水利工程土壩設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析探討

劉 陽(yáng)

（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林長(zhǎng)春 130012）

1 土壩施工條件

1.1 地質(zhì)條件

在水利工程土壩施工前，一定要由建設(shè)單位、設(shè)計(jì)部門(mén)和監(jiān)理單位采取一些可行的措施，共同進(jìn)行研究與探討在土壩施工時(shí)，可能出現(xiàn)的一些異常情況，避免造成一些不必要的損失。還要對(duì)設(shè)計(jì)文件中的壩基地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行熟悉和了解。

1.2 氣象條件

在秋季和春季進(jìn)行施工時(shí)，要對(duì)氣象條件進(jìn)行充分的考慮。盡管所在地的地區(qū)氣溫較為適宜，但在編制土壩施工進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，為了應(yīng)對(duì)各種因素對(duì)施工的影響程度，就要適當(dāng)?shù)丶涌焱翂蔚氖┕みM(jìn)度，有利于進(jìn)行碾壓的工作。在這兩個(gè)季節(jié)中粘土的含水量較低，仍然需要將降水和氣溫等因素發(fā)生的天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行連續(xù)的長(zhǎng)期觀測(cè)。

2 土壩施工技術(shù)處理措施

要對(duì)土壩施工中的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行處理。

2.1 壩基

為了有效地防止壩體的滲漏，要徹底地清除壩基位置的樹(shù)根、樹(shù)枝、腐殖土和彈簧土?？傊?，一句話需要對(duì)土壩的壩基進(jìn)行技術(shù)處理。

2.2 粘土料場(chǎng)選擇及保護(hù)

為防止降水和地下水進(jìn)入到料場(chǎng)中，在雨季來(lái)臨之前，要將料場(chǎng)的排水條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)母纳?，阻止土料的含水量增加。為了使物理性能夠符合壩體用料的各種要求并滿足壩體填筑的需求，在對(duì)粘土料進(jìn)行選擇時(shí)，要有一定的備用料，貯量要相對(duì)集中一些，且粘土料的質(zhì)地要均勻，總體的貯量要夠。還需要了解與分析粘土料的物理性。要盡量不占用耕地，并且方便開(kāi)采和運(yùn)輸。在寒冷的地區(qū)可以利用樹(shù)葉和干草、積雪等保暖措施進(jìn)行覆蓋，保證料場(chǎng)第二年施工不會(huì)被耽誤。

2.3 筑壩

施工盡量安排在少雨的季節(jié)，由于含水量高的土料抗剪強(qiáng)度較低，容易產(chǎn)生出光滑的土層接觸面。在筑壩時(shí)含水量高的土料無(wú)法對(duì)其進(jìn)行碾壓，因此要禁止含水量過(guò)高或是超標(biāo)的粘土料進(jìn)入到壩體的建筑中。要嚴(yán)格地按照有關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果發(fā)現(xiàn)彈簧土，就要將其進(jìn)行徹底的摳出。要根據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行取樣并測(cè)試。在筑壩過(guò)程中，并要對(duì)土壩填土?xí)r的鋪土厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。另外，要多注意當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報(bào)和雨情，且要采取一些防雨措施，盡量使作業(yè)面上不會(huì)出現(xiàn)積水等情況。

3 土壩施工設(shè)計(jì)實(shí)例分析

四川將樂(lè)高唐水電站是金溪流域的第七級(jí)水電站，將樂(lè)高塘水電站位于將樂(lè)縣高唐鎮(zhèn)上游2.5 km處，是一座具有防洪灌溉等綜合效益的中型水利工程，以發(fā)電為主，主要組成部分為左岸擋水壩、右岸擋水壩、發(fā)電廠房、開(kāi)關(guān)站和泄洪閘等，上游距離將樂(lè)城關(guān)約14 km。將樂(lè)高唐水電站始建于2005年6月，歷時(shí)2 a建造完成。

3.1 土壩施工取料

征求設(shè)計(jì)單位的意見(jiàn)后，四川將樂(lè)高塘水電站全部采用外購(gòu)的方式。對(duì)于其中含有草根等雜物，進(jìn)行徹底的清除。對(duì)于土壩工程中的碎石和排水棱體塊石碴，挑選符合標(biāo)準(zhǔn)的碎石和排水棱體塊石碴。利用挖掘機(jī)進(jìn)行挖取，并運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓后即可投入到工程中。土壩施工取料時(shí)使用的回填用粘土來(lái)自右岸粘土料場(chǎng)，并交由監(jiān)理工程師進(jìn)行審查，確認(rèn)土料符合土壩填筑標(biāo)準(zhǔn)的，方可使用。

3.2 土料實(shí)驗(yàn)

在土壩填筑施工前，需要對(duì)一些業(yè)主規(guī)劃的取土場(chǎng)土料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，由閩江局中心實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)人員和高唐項(xiàng)目部的工地實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行土壤容重實(shí)驗(yàn)，在監(jiān)理工程師的監(jiān)督下，得到土料最佳含水量和最大干密度后，對(duì)取土場(chǎng)土料的最佳含水量和最大干密度進(jìn)行確定。

3.3 土壩施工

首先，在土壩建筑之前，嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壩基范圍內(nèi)覆蓋層的清除工作。利用挖掘機(jī)按照自左向右的順序進(jìn)行，然后全站儀通過(guò)小紅旗幟做醒目標(biāo)志，由測(cè)量人員提供樣單，壩基的開(kāi)挖范圍進(jìn)行實(shí)地放樣。采用人工清理的方法清理局部難以清理的地方。其次，在基礎(chǔ)挖掘結(jié)束后，將樂(lè)高塘水電站采用18 t振動(dòng)式壓路機(jī)，進(jìn)行施工前的基礎(chǔ)壓實(shí)工作，走“s”形的路線，按照設(shè)計(jì)的土壩基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行，使每塊的碾壓遍數(shù)都不小于5遍。在行走的時(shí)候開(kāi)動(dòng)振動(dòng)碾，分別埋在壩右側(cè)0+131和壩右側(cè)0+203的兩個(gè)斷面的基礎(chǔ)上進(jìn)行壩基觀測(cè)儀器的預(yù)埋。再次，采用人工堆砌的棱體進(jìn)行排水棱體塊石堆筑，每塊棱體之間沒(méi)有水平通縫，厚度不大于1m。在進(jìn)行砂碎石排水體施工時(shí)，不能有垂直相接。碎石料全部從外部采購(gòu)，用較細(xì)的碎石鋪灑在表面。在砂碎石排水體堆砌完成后，在壩體粘土填筑之前，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求，在內(nèi)側(cè)面上包上一層土工布，鋪攤的工作由工作人員組織人力來(lái)完成。排水棱體前的砂碎石排水體也利用人工進(jìn)行堆砌。這期間的間隔要盡量縮短，堆砌完成后，進(jìn)行粘土建筑。如果無(wú)法及時(shí)地進(jìn)行，為了防止日光照射，要嚴(yán)格按照工藝流程采用塑料薄膜在表面進(jìn)行覆蓋保護(hù)。還要進(jìn)行土料實(shí)驗(yàn)，對(duì)土料廠進(jìn)行選擇，并報(bào)給監(jiān)理進(jìn)行審批，并將實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。最后進(jìn)行填筑料的運(yùn)輸和碾壓等工作。所進(jìn)行取樣的實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理記錄，報(bào)給監(jiān)理工程師進(jìn)行審批，即可進(jìn)行填筑取樣工作和土壩上游坡面的施工，也就是下一層的建筑施工，然后進(jìn)行護(hù)面的施工。在達(dá)到壩體填筑設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行壩頂施工。順序?yàn)闈仓览藟?、澆筑排水溝、澆筑混凝土路面，主要?xiàng)目包括防浪墻和排水溝、混凝土路面的施工。完成后進(jìn)行包括草皮護(hù)坡和素混凝土鑲邊，以及排水棱體坡腳排水溝的土壩下游的施工，主要在植草皮之前進(jìn)行澆筑素混凝土方格網(wǎng)及素混凝土鑲邊，用人工挑運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，用人工來(lái)開(kāi)挖基礎(chǔ)，用自卸汽車(chē)將混凝土運(yùn)輸?shù)綁魏笮读显趬雾敗Ｏ掠蔚呐潘怏w腳的排水溝在完成排水棱體堆砌后開(kāi)始進(jìn)行，在混凝土澆筑的5 d后，進(jìn)行回填工作，利用人工挖掘基礎(chǔ)。其混凝土澆筑的方法和其他部位是相同的。

3.4 壩體構(gòu)造

根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧锨闆r，以及考慮到大壩建成后的交通問(wèn)題，路面下游側(cè)埋設(shè)厚0.4 m、高0.2 m的路肩緣石。壩頂材料用瀝青鋪設(shè)路面，上游側(cè)設(shè)1.2 m防浪墻,厚度為0.2 m，壩頂向下游側(cè)傾斜3%，下游設(shè)草皮護(hù)坡。另外墻體可用混凝土澆筑，壩頂防浪墻施工時(shí)，墻底與壩身的防滲體要連接好，嚴(yán)防漏水。

4 結(jié)語(yǔ)

可以看出，通過(guò)對(duì)將樂(lè)高唐水電站的闡述，使人們認(rèn)識(shí)到：要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定開(kāi)展各項(xiàng)施工程序。在土壩的施工過(guò)程中，土壩施工的原材料、風(fēng)化土含量、有機(jī)物含量、礫石含量從將樂(lè)高唐水電站建設(shè)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看都符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。在水利工程土壩施工設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)上文對(duì)水利工程土壩施工條件和技術(shù)處理的研究和分析，要與施工的實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，要嚴(yán)格遵守國(guó)家的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，才能夠發(fā)揮出土壩施工設(shè)計(jì)的價(jià)值?？傊?，由于土石壩設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的發(fā)展，土石壩歷史悠久，使土石壩具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，在施工與設(shè)計(jì)中已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以就地、就近取材，幾乎任何土石均可筑壩。節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，放寬了對(duì)筑壩材料的要求，減少工地的外線運(yùn)輸量。再加上最近幾十年來(lái)新的筑壩理論和施工技術(shù)的高速發(fā)展，土石壩已經(jīng)成為世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的一種壩型。

[1]周耀剛.淺議水利工程土壩設(shè)計(jì)及工作特點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013，(12):142-143.

[2]劉菊.淺談水利工程土壩防滲加固技術(shù)[J].祖國(guó)：建設(shè)版,2012，(12):12.

[3]趙宏波.淺議水利工程土壩設(shè)計(jì)及工作特點(diǎn)[J].大科技：科技天地，2011，(19):358-359.