水庫土壩填筑施工技術(shù)分析

王小茹

摘 要：全面分析土壩填筑施工技術(shù)的核心意義和重要性，并結(jié)合目前所面臨的容易受環(huán)境影響、施工質(zhì)量控制力度不夠等難題，嘗試提出一些應(yīng)對(duì)之策。應(yīng)對(duì)方法包括合理劃分壩面工作面、組織流水作業(yè)、選擇適合的填筑方式等。研究結(jié)果表明，通過合理選擇施工方法和技術(shù)措施，提高了施工效率、保證了填筑質(zhì)量，并增強(qiáng)了土壩的穩(wěn)定性和抗?jié)B性能。對(duì)土壩壩體填筑施工技術(shù)的研究和應(yīng)用具有一定的理論和實(shí)踐價(jià)值，對(duì)于保障工程質(zhì)量和提升施工水平具有重大意義，可為土壩工程的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)的參考和指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：水庫；土壩；填筑施工；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV642.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）10-0026-03

0 引言

水庫土壩工程對(duì)于保障水資源的合理利用、水能的開發(fā)利用以及水災(zāi)防治等具有重要意義，建設(shè)高質(zhì)量、高效能的水庫土壩工程，加強(qiáng)填筑施工技術(shù)的研究和應(yīng)用，能夠不斷提升技術(shù)水平和工程質(zhì)量。

1 水庫土壩填筑施工技術(shù)

1.1 水庫土壩填筑施工技術(shù)概述

水庫土壩的填筑施工技術(shù)是指在水庫建設(shè)中用土石材料構(gòu)筑壩體的工藝。填筑施工技術(shù)的選擇和實(shí)施對(duì)保障水庫的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。主要的施工技術(shù)包括壩面作業(yè)、墊層施工、反濾層施工等。填筑施工前需要進(jìn)行場(chǎng)地清理，清除場(chǎng)地上的植物、雜草和雜物等，確保施工區(qū)域的干凈和整潔，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，去除地面上的凸起和凹陷，使地基均勻平整[1]。

施工所使用的材料需要具備一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，通常采用黏土、砂土和石塊等，根據(jù)土石材料的特性和工程要求，可以進(jìn)行不同比例的混合，以達(dá)到理想的填筑效果。在填筑區(qū)域內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工計(jì)劃，進(jìn)行土石材料的堆放和分層，堆放時(shí)需要均勻分布和嚴(yán)密壓實(shí)。

1.2 水庫土壩填筑施工的重要性

水庫土壩作為抵御洪水沖擊的主要防線，填筑施工的質(zhì)量直接決定了土壩的堅(jiān)固程度和抗洪能力，只有使用科學(xué)合理的填筑施工技術(shù)，才能確保土壩在洪水來襲時(shí)能有效地抵擋洪水的沖擊，保障周邊地區(qū)的安全。水庫的主要功能之一是儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)水資源，其施工的質(zhì)量直接關(guān)系到水庫的蓄水量和蓄水穩(wěn)定性，要確保土壩的滲透性和抗?jié)B性，防止水從土壩滲漏，從而保證水庫的蓄水效果和供水能力。水庫土壩在長期運(yùn)行過程中，會(huì)受到水壓、重力和地震等外力的作用，填筑施工的質(zhì)量決定了土壩的穩(wěn)定性和抗滑性能，可以確保土壩具備足夠的抗滑和抗震能力，減少土壩發(fā)生滑坡或倒塌的風(fēng)險(xiǎn)，從而保障水庫的安全運(yùn)行。

1.3 土壩壩體的用料規(guī)劃

1.3.1 料場(chǎng)的規(guī)劃

料場(chǎng)是指用于儲(chǔ)存和管理土石材料的場(chǎng)地，它的規(guī)劃直接關(guān)系到施工效率和土壩建設(shè)的順利進(jìn)行。料場(chǎng)的位置應(yīng)選擇在離施工現(xiàn)場(chǎng)近且便于運(yùn)輸?shù)牡胤剑瑑?yōu)選位置應(yīng)考慮到土石材料的供應(yīng)來源、施工現(xiàn)場(chǎng)的距離和交通便利性等因素[2]。料場(chǎng)的面積要根據(jù)工程需要和土石材料的需求進(jìn)行合理確定，應(yīng)足夠容納所需的土石材料量。考慮到料場(chǎng)內(nèi)的堆放和搬運(yùn)作業(yè)的便利性，還要根據(jù)不同種類和規(guī)格的土石材料，應(yīng)劃定相應(yīng)的堆放區(qū)域，確保不同材料之間不會(huì)混淆，方便后續(xù)的取用。

1.3.2 料源規(guī)劃

尋找周邊山區(qū)、丘陵或礦區(qū)的土石場(chǎng)作為主要料源，這些地區(qū)往往能夠提供豐富的土石資源。考慮料源的穩(wěn)定性和可靠性，最好選取地質(zhì)穩(wěn)定、土壤質(zhì)量好的地方作為主要取料區(qū)，采取措施保障取料過程中不會(huì)產(chǎn)生塌方或土壤松動(dòng)等安全隱患。綜合考慮料源的供應(yīng)能力和采掘難度，優(yōu)先選擇供應(yīng)能力較強(qiáng)、開采難度較小的地區(qū)，還應(yīng)充分考慮環(huán)境保護(hù)因素，選擇離居民區(qū)、水源地和生態(tài)敏感區(qū)較遠(yuǎn)的地點(diǎn)作為料源，以減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。

2 水庫土壩填筑施工技術(shù)存在的問題及處理方案

2.1 容易受環(huán)境影響

填筑工程中產(chǎn)生的土石方剩余物料會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境帶來土壤侵蝕和水質(zhì)污染等諸多問題。為了有效解決這一難題，一定要使用科學(xué)的方式進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理，并不斷強(qiáng)化施工人員對(duì)工地周邊環(huán)境的保護(hù)主動(dòng)性，構(gòu)筑嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳鷳B(tài)監(jiān)管機(jī)制，確保施工過程中未使用完畢的土石方材料得到適當(dāng)處理和再利用，降低對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響。

采用掩埋、綠植復(fù)原及生物工程等手段，增強(qiáng)對(duì)填土區(qū)域周遭土壤的維護(hù)和復(fù)原，減緩?fù)寥绖兾g和水體污染。需增強(qiáng)監(jiān)測(cè)和評(píng)估工作，對(duì)填土施工過程中的環(huán)境影響實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控和評(píng)估，及時(shí)發(fā)覺問題并采取相應(yīng)手段修復(fù)和管理。在技術(shù)方面，可推動(dòng)環(huán)境友好型填土材料的研發(fā)和應(yīng)用，降低對(duì)原生土壤的破壞，并優(yōu)化填土工藝參數(shù)，提升填土效率和均勻性，減少對(duì)環(huán)境的影響。

2.2 施工質(zhì)量控制力度不夠

施工期間對(duì)土壤的篩選和檢測(cè)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，會(huì)導(dǎo)致填筑土壤中雜質(zhì)含量較高，嚴(yán)重影響土壤的穩(wěn)定性和防滲能力，削弱土壩的整體安全性。施工中未能有效控制土層的致密度，導(dǎo)致土壩內(nèi)部存在未充分致密的疏松土層，增加土壩破壞的風(fēng)險(xiǎn)。施工期間未精確控制土壤的濕度和含水量，使填筑土壤的含水率偏高或偏低，其中過高的含水率會(huì)增加土壤可塑性，降低抗剪強(qiáng)度和抗壓性能；而過低的含水率則導(dǎo)致土壤干燥收縮，易發(fā)生裂縫和滲漏。為解決此問題，就要加強(qiáng)土料的篩選和檢測(cè)，確保物理力學(xué)性質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求，建立嚴(yán)格的施工工藝控制制度，明確填筑方式、均勻性控制等關(guān)鍵參數(shù)，確保填筑過程規(guī)范一致。

2.3 填筑工藝參數(shù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化

土壤的合理壓實(shí)密度和濕度控制是確保水庫土壩的穩(wěn)定性和防滲性的重要保障，由于缺乏統(tǒng)一的工藝參數(shù)和規(guī)范，施工方常常無法準(zhǔn)確了解土壤的實(shí)際情況并實(shí)現(xiàn)最佳壓實(shí)效果。填筑施工中對(duì)土層厚度和坡度等參數(shù)的規(guī)定也存在不足，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)，導(dǎo)致施工人員根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)或主觀判斷進(jìn)行施工，容易導(dǎo)致填筑不均勻或過度厚薄的情況發(fā)生。為了解決水庫土壩填筑施工技術(shù)所存在的問題，需要制定統(tǒng)一的填筑工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)管理、監(jiān)督和培訓(xùn)。針對(duì)不同類型的水庫土壩，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和土壤條件制定相應(yīng)的填筑工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)對(duì)填筑施工隊(duì)伍的管理和監(jiān)督，確保施工過程中嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。

2.4 技術(shù)創(chuàng)新不足

針對(duì)土質(zhì)較差、易液化或地下水位較高的地區(qū)，傳統(tǒng)的填筑工藝無法滿足工程安全的要求。為了解決這一問題，需要積極引入新的工藝和設(shè)備，采用高性能土工材料、增強(qiáng)土工合成材料等創(chuàng)新材料和技術(shù)，積極探索使用可再生能源和循環(huán)利用施工廢棄物等綠色環(huán)保的填筑施工技術(shù)，降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，并減少溫室氣體的排放。此外，利用再生混凝土和再生材料等，循環(huán)利用施工廢棄物，減少資源消耗和廢物排放。

2.5 施工過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)

考慮到土壤的自然條件下各類型成分分布不一，施工過程中土壩的穩(wěn)定性面臨著許多困境，如土層滑動(dòng)、坍塌和液化等問題，這可能導(dǎo)致整個(gè)土壩結(jié)構(gòu)的損毀。不合理的機(jī)械操作和設(shè)備使用會(huì)造成安全事故，對(duì)人員和設(shè)備產(chǎn)生傷害。若無法有效控制地下水位，也會(huì)導(dǎo)致土壤液化和土壩滲漏，從而引發(fā)嚴(yán)重的工程事故。

為了應(yīng)對(duì)這些問題，需要建立完善的安全管理制度，明確施工過程中的安全責(zé)任和安全操作規(guī)范，并進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和檢查。加強(qiáng)與相關(guān)部門和專業(yè)機(jī)構(gòu)的合作，充分利用他們的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，定期進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別出潛在的施工風(fēng)險(xiǎn)。

3 土壩壩體的填筑施工技術(shù)

根據(jù)施工條件和所使用的石料性質(zhì)的不同，施工方法也可能存在差異，不同的施工方法會(huì)導(dǎo)致施工工序發(fā)生變化。在填筑土壩時(shí)，需要根據(jù)具體情況選擇合適的施工方法。

3.1 壩面作業(yè)要求

在進(jìn)行壩面填筑之前，采取分段或分面施工的方式，可以有效地控制施工過程中的土方運(yùn)輸和壩體壓力分布，通過這種方式可以減少接縫的數(shù)量，使垂直壩軸線的交接更加緊密。這不僅有利于施工過程中的土方填筑，還可以提高壓實(shí)機(jī)械的施工效率。操作壩面的作業(yè)工程時(shí)，需要按照特定的順序進(jìn)行，以避免壓實(shí)過度或不足的情況，并嚴(yán)格控制壓實(shí)的力度和均勻性，只有在壓實(shí)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，才可以進(jìn)入后續(xù)的填料環(huán)節(jié)。

3.2 組織流水作業(yè)

在進(jìn)行連續(xù)操作時(shí)，務(wù)必確保與工程的施工面積相匹配，讓施工機(jī)械的作業(yè)更加便捷。對(duì)壩面長度的規(guī)劃也需考慮碾壓機(jī)械的要求，建議保持在40～100 m的范圍內(nèi)，以確保滿足碾壓效果所需，壩體填筑工序的數(shù)量、施工強(qiáng)度以及填筑面積之間存在密切聯(lián)系，因此在考慮方案時(shí)必須將這些因素納入考慮范圍。

3.3 填筑方式

土石材料的傾倒和平整常通過安排自動(dòng)傾倒的汽車直接進(jìn)入工地，使用推土機(jī)將物料均勻地鋪設(shè)出所需的厚度，鋪設(shè)過程應(yīng)該與大壩的軸線平行作業(yè)，以確保土層具有比較均勻的分布狀態(tài)，并且需要清除所有雜物。在進(jìn)行防滲體鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)采用自動(dòng)傾倒的汽車以倒退的方式進(jìn)行鋪土，確保汽車始終在疏松的土壤上行駛，避免在已經(jīng)壓實(shí)的土層上行駛，防止產(chǎn)生超過承載力的壓力，對(duì)已經(jīng)成型的壩體造成一定損害[3]。

3.4 碾壓

在大壩表面進(jìn)行填筑壓實(shí)工作時(shí)，需要按照特定的順序進(jìn)行，以免出現(xiàn)部分地區(qū)未能得到充分壓實(shí)或超過了承載能力的情況。為了避免在防滲土料的碾壓過程中發(fā)生局部漏壓，必須保證碾壓方向與壩軸線方向是同向的，而不是與壩軸線方向垂直，這樣可以防止形成穿過整個(gè)壩體的集中滲流通道。為了防止壓實(shí)不均造成漏壓現(xiàn)象，在對(duì)碾壓作業(yè)的設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，每一行應(yīng)重疊20～30 cm左右，壩料分區(qū)之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱區(qū)域，確保彼此之間有重疊的碾壓作業(yè)區(qū)。

3.5 反濾層施工

對(duì)于土壩的反濾層施工，可以劃分為3種方法，分別是坡體削減法、擋板法和土/砂松坡接觸平起法。在土/砂松坡接觸平起法中，機(jī)械化作業(yè)是一種較為適宜的方法，可以有效地保證填筑的施工品質(zhì)，并且具有較高的承載能力。在土石壩的反濾層施工過程中，反濾層的施工可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)防滲壩體和反濾料的均衡填筑，因此在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。基于填筑材料、填筑順序和搭接方式的差異，能夠采用不同的填筑方法，如先土后砂法或先砂后土法等。

3.6 結(jié)合部位的施工

在土壩的填筑建造進(jìn)程中，對(duì)于堤體的阻滲土料有著極度苛刻的需求，要與地基、岸堤以及周邊修建物的邊界材料互相融合。因?yàn)槭┕ぜ记珊褪┕?dǎo)流填筑的需求，必須設(shè)立縱向的銜坡和橫向的縫隙。在結(jié)合部位施工過程中，必須采取可靠的方法來確保壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。接坡坡比一般要比1：3要更加緩和一點(diǎn)。這意味著壩體在接坡處的坡度應(yīng)該比正常坡度緩和，以減少土體的坡面壓力，增加穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，施工人員需要仔細(xì)選擇和安排填筑土料，確保填筑過程中的土料密實(shí)，并按照適當(dāng)?shù)钠露冗M(jìn)行鋪墊和壓實(shí)。關(guān)于壩體與混凝土構(gòu)造物的銜接，在靠近混凝土構(gòu)造物的區(qū)域，不宜使用大型機(jī)械壓實(shí)。可以選擇使用小型夯實(shí)機(jī)械或者人工夯實(shí)的方式進(jìn)行處理。在填土碾壓過程中，應(yīng)當(dāng)留意混凝土構(gòu)造物兩邊皆需填料壓緊，避免對(duì)其構(gòu)成巨大的橫向壓力，甚至在安全上產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.7 墊層施工

在土壩壩體山坡上最靠前的一部分便是墊層，這一片區(qū)域的堆填材料可采用人為的碎石和顆粒分布較細(xì)的砂礫料，基層的構(gòu)筑需與其他堆石體的施工同時(shí)展開。對(duì)于鋪墊層的斜坡平整度要求相當(dāng)嚴(yán)苛，而鋪墊層的傾斜程度需符合坡面規(guī)劃，且誤差在4 cm左右，確保鋪墊層層面的填筑厚度均勻，進(jìn)而確保鋪墊層面具備較廣泛的應(yīng)力分布。

3.8 壩體質(zhì)量檢查、養(yǎng)護(hù)與修理技術(shù)

在壩體工程堆料地應(yīng)定期核查取用土料的土質(zhì)狀況、土塊規(guī)模、濕度和雜質(zhì)含量是否與填筑需求相符。對(duì)于黏土這種土壤，當(dāng)含水量較多時(shí)，需要采用攔截和排除水分的方法。而當(dāng)含水量較少時(shí)，則需要考慮在土地上增添水分，以提高其含水量。

石塊的儲(chǔ)存區(qū)需要定期審查石頭的質(zhì)量、老化狀況、石塊的尺寸和形狀是否滿足填土的需求。如果發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)，必須弄清原因，并立即采取措施加以處理。在土壤填充的過程中，需要對(duì)土層的厚度、填充物的顆粒大小、含水量以及壓實(shí)后的干燥密度等進(jìn)行檢驗(yàn)。土壤在經(jīng)過壓實(shí)后，黏土或壤土的干燥密度應(yīng)保持在1.55～1.65 t/m3，而砂礫料和堆石的干燥密度應(yīng)不低于1.75～1.85 t/m3。頻繁地進(jìn)行檢查可以幫助技術(shù)人員了解其變化和工作狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并合理安排使用。

審查時(shí)，需仔細(xì)觀察壩體表面是否出現(xiàn)沖刷、開裂、下陷、滑坡等現(xiàn)象，壩基是否存在管道泄漏、土流，滲水量是否突然增加或減少，或出現(xiàn)渾濁情況，護(hù)坡石塊是否存在被掀起、松動(dòng)或風(fēng)化等狀況。還要對(duì)所有環(huán)節(jié)的驗(yàn)收工作進(jìn)行登記，注意進(jìn)行存檔并對(duì)應(yīng)標(biāo)記，如果有發(fā)現(xiàn)問題，都要在第一時(shí)間向上級(jí)主管部門進(jìn)行匯報(bào)。

4 結(jié)束語

對(duì)水庫土壩的填筑施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)施工環(huán)節(jié)相對(duì)來說都較為重要，都會(huì)對(duì)工程品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。因此，相關(guān)人員應(yīng)積極推動(dòng)研究和應(yīng)用先進(jìn)的施工技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更安全、可靠和高效的水利工程建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

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