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水利水电工程中土石坝施工技术的应用分析

张洪涛
摘要：土石坝被广泛的应用到国内外的水坝建设中，中低坝与兴建的高土石坝都越来越多的运用土石坝施工工艺。本文介绍了土石坝的优点和缺点，分析了土石坝施工技术。
关键词：水利工程；土石坝施工；质量控制
20世纪末、21 世纪初，随着建筑材料的革新和混凝土工艺的提升，土石坝建筑进入了一个全新的阶段。
一、土石坝的种类
土石坝的种类很多，根据不同的标准可以进行不同的分类。一是按坝的高度可以分为： 高坝、中坝和低坝；二是按施工方法可分为： 碾压式土石坝、水中填土坝、定向爆破堆石坝和冲填式土石坝等，其中，碾压式土石坝是应用得最为广泛的。
二、土石坝的优势和缺陷
1、优势
一是取材方便，可以进行就地取材，大大节省了水泥﹑钢材﹑木材等建筑材料，避免了长途运输，减少了施工成本，节约了施工时间，缩短了工期；二是土石坝结构较简单，维修和扩建相对而言比较容易；三是对地基地质条件要求较低。由于坝身是土石散粒状结构，有较强的适应变形的性；四是施工技术比较简单，工序很少，便于开展机械化快速施工。
2、缺陷
一是坝顶不具备溢洪能力，一般需要另外设置溢洪道（洞）；二是施工导流不如其它类型的坝方便；三是填筑粘性土料受外界温度、水分等影响较大；四是容易沉陷，且具有不均匀的特点。
三、土石坝施工技术分析
（一）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。
（二）土石料加工技术分析
1、土料加工技术分析
對上山料场的土料表层和不合格料进行清除后，均可进行上坝填筑，但是，因为粘土颗粒体积较小，亲水性较强，土料的性能极易受到水的影响。因此，填筑压实的最佳状态就是必须保证有最优的含水率。故此，必须高度土料含水率的控制， 填筑压实时，土料的含水率控制在最优含水率±2%左右的，即为合格料。控制和调整土料含水量主要有两种方法：一是通过土料堆的翻晒、烘烤、掺料等方式，可以加快水分蒸发和中和，从而达到降低土料含水量的目的；三是通过土料堆加水，在开挖、装载土料和运输土料的工程中加水的办法，提高土料的含水量。
2、石料开采技术分析
一是砂砾石料的开采主要有两种方法，即：陆上开采与水下开采；二是进行块石料开采时，应由石料场开采或利用建筑物进行开挖。开采时要形成多个工作面流水作业的方式。一般采用深孔梯段爆破与特定目的洞室爆破相结合的方法进行爆破；三是做好超径石块的处理，主要有两种方法：浅孔爆破法与机械破碎法；三是构建"一条龙"的施工流程模式，采用综合机械化施工的方式，想方设法提高机械化施工水平。
（三）填筑施工技术分析
1、土石坝坝面作业施工程序
土石坝坝面作业包括的施工程序有：铺料、摊铺、洒水、压实、质检等工作。坝面作业，工作面狭窄，工种多，工序多，机械设备多，施工时需有妥善的施工组织规划。为避免坝面施工中的干扰，延误施工进度，土石坝坝面作业宜采用流水作业施工。流水作业施工组织应先按施工工序数目对坝面分段， 然后组织相应专业施工队依次进入各工段施工。
2、 平起施工技术分析
施工中一般采用平起填筑施工，平起施工有几个优点：减少了接缝、接坡、削
坡等工序，保证了填筑质量；保证有尽可能大的堆石填筑面。在防渗土料与反滤过渡料的填筑关系上， 有先土后砂及先砂后土两种作法，为加快施工进度及控制边界，一般均采用先砂后土施工。
3、土石坝分层强夯填筑施工技术分析
土石坝分层强夯填筑施工应控制每层土石填筑厚度，在10m～20m之间；采用大能量的夯击动力预压， 以提高土石料的密度，消除土石料的变形；分层铺筑分层夯实，在夯击后的土石层中填筑新的土石层，再进行新的夯击， 直至达到坝体需要的高度。
四、土石坝施工质量的管理和控制
（一）土石坝产生渗流的主要原因分析
土石坝建设最大的病害即是渗流。产生异常渗流的原因有以下几个方面：一是坝体填土与排水体之间的反滤层设计不正确；二是防渗体没有直达基岩或底部连续可靠的粘土层，在开挖截水槽时，因施工困难，半途而废，从而留下隐患；三是土石坝两岸岸坡产生台阶状。应该开抢成较平顺的坡度。
（二）土石坝施工质量的管理和控制要点
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。
总之，水利工程土石坝的施工技术高低和质量控制好坏，直接制约着土石坝的工程质量进度和后期功效的正常发挥。我们必须充分认识到土石坝在水利工程中的重要地位，切实重视水利工程中土石坝的施工，不断探究其施工技术和质量的控制的先进方法，提高水利工程中土石坝施工的技术和质量，以便更好的为国家的水利建设服务。
参考文献：
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