水利水电工程中土石坝施工技术探讨
摘要：随着我国大规模的水利工程建设，水利工程施工的新技术、新工艺、新装备广泛应用，土石坝施工技术取得了长足发展，已成为目前坝工建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。文章介绍了土石坝的分类,重点阐述了水利水电工程中土石坝施工的技术要点和质量控制管理要求, 旨在与同行交流，共同提高。
关键词：水利水电工程,土石坝,施工技术
土石坝泛指由土料、石料或混合料, 经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。与其他水坝相比土石坝施工具有就地取材、机构简单、对坝基地质条件要求不高、便于施工、节约三材等优点。随着大型高效机具的采用,坝体防渗结构和材料的改进,施工人数的大量减少,施工工期的进一步缩短以及施工费用的显著降低等，为土石坝的发展开辟了广阔前景。
一、土石坝的分类
根据施工方法的不同，土石坝可分为：充填式土石坝、碾压式土石坝、定向爆破堆石坝和水中填土坝等，其中以碾压式土石坝被广泛采用。
按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类,碾压式土石坝可分为以下几种主要类型:均质坝、土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质坝、人工材料心墙坝、人工材料面板坝。
根据土石坝坝高的不同，土石坝可分为:低坝、中坝和高坝。低坝高度小于30m，中坝高度在30-70m之间，高坝高度大于70m。
二、土石坝施工技术
1.料场的规划布置
料场是土石坝材料的聚集地，是土石坝后勤保障的大本营。料场的选址和规划布置，直接关系着施工的进度、质量。因此，必须高度重视料场的合理规划和使用。在施工前，从时间、空间、质与量等方面做好全面科学的规划布置。一是做好料场的时间规划。应充分考虑料场与施工强度、坝体填筑部位变化之间的相互影响;二是做好空间规划布置,指合理选择料场位置和高程,并进行合理的布置;三是做好料场质与量的规划布置,应全面勘探地质结构、埋深、储量及各种地质力学指标，进行相关试验。确保料场的总储量能够满足坝体总方量的需求, 而且应满足各个阶段施工上坝强度的最大要求，做到料尽其用,充分利用永久性和临时性建筑物基础进行碴料开挖。
2.土石料开挖运输
运用相互配套的的工程机械完成了从料场的开挖、运输,到坝面的平料和压实等土石坝施工的各项工序。这种一站式的施工工艺流程被称之为综合机械化施工。在大中型土石坝,尤其在高土石坝中,实现综合机械化施工，对提高施工技术和机械化水平,加快上石坝工程建设速度,具有十分重要的意义。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种:一是正向铲开挖,自卸汽车运输上坝。二是正向铲开挖、胶带机运输。三是斗轮式挖掘机开挖,胶带机运输,转自卸汽车上坝。四是采砂船开挖,有轨机车运输,转胶带机上坝。在多种坝料开挖运输方案的选择上要充分结合工程施工的具体条件,使机械利用率充分发挥，减少坝料的转运次数，各种坝料铺筑方法及设备应尽量一致,减少辅助设施，充分利用地形条件,统筹规划和布置。
3.土石料加工
由于新开采的土料中含水量均较大.因此在填筑前应控制土料的含水率，保证在填筑压实时土料的含水率在最优含水率上下2%左右。由于本工程土料均使用台地和河滩地的土料，因此含水量较高，在加工土料时采用了自然蒸发、翻晒、掺料等方法进行处理，使土料含水量达到了填筑料的标准。在进行坝体填筑前，还应对土料中含有的超径石进行了清除。由于土料中的超径石不多，因此在清除时简单使用装耙的堆土机在料场实施清除。对于未清除干净的超径石，可在坝体填筑面进行填筑平整时作进一步清除。
4.土石料压实
土石料的压实,是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部粘结力和摩擦力、土料的防渗性能等,都是随土料密实度的增加而提高。
1)土料压实特性
土料压实特性,与土料自身的性质,颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。对于粘性土和非粘性土的压实有显著的差别。一般粘性土的粘结力较大,摩擦力较小,具有较大的压缩性,但由于它的透水性小,排水困难,压缩过程慢,所以很难达到固结压实。而非粘性土则相反,它的粘结力小,摩擦力大,具有较小的压缩性,但由于它的透水性大,排水容易,压缩过程快,能很快达到压实。一般来说,增加压实功能可增加干表观密度,这种特性,对于含水量较低(小于最优含水量)的土料比对于含水量较高(大于最优含水量)的土料更为显著。
2)土石料的压实标准
土料压实得越好,物理力学性能指标就越高,坝体填筑质量就越有保证。但土料的过分压实,不仅提高了压实费用,而且会产生剪力破坏,反而达不到应有的技术经济效果。可见对坝料的压实应有一定的标准,由于坝料性质不同,因而压实的标准也各异。
5.坝体填筑
土石坝填筑前在施工现场进行了碾压试验，用不同料场、土料和机械组合，求出了符合设计要求的施工碾压参数，用以指导和控制施工。心墙填料为粘土料，由推土机、装载机和自卸汽车开采上坝，分段、分层填筑，左接头深槽采用人工铺土填筑至60 m高程以下，层厚15 cm，手扶碾压6-8遍。60 m以上至坝顶，采用自卸汽车直接进入坝面卸料，推土机推平进占法铺土。汽车在虚土上的行驶轨迹尽可能不重叠。60 m-70 m层段厚20 cm-25 cm，采用蛙式打夯机夯压3-5遍;70 m以上至坝顶，铺土厚35 cm-50 cm，采用凸块振动碾碾压6-8遍。所有边角部位由人工夯实，手扶碾和蛙夯压实面由人工刨毛。心墙反滤层的填筑是和粘土心墙同步上升的，并做到了“先砂后土”。下游坝壳土质基础均设水平反滤层，粗砂和中、小石各50 cm厚。坝壳料由装载机、自卸汽车开采上坝，进占法卸料，推土机推平，层厚在0.8 m-1.0 m，震动平碾碾压6-8遍。碾压砂砾石料时进行了必要的洒水。
三、土石坝施工质量控制
1.夯实坝体地基，满足一定的承载和防渗要求
一是对坝体基础进行处理，使其具有足够的承载力。在完成基础处理工作后，才能实施填筑施工;二是对于在覆盖层较深的地方修建工程，其基础处理的工程量比较大，应根据需要采用振冲、防渗墙、固结灌浆、帷幕灌浆等方式对地基进行综合性处理，夯实坝体地基。
2.注重水文对施工的影响，根据季节特点安排工期
土石坝施工受季节性水文气象的影响非常敏感，因此必须高度重视水文气象对施工的影响。一是在多雨季节，对土料的含水量影响很大，严重制约着大坝的填筑，施工强度也会受到较大的影响;二是在气温较低的冬季，土料易冻，需要采取积极措施，才能进行填筑，若遇冬天雨季时进行填筑施工，投入比平时要高，而产出则比平时要低;三是当要在度汛期进行施工时，应针对度汛期的特殊性编制具体的施工方案。土石坝工程施工时，一般能出现漫顶过流的现象，因此土石坝 “施工高峰期”必须控制在截流后第一个汛期到来前的这一阶段;四是在北方地区进行冬季施工时，更应提高月填筑施工的强度，严格按照安全度汛的要求达到拦河高程。
3.合理进行坝面分区，是确保填筑工作施工顺利完成
一是由于土石坝体型比较大，给坝面分区流水作业带来了方便，因此必须对坝面进行合理的分区，严格按照填筑工序进行作业，切实做好铺料、摊铺、洒水、压实和质检等工作;二是应根据填筑的需要进行防渗土料的选择和施工，并应根据实际需要合理地划分填筑区域，实施流水作业，对机械设备和填筑情况等适时进行必要的调整;三是对采用临时断面填筑与平起填筑土石坝工程，必须保证机械化的正常作业，以确保填筑工程的质量，决不能因为一味地追求临时断面的填筑量的最小化而影响机械化的正常施工。
四、结束语
在土石坝施工中，采取以上施工技术，可以保证土石坝保质保量地完成施工，并能节约工程投资，缩短施工工期，具有广泛的推广价值。
参考文献：
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