構狀態(tài)，對結構松動及存在滑坡安全隱患的邊坡進行護坡加固處理，如在邊坡坡面上疊放砂包土袋，鉆設若干孔洞插入錨桿，在錨桿上掛靠鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土層，或是直接覆蓋土工織物，避免邊坡在土石壩填筑壓實期間受施工擾動而出現(xiàn)滑坡事故。同時，處理壩基結構中的局部破損與凹凸不平部位，鑿除松散混凝土，使用相同或是低標號混凝土進行回填處理，或是使用石渣作為回填材料，對修補部位表面進行壓實整平處理。而針對水塘、洼地、深槽等特殊部位，如果采取常規(guī)的人工清理方法，難以取得預期的清理效果，應采取機械清理與人工清理相結合的方法。最后，檢查壩基與岸坡處理效果，重點檢查壩基壓實度、平整度，確定處理效果達到施工標準后，再進入土石壩填筑壓實工序。

1.4 土石壩填筑壓實技術

土石壩填筑壓實技術要點：1）明確施工步驟。將壩體材料品種作為施工步驟的設定依據(jù)。例如，在粘土填筑施工期間，依次開展卸料平料、土料鋪設、泥漿涂刷、碾壓、結合面處理作業(yè)。而在壩殼料施工期間，先后開展卸料平料、層厚控制與碾壓作業(yè)即可，無需開展泥漿涂刷與結合面處理作業(yè)。2）施工準備。為避免在填筑壓實期間出現(xiàn)突發(fā)問題而影響到壩體質量，要做好前期準備工作，準備內容包括現(xiàn)場實地考察工作、技術交底、壩體材料質量檢查、試驗段施工、壩基岸坡質量驗收與返工處理等。3）層厚控制。施工人員采取尺量與目視相組合的方法，定期對土石壩填筑層的厚度與平整度進行檢測，對過薄與過厚部位開展補鋪與推土機推薄作業(yè)，采取人工填筑方式對邊角部位加以修正，將填筑層厚度誤差控制在允許范圍內。4）結合面處理。在使用粘性土料作為壩體材料時，受到土料含水率影響，結合面的接觸面光滑度較差，進而影響到土石壩壓實效果。因此，在進入碾壓工序前，施工人員需要使用推土機對壩體接觸面開展刨毛作業(yè)，在必要情況下對接觸面進行灑水保濕處理后，再開展壓實作業(yè)。5）土石壩壓實參數(shù)控制。提前選擇一處試驗段開展壓實試驗，根據(jù)試驗結果確定壓實參數(shù)，如土料壓實含水率、碾壓遍數(shù)等確定壓實度指標要求，1-2級土石壩壓實度控制在98%～100%內，將3級壩壓實度控制在96%～98%區(qū)間內即可。同時，在土石壩壓實完畢后，對壓實質量進行現(xiàn)場測試，對壓實度不達標部位進行補壓。

2 未來發(fā)展趨勢

2.1 快速施工

在早期建設的水利工程中，由于工藝技術滯后與施工手段單一，導致土石壩施工工期較長，施工效率有待提高，這也是土石壩技術的主要工藝缺陷。因此，企業(yè)需要重點研發(fā)土石壩的快速施工技術，積極應用壩面分區(qū)流水作業(yè)、平起填筑、臨時斷面填筑等全新技術手段，以此來縮短工期、提高作業(yè)效率。

其中，壩面分區(qū)流水作業(yè)是將土石壩填筑壓實工序分為鋪料、攤鋪、灑水、壓實、質檢等多項步驟，將土石壩作業(yè)面劃分為若干分區(qū)，根據(jù)工期要求與施工情況，擬定工序數(shù)目、工作段面積與工段數(shù)目，在各分區(qū)內獨立開展施工作業(yè)。平起填筑是將心墻、壩殼料、反濾料等部位的填筑厚度保持一致，使其具備開展大規(guī)模機械化施工的前提條件，待填筑完畢后同步開展碾壓作業(yè)，以此簡略接縫、削坡等工序環(huán)節(jié)。而臨時斷面填筑是優(yōu)先開展臨時斷面填筑作業(yè)，在填筑面到達設計標高后，再行開展尾部壩體填筑作業(yè)，在提高施工效率的同時，切實滿足水利工程渡汛與分期蓄水要求，提前發(fā)揮水利工程的使用功能。

2.2 投入大型設備

在現(xiàn)代水利工程中，隨著建設規(guī)模與土石壩填筑量的持續(xù)增大，導致工期延長，傳統(tǒng)的填筑壓實技術缺乏實用價值，難以通過長時間開展高強度施工活動來追趕工期進度。問題根源在于，雖然采取機械施工與人工施工組合的方式，有效兼顧了土石壩施工精度與工期效率，但所配置機具設備多為中小型工程設備，且設備使用功能單一。因此，土石壩施工技術的未來發(fā)展趨勢在于投入大型工程設備，組合應用平起填筑等技術手段，奠定開展大規(guī)模機械化施工活動的良好基礎，通過提高設備更新?lián)Q代頻率、提升設備運行效率、豐富設備使用功能的方式，實現(xiàn)追趕工期進度與增大施工強度的技術目的。

2.3 土石壩冬季施工

在冬季施工背景下，受到環(huán)境溫度與氣候條件影響，所修筑土石壩普遍存在填筑強度偏低現(xiàn)象，問題嚴重時不具備開展土石壩填筑施工的技術條件，對工期進度與工程質量造成影響。針對這一問題，在部分水利工程中選擇采取搭設暖棚法，在棚內開展土石壩施工活動，這一方法存在明顯的局限性，如棚內保溫效果不佳、前期投入過大、搭設暖棚準備周期長等。因此，需要進一步優(yōu)化改進土石壩工藝技術，盡可量減小環(huán)境溫度對土石壩填筑工藝過程造成的影響，如在向陽背風區(qū)域中設置土石料場，將所使用土石料的含水率控制在塑限含水率90%以內，提前鏟除土石壩作業(yè)面中的土壤表層風干凍土與冰雪，開展冬季施工試驗來調整土石壩技術方案。

3 結語

綜上所述，土石壩作為具備擋水功能的構筑物，是水利工程中的一項關鍵技術。在現(xiàn)代水利工程中，傳統(tǒng)土石壩施工技術存在諸多工藝缺陷有待解決，難以滿足實際施工需求。為突破傳統(tǒng)土石壩施工技術的局限性，提高工程質量與技術水平，促進我國水利事業(yè)的健康快速發(fā)展，施工單位及相關人員需要深入研究土石壩技術，掌握標準的施工要點，逐漸探索新技術手段，以保障水利工程土石壩施工活動的順利開展。