馬新明

(貴定縣水利局，貴州貴定551300)

水利工程土石壩的施工技術(shù)分析

馬新明

(貴定縣水利局，貴州貴定551300)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，居民對(duì)用電的需求逐漸增大，越來(lái)越多的水利工程在熱火朝天的進(jìn)行。水利工程的儲(chǔ)水量大，對(duì)壩體的質(zhì)量要求和承壓能力也非常高，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土壩體由于體量大，建設(shè)周期長(zhǎng)，且成本非常高，容易開(kāi)裂等原因，被大量的土石壩代替，其可以就地取材、施工方便。但是由于其組成原料主要是砂土和礫石等，對(duì)施工過(guò)程的要求也非常高。文章重點(diǎn)介紹水利工程土石壩的材料選擇、施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)。希望能提高人民對(duì)土石壩工程的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

水利工程;土石壩;材料;質(zhì)量;技術(shù)管理

1 土石壩的概念

土石壩是指用土體、礫石、其他摻和料，經(jīng)過(guò)填筑、排版、壓實(shí)和后續(xù)施工處理后形成的一種形狀各異的擋水壩。由于其主要組成原料為土體和礫石，所以稱(chēng)為土石壩［1］。

2 土石壩的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 土石壩的優(yōu)點(diǎn)

1)可以就地取材:土石壩的主要原料是土體和礫石，因此可以直接從當(dāng)?shù)刂苯泳偷厝〔?，既可以為?dāng)?shù)貏?chuàng)造收益，又可以減少?gòu)钠渌麉^(qū)域運(yùn)輸過(guò)來(lái)，節(jié)省時(shí)間和運(yùn)輸成本。

2)施工過(guò)程快捷:土石壩施工過(guò)程簡(jiǎn)單，且材料可以直接從當(dāng)?shù)孬@得，運(yùn)輸時(shí)間短，完成后即刻可以投入使用，從時(shí)間上更加快捷。

3)方便后期維護(hù):土石壩根據(jù)其組成原料的特性，如果在后期使用過(guò)程中，發(fā)生裂縫或其他問(wèn)題，可以及時(shí)進(jìn)行處理和更換，并且成本較低。

4)可以有效的根據(jù)使用要求進(jìn)行改造:土石壩可以在需要的時(shí)候，隨時(shí)填筑相同材料進(jìn)去，進(jìn)行改造，并能與原壩體有效的結(jié)合，便于滿足使用需求。

2.2 土石壩的缺點(diǎn)

1)抗變形能力相對(duì)較差:由于其組成物質(zhì)主要是土體和石塊，中間含有較多的空隙，且壩身主要為原始土體，其抗變形能力相對(duì)較差，同時(shí)易引起上部結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。

2)土石壩不能泄洪:土石壩是一個(gè)整體，不能根據(jù)水位高低進(jìn)行泄洪，因此主要是儲(chǔ)水功能。

3)周?chē)h(huán)境對(duì)壩體影響較大:土石壩內(nèi)含有較多的土體，土體容易吸水、受潮、變形等，如果外界雨水過(guò)多或荷載過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致壩體的變形。

4)容易發(fā)生沉陷和變形:由于壩身主要是土體，如果在開(kāi)始施工的時(shí)候，沒(méi)有分層壓實(shí)或壓實(shí)系數(shù)不夠，都會(huì)導(dǎo)致后期的沉降，引起壩體表面的沉陷和變形。

3 土石壩原材料開(kāi)采和加工的技術(shù)要求

3.1 土體原料要求

1)較高的抗?jié)B性:土石壩主要功能是儲(chǔ)水，并且壩體是直接與水庫(kù)中的水接觸，對(duì)壩體的抗?jié)B性能要求非常高。而土石壩的主要組成原料就是土，因此對(duì)原材料的土抗?jié)B性要求同樣很高，否則達(dá)不到使用要求［2］。

2)含水率低:由于土體吸水性能較高，因此要求原材料中土體本身的含水率較低。

3)密實(shí)度高:土石壩是要承受水體強(qiáng)大的浮力和側(cè)向壓力的，因此對(duì)于其強(qiáng)度要求非常高。

3.2 礫石的選擇要求

礫石的粒徑要滿足要求。過(guò)大的不便運(yùn)輸，同時(shí)由于其表面積大，外形不規(guī)則，很難與其他石料有效搭接和融合，造成較大的空隙;過(guò)小則強(qiáng)度達(dá)不到要求。通常礫石獲取都是從山體總獲得，從山體鑿出的時(shí)候，體量通常都比較大，因此需要對(duì)其進(jìn)行爆破或者采用重錘錘擊，將其變成大小合適的粒徑。

4 土石料的運(yùn)輸

4.1 運(yùn)輸方案

在選擇運(yùn)輸方案的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近、壩體施工順序的安排、材料的類(lèi)型、開(kāi)挖機(jī)械設(shè)備的不同、施工順序等因素綜合考慮，達(dá)到最優(yōu)的效果。

4.2 機(jī)械設(shè)備選型的要求

主要有3個(gè)方面:

1)開(kāi)挖和運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)該相互配合，便于施工，便于工作效率的提高。

2)各種設(shè)備應(yīng)該機(jī)械性能較好，操作靈活，生產(chǎn)效率高。

3)各設(shè)備零件應(yīng)該便于獲取，以便發(fā)生故障的時(shí)候可以及時(shí)維修和更換。

5 土石料的加工處理

5.1 土料的處理

從原始區(qū)域獲得的土體各方面性能很多不滿足壩體的需要，因此需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理，主要控制指標(biāo)為抗?jié)B性能、含水率、密實(shí)度等。根據(jù)這些需求，經(jīng)常需要對(duì)其進(jìn)行翻曬、壓實(shí)、或摻入其他摻和料來(lái)改善性能指標(biāo)，以滿足建設(shè)的需求。

5.2 石料的處理

通常采取錘擊和爆破的方式，達(dá)到需要的粒徑要求。

6 材料堆場(chǎng)的布置要求

布置要求有:①應(yīng)該將土料和石塊分開(kāi)堆放，嚴(yán)禁堆在一起，影響各方面性能;②應(yīng)該根據(jù)土石壩施工的先后順序和施工安排，來(lái)選擇堆放的位置和高度，以便于在最近的距離、最快的速度獲得需要的材料。

7 壩基的處理要求

1)應(yīng)該將壩基上原有的樹(shù)木、植物、垃圾和其他構(gòu)筑物全部清理干凈，為后續(xù)工程的進(jìn)行提供完整干凈的工作面。

2)應(yīng)該探測(cè)清楚基壩的土質(zhì)分布情況，探測(cè)出是否有軟弱土層和溶洞等不利地質(zhì)條件。

3)在原有的水塘和洼地等地區(qū)，應(yīng)該將水抽排干凈，清理出內(nèi)部的淤泥，有必要的時(shí)候需要進(jìn)行換填，提高其整體承載力。

8 土石料的填筑要求

1)土石壩施工過(guò)程中工作面比較狹窄、機(jī)械設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)材料繁雜、甚至可能有多工序在同時(shí)施工，因此在施工之前一定要做好施工組織設(shè)計(jì)，盡量選用流水施工作業(yè)的方式，達(dá)到機(jī)械設(shè)備、材料、人工的最優(yōu)配置，防止窩工和相互影響。

2)材料填筑的順序，應(yīng)該先砂后土再石塊的順序，可以優(yōu)先做好基層工作的處理，防止大的石塊對(duì)基礎(chǔ)的擾動(dòng)，造成大量的縫隙，形成孔洞。

3)土方應(yīng)分層碾壓:壩體基礎(chǔ)為土方，壩身的承載力決定了整體土石壩的抗壓能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在土方堆載很高的情況下，必須采取分層碾壓，碾壓的機(jī)具和壓力值必須事先做好相應(yīng)方案的預(yù)測(cè)。在碾壓完成后，要做好壓載實(shí)驗(yàn)，在數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)要求后，才可以進(jìn)行下一層土方的鋪筑。

9 土石壩施工質(zhì)量管控要點(diǎn)

1)原材料的選擇:土體的各方面性能和石塊的粒徑大小是整個(gè)原材料控制的關(guān)鍵。

2)壩體施工之前要做好地質(zhì)的勘探工作，要根據(jù)壩體的高度和承載力要求，制定方案進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)處理，達(dá)到預(yù)期值后再進(jìn)行壩體的施工。

3)施工時(shí)間的選擇:由于土石壩大量成分為土體，而土體對(duì)溫度的變形較大，如果在冬季施工的時(shí)候，會(huì)形成低溫凍結(jié)土，形成虛假的凝固狀態(tài)。待溫度升高的時(shí)候會(huì)松散開(kāi)，造成土體體積的壓縮和變形。正是基于這些要求，所以在冬季和雨季的時(shí)候，都不宜進(jìn)行土石壩的土體填筑施工。

4)在后期使用過(guò)程中，要加強(qiáng)維護(hù)和監(jiān)測(cè)。

［1］李芳敏，劉海秋.淺談土石壩的施工［J］.中小企業(yè)管理與科技:上旬刊，2010(06):192.

［2］苗樹(shù)英.中國(guó)高土石壩施工技術(shù)進(jìn)步綜述［J］.水利水電施工，2011(01):8－12.

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1007－7596(2014)07－0160－02

2013－10－28

馬新明(1964－)，男，貴州貴定人，工程師，從事水利工程建設(shè)管理。