水利施工中的土石壩施工技術

李 濤

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

我國經濟的高速發展，使水利工程發揮出的作用愈加明顯，其不僅能夠促進農業的發展，還在抗洪、水利發電等方面發揮重要作用。水利工程對穩定社會發展具有重要價值[1]。因此，水利工程的建設工作對施工提出了更高的要求，選擇和應用先進的施工技術尤為重要，水利工程施工中采用頻率最高的技術就是土石壩技術，該文從技術的角度分析對提升水利工程施工的質量具有參考的價值和意義。

1 土石壩壩料的開采

土石壩主要是指石料或者混合料、土料等經過碾壓和拋填等堆砌而成的擋水壩。因此，壩料的開采占據主要的位置。

1.1 土料的開采

土石壩的土料開采主要采用2種開采方式，以下對這2種開采的方式進行了對比分析，其詳細的情況如表1所示。

表1 土石壩土料2種開采方式比較

1.2 砂礫料開采

砂礫料的開采也主要包括2種方式，即采用平面開采和立面開采的方式。通過對比這2種開采的方式得出以下結論。

1.3 石料的開采

石料開采主要以微差爆破為主或者擠壓爆破方法。在開采時主要采用自上而下和分層臺階開采的方式。根據鉆孔設備的性能，在試驗后明確梯段的高度，即在7m～5m進行選定。

2 土石壩壩面作業的施工

土石壩壩面作業須經歷以下幾個步驟：土石料鋪料—土石料灑水和整平—土石料碾壓—土石料質量檢查。這些工序之間為了能夠不會產生較大的干擾，須按照流水作業方式；按照一定的施工組織形式開展作業。

2.1 土石料鋪料和土石料的整平

土石料在鋪料時需要按照與壩軸線相平行的方向，運用自卸汽車進入防滲體中，采用進占法倒退鋪土的方式進行鋪料；鋪料的厚度需要按照設計標準要求，現場組織碾壓試驗，確定鋪料厚度，以達到理想壓實效果為前提。壩體壓實主要采用實時質量監控的方式，對黏性土、堆石料或者反濾料進行檢查，其次數為1次，即（500m3～1000m3），每層保障一次；黏性涂料實際含水量在較低的情況時，需要及時在料場中加入適量的水或堆土牛注水法增加含水率。針對非黏性涂料，需要避免在運輸過程中產生大量的水分流失，在將其運輸到壩面之后噴灑適量的水[2]。針對砂礫料和石料，需要在壓實之前添加適量的水，這樣才能提升壓實的質量；采用光面壓實機對土層進行碾壓，并做好刨毛處理，這樣做的目的就是能夠保證層間的有效結合，其刨毛的深度應該控制在3cm～5cm。

2.2 碾壓處理

土石料在整平和鋪料完成之后，可以進行碾壓，碾壓的方法有進退錯距碾壓的方式和圈轉套壓的方式，如公式（1）所示。

表2 土石壩土料2種開采方式比較

式中：b主要代表錯距寬度（m）；B代表碾滾凈寬（m）；n主要代表設計確定的碾壓遍數。

圈轉套壓時需要保證有足夠的工作面，能夠同時用在多個碾滾相組合中。其優點是能夠提升作業效率；交接部位也容易發生超壓或者重壓的方式，這時在施工中需要采用有效的控制措施。防滲體在進行分段碾壓時，對相鄰的交接帶碾跡需要保證彼此之間相互搭接，其中搭接的寬度和厚度保持在0.3m～0.5m，其中平行的碾壓方向，其搭接帶寬度應該保持在1m～5m。

2.3 開展接頭的處理工作

壩體在進行填筑時，須保證層間的接頭處錯開，分段條帶保持與壩軸線的平行，避免分段間處有較大高差。橫向結合部位主要采用臺階收坡的方法，每層的臺階寬度不得小于1m。在設置接坡時其坡度應該控制在1∶3；壩體的填筑的工序為采取土—砂平起法—先土后砂—先砂后土；壩體與其他建筑物之間的連接，如涵管和刺墻在連接時，對一些離建筑物較近的部位無法使用設備進行碾壓，須選擇較小的機具進行碾壓和夯實[3]。振動碾工作重量為18t～32t，行使的速度≤4km/h。另外，碾壓過程中還需要保證兩側填料的均衡性，在與土料的接觸的部位須涂刷泥漿，以避免給結構物的施工帶來不良的影響。

2.4 干容量測試

干容量測試能夠對土石方填筑的質量進行有效檢測。因此，干容量測試過程中需要根據實際的情況，對以下幾個方面予以注意。

鋪好并碾壓完每層的土石料之后，需要對干容量進行測試，以在測試后確認干容量是否達到設計的要求和標準，只有這樣才能進行下一步工序，實施鋪料，堆石料干密度平均值不得小于設計值，且標準差不得大于0.10t/m3。干容量的測試方法中主要采用環刀方法，其環刀的內徑需要保證在100mm以上，這種方法適用于水庫工程的施工；而對提防工程，環刀的內徑需要達到70mm以上，這也是提升結果準確率和保障測試順利完成的關鍵，需要引起相關人員的高度重視。每層土石料在取樣時需要按照100m3～150m3進行控制，針對狹長的提防工程，需要按照20m～30m的間距開展取樣，其取樣點保證分布的均勻，并且取樣的數量也不能少于3個，取樣位置應該在每層下部1/3的厚度處，在取樣測試后如果發現有不合格的情況后，需要在這個部位中開展二次碾壓，或者用其他方式進行碾壓，通過局部處理直到測試結果合格為止，這樣才能進行下一步施工[4]。

3 水利工程中土石壩施工技術的應用

3.1 土石壩施工中料場物料

土石壩施工過程中，在選擇料場時需要進行全方位考量，料場在設置時應該挨著作業現場或者在現場的附近，物料位置需要按照一定的標準和規定，開展綜合性分析。料場在選擇時需要按照土石壩施工的具體過程，再準備多個輔料場，以達到資源合理應用的目的，施工的效率和施工的進度等也得到了有效保障。

第一，料場不應該選擇即將要淹沒的地區，這樣做的目的就是能夠防止料場在使用時出現被淹沒的情況，進而造成材料出現供應不足的情況。同時對土工合成材料主要采用搭接方法拼接，搭接的寬度不小于300mm。第二，料場規劃需要做好排水和防洪的工作。第三，選擇距離較遠的料場，以保證材料供應充足。土石壩施工過程中，面臨著施工困難的問題，保證充足的供料和儲量物料的目的。尤其是在大壩合攏的階段，需要保證材料的供應充足。第四，根據季節對其進行合理配置。施工之前，需要保證充足的材料，優先對含水量較高的物料場所進行選擇，這樣才能保證土石壩施工的質量，進而為工程施工奠定堅實的基礎。壩料進行時做好鑒別控制工作，即壩殼砂礫土，其小于5mm含量[5]。

3.2 土石壩施工中壩基處理

土石壩施工過程中，其壩基處理較為簡單，在表層的土壤挖掘的階段，由于水利工程中壩基主要是在河岸地域，這一地域有石料、水井和雜草等，其表面的土壤中還有很多的有機質，地下土壤也都是排水通道作用，如果沒有對其進行深度的挖掘，土石壩在修建過程中沒有辦法確保土石壩的防水性和穩定性，其質量也無法得到有效保障。在做好防滲部位的壩基巖邊坡時，其標高允許偏差為-100mm～+300mm，運用水準儀進行檢查；坡面局部允許偏差-200mm～+300mm；長寬邊線范圍在0mm～+500mm，岸坡部位的間距10m以下。

3.2.1 壩基挖掘施工

需要按照一定的順序進行挖掘，并按照自上到下的順序進行開挖。這種方式的合理利用主要是因為施工中利用這種方式不僅可防止發生土壤的坍塌情況；有利于保障施工人員的安全；如果采用自下而上的方式進行挖掘，其就會對施工內部造成干擾，上部土壤會對下部已經挖掘的區域進行掩蓋，缺乏對下部的挖掘。土壤下部會產生自行下落的情況，進而給岸坡的處理工作帶來較大的難度。

3.2.2 岸坡處理的工作

首先，岸坡在處理時需要保證深度符合相應的規范，即挖掘過程中避免壩體的深度過淺，看到不透水層；預留出滲水的通道。其次，加大對岸坡的坡度控制和處理。岸坡坡度的控制能夠達到防滲的效果和提升施工的質量，這也是土石壩施工技術中最為重要的環節。坡度在選擇時需要與土壤保持較大的聯系，再根據實際的情況進行有效的處理。岸坡采用的主要材料為巖石材料，其坡度不能超過1∶0.75，并且在施工時不能結合使用巖石技術和防滲技術，并在連接的位置加入漿液后，使土石壩的質量得到有效保障。另外，岸坡上如果是黏土，其坡度需要控制在1∶0.5～1∶0.75，并根據相應的規定對岸坡進行有效調整，使表面更加平整、有序；如果岸坡不是黏土壤，需要根據當地的標準進行明確，高度也不能超過最大的坡度[6]。

3.2.3 壩基的處理技術

面對覆蓋層較淺的情況，在開挖時需要將其挖成截水槽，回填和壩體的防滲體需要使用同一種的涂料；面對覆蓋層較淺的情況，需要使用的方法為灌漿法，當出現斷層或者破碎帶、節理裂痕時，需要利用有效的修復方式進行修復，這樣才能提升壩基的安全性和穩定性，進而使工程質量得到有效保障。

3.3 土石壩的填筑和壓實

土料的鋪筑環節中，選擇平鋪的方式，即主要利用壩體水平軸線的平鋪方式，鋪設時需要向四周平推。核心主要為壩體中心水平線。在施工過程中土料的中體積如果相對較大，土質結構需要采用人工粉碎的方式，這一方式主要是將固化石塊進行剔除，這樣做的目的就是能夠保證壩體的施工質量；自卸車在鋪土施工時，需要按照道行車的鋪土作業方式，通過均勻鋪土，以防止出現車輛由于土料結構不穩定造成一定的損傷，進而使壩體工程質量得到明顯提升。

壓實環節：鋪土施工中和平土施工中，需要進行基礎面的壓實的作業。在壓實過程中需要保證碾壓機械的壩體水平軸保持均勻，在對壓實力度進行嚴格控制后，滿足施工要求和標準，避免產生過壓或者漏壓嚴重的問題。心墻反濾料施工技術：心墻反濾料施工過程中需要采用混凝土施工技術和土砂平起法施工，心墻反濾料需要保證心墻與砂殼的同步性，這樣做的目的就是不會出現較大的差異性，使心墻質量得到有效保障。壩殼料需要采用進占法卸料，鋪料的厚度誤差不應該超過碾壓試驗所確定厚度的10%，回填1.50m～2.50m寬過渡料。針對壩殼料的填筑，采用振動平碾壓實的方法，如圖所示：保證與岸坡結合處2.00 m寬，采用垂直壩軸線方向進行碾壓，如圖1所示。

圖1 平碾壓實

這一階段的工序和使用設備相對較多，操作面較小，施工的難度也相對較大，主要采用流水作業的方式開展施工。其中，平起填筑方式。這一方式能夠使填筑質量得到有效保障，還能對施工工序進行簡化，例如無接縫或者削坡等工作，能夠對堆石填筑的面積進行擴展，進而方便大型機械開展操作，這種方式有助于簡化防滲材料區域的施工工序；例如在開展無接縫的工作和削坡的工作時，通過開拓堆石填筑的面積，方便大型機械的操作，并且，這種方式有助于對防滲材料區域的道路進行設計，提升整個工程的安全性和穩定性。

填筑施工中所使用的設備較多，并且工序也較多，施工難度也較大，其主要采用流水作業的方式開展施工，其需要注意：1）臨鋪填土料之前，需要及時進行清理，土石壩接觸的巖石表面，需要涂刷一層厚度不小于5mm的濃黏土漿，采用隨填隨刷的方式以保證其滋潤性，借助土石壩體與剛性結構的相互結合。2）土石壩部位的土料在填筑之前，需要鋪設接觸黏土帶，填筑時需要保證黏土料控制在略高于最優含水率（2%～4%）[7]。3）土料的鋪筑主要采用進占法卸料，采用定點測量的方式，對鋪土厚度進行嚴格控制，這樣才能使壩體邊坡碾壓質量得到有效保障。4）每填土層按規定參數施工完成后，需要在下層土表面采用刨毛處理的方式，必要時可以對表土層進行含水率調整的處理，以避免形成土層間結合不良的現象。5）在接合的坡面上，配合填筑的上升速度，能夠將表面松土鏟除，坡面須刨毛處理，并使用含水率控制在范圍內，這樣才能繼續填新土進行壓實。

4 結語

我國水利工程建設中，土石壩技術作為一項重要的技術，我國壩體90%以上都應該采用這種施工技術，應用這種土石壩技術不僅能夠保證我國水利工程的質量，施工中還需要根據其設計或者施工人員按照實際的需求制定出完善的施工方案，這樣才能確保土石壩施工中能夠達到防洪和防滲的效果，使我國水利建設得到穩定發展。