水利中的土石壩施工技術應用分析

水利中的土石壩施工技術應用分析

王必磊

（河海大學水利水電學院，江蘇南京210098）

摘要：土石壩技術是水利水電工程施工中一項應用較爲常見的施工技術，文章首先概述了土石壩施工的優缺點，隨後結合相關經驗，從多個方面對土石壩施工技術的工序流程與管理要點開展探討，以提高工程施工的規範性與技術應用的合理性。

關鍵詞：水利水電工程，土石壩施工技術，工序流程

Analysis on application of construction technology

of earth-rock dam in water conservancy

Bilei Wang

Abstract: the technology of earth-rockfill dam is an application of water resources and hydropower engineering construction is relatively common construction technology, this paper summarizes the advantages and disadvantages of earth and rockfill dam construction, then combined with relevant experience, from several aspects of earth and rockfill dam construction technology and key points of management to carry out the process flow, in order to improve the standardization of the construction and the rationality of the application of technology.

Key words: Water conservancy and hydropower project, Construction technology of earth-rock dam, Process flow

1引言

近年來，隨着我國經濟的快速發展與進步，我國政府加大了對於水利水電工程的投資建設力度，有效的促進了我國水利水電行業的發展與進步。在水利水電工程項目施工的過程中，土石壩施工技術是一種較爲常見的施工技術，因此在全國範圍內得到了極爲廣泛的的應用。

土石壩指的是採取拋填和碾壓等方法將施工場地的石料和土料堆築而成的擋水壩[1]。土石壩施工過程中，施工人員需要嚴格按照施工要求進行施工，並加強土石壩的施工質量管理，以獲取更高社會效益和經濟效益，爲水利水電行業的發展提供支持。對土石壩施工技術進行詳細的分析，有利於施工團隊更加合理的選取施工方案，具有重要的現實意義，所以文章對水利水電工程中的土石壩施工技術進行了研究。

2土石壩工程施工技術的特點

2.1土石壩施工技術的優點

2.1.1施工成本低

土石壩主要用到的材料是土體和礫石，所以在土石壩的施工進程中，施工原料主要在施工地採集而得，相較於混凝土施工節省了大量的原材料購買成本。此外，由於就地採集原材料，避免了大型施工中原材料的運輸而產生的巨大成本，是經濟效益較高的技術方案[2]。

2.1.2工程技術簡單

土石壩施工技術僅包含原料採集、壩基處理、石料拋填及固定等，施工中無精度或難度較高的步驟，且原料地的選取與採集方式的選擇均由施工設計人員控制[3]。因此，在土石壩的技術施工進程中，相較於其他施工技術，施工單位不必僱傭大量的技術型人員，可節省工程建設的用人成本。

2.1.3維修和改建較方便

從施工技術上進行分析，土石壩爲土料、石料等簡單堆積而成，結構較爲簡單，內部受力均勻。後期因環境變化或者工程需求進行擴建時，僅需以現有結構爲基礎向上或者兩側繼續延伸，土石壩整體施工質量依舊可以得到保證[4]。此外，如工程需要對壩體進行局部的改造，其穩定性也不會受到較大的影響。

2.1.4施工時間較短

土石壩施工技術因其就地採集原料的特點，常無需大量的前期準備工作。同時，施工技術決定了壩體中無法進行復雜的結構設計，在土石壩施工中，大型機械設備可以貫穿工程的始終，工程時間相較於混凝土等其它施工方案有明顯的優勢[5]。

2.2土石壩施工技術的缺點。

2.2.1容易變形

土石壩主要使用的材料是土體，在施工的時候如果壓實的工作沒有做好，那麼在後期就很容易會出現變形的問題。土石料之間利用自身粘性和擠壓力形成一個整體，在受到水流衝擊和長期浸泡影響後，可能會影響到壩身的穩定性。因此，土石壩在使用一定年限後，需要投入一定的人力、物力和財力進行維護，增加了成本支出。

2.2.2容易受到環境的影響

土石壩會受到材料方面因素的影響，許多土料爲粘性物質，在溢洪道施工過程中容易受到氣候、溼度等因素的干擾影響，可能會對工程質量造成負面影響：如在投入使用的過程中周圍環境潮溼，土石壩在吸水之後就容易發生形變[6]。

2.2.3壩身不能溢流

和其他的壩體不同的是，土石壩是一個有機的整體，它是不可分割的，主要的任務就是儲水，不能夠進行壩體的泄洪。爲了滿足水利水電工程泄洪的需要，在施工過程中需要專門修建溢洪道。

2.2.4容易沉陷

土石壩由於自重較大，受到各種因素的影響後相較其他壩更易發生沉陷，對壩體的穩定性產生不利的影響。

3水利水電工程中土石壩的施工技術

3.1施工前做好相關準備工作

施工質量以施工前的準備工作爲保證，一方面應對施工進度及工期安排合理，對土石壩施工過程中可能產生的變化影響施工效率的程度進行充分考慮。另一方面是應合理規劃空間佈局，提前勘察施工現場附近的地質、環境及地形等情況，使建築材料、施工設備的具體位置最合理，在協同工作、運輸等與施工現場有關的方面做好，避免浪費過多時間。第三方面是應對施工現場加強監控，使施工現場中的不合理情況得到及時發現，並分析以上具體情況，提出相應措施進行修正，進而使施工的順利開展得到有效保證。

3.2土石方施工質量控制

首先，工程隊伍要做好技術交底。由於水電水利工程的內容較多、施工週期也較長，所以往往需要多個施工隊伍共同助力完成工程，因此在各項工作的交接過程之中，要做好技術交底的相關任務，尤其是作爲基礎性環節的土石方施工，更需要明確各項參數，以此夯實其他施工的進行基礎[7]。

其次，由於土石方工程需要大量的施工人員共同進行，所以普遍工人的文化素質水平相對較低，這就需求施工隊伍對其加強教育培訓工作，確保明確的施工方案與技術條件，做好安全規範的普及工作，使其能夠又快又好地落實相關工作。

最後，施工隊伍內部還需要做好嚴格的檢查工作。施工隊伍應當專門組建一支監察隊伍，其中人員必須包括工程技術人員、擁有多年實踐經驗的員工，採用定期檢查與不定期抽查的方式展開監管工作，從根本上保證施工的安全性與施工質量。

3.3土石壩築壩施工材料

實際施工時，對施工材料的合理把控非常重要，只有這樣纔能有效提高水利水電工程的施工質量，同時保證工程施工進度。爲了達到嚴格控制施工材料的目的，實際施工前需要根據具體的施工標準，合理地選擇施工材料挖掘場地，只有保證該位置具有足夠的、性質優良的施工材料，才能保證整個水利水電項目施工順利、有序進行。

土石壩是由土和石料組成的，是土石壩的基本施工材料。土石壩的施工對施工材料有着相當嚴格的要求，首先對土料的質量有相當嚴格的要求，除了含有大量有機物質和水溶鹽的土料、乾硬性粘土、分散性粘土及軟黏土不能使用以外，一般的土料都可以用來築壩。如果土料中有機鹽的含量過高，則易造成土壩的滲漏和沉降[8～9]，要使土壩不滲漏就要對土料進行透水性實驗，對土料的具體要求是根據施工需求而定的，並使其符合國家相關的檢驗標準。對石料的要求是需要採用抗壓強度高和耐風化的石料，石料的選擇應滿足壩體的穩定性和排水功能等具體要求。

3.4土石壩的填築與壓實

對於土石壩施工來說，土石壩的填築和壓實雖然是最後一個步驟，但是卻非常關鍵。進行石料填築時，首先需要做好鋪土作業，提高作業面的平整性，要對土料進行篩選，把一些體積大的土料進行剔除或粉碎，保證土料的質量。隨後開展平土工作，應用拉線的方式確認平土層的厚度，平土作業需要結合人工平土和機械平土兩種方式共同進行。原因在於，人工平土作業靈活性較高但是效率較低，而機械平土施工雖然靈活性較差但是施工效率較高，兩種平土方法配合應用，不僅保證了平土靈活性，還保證了平土的效率[10]。鋪料時必須要使用平行的作業方式，使各種輔料的填築均勻的上升，不能出現明顯的高低差。土料的填築要按順序逐一進行，一般的鋪築方法採用倒退法，具體的施工中，施工單位應派專人進行現場監督和指揮，使各車之間有序的進行傾卸，使土料均勻平整的鋪倒在施工現場。最後就是土石壩壓實作業，土石壩壓實效果會直接對整個土石壩工程的穩定性產生影響，所以做好土石壩的壓實工作非常重要。要對土石壩分層碾壓，在施工時我們要嚴格按照要求進行逐層壓實避免發生漏壓與過壓[11]，使土石料的壓實密度均勻。壓實作業需要應用到的設備爲碾壓機，在實際操作過程中，爲了避免漏壓的現象發生，需要不間斷地進行碾壓，同時注意處理好碾壓接縫。

3.5冬、雨季做好各項施工工作

土石壩在冬季施工時，因降低氣溫，土石料易發生凍結現象，使施工難度增大，施工企業需根據我國水利施工有關規定採取諸如加熱、保溫等相應防護措施，避免土石料發生凍結。土石壩在雨季施工時，對防雨措施應結合施工情況及方法選擇最爲合適的，若土石壩施工未達到較大的作業面，可採用塑料薄膜、帆布等在下雨前覆蓋好施工區域，進而對穩定有序地施工提供重要保證。

3.6土石料的加工

對土石料的表層進行清理，剔除不合格的土石料材料，再將合格的土石料應用到土石壩施工過程中。實際施工時，因爲土料面積較大，吸水能力較強，土料含水量一旦超出一定的範圍就會對實際的施工效果產生影響，所以需要應用有效的方法降低土料中的含水量，如烘烤或者翻曬等。如果項目有特殊要求，需要適當地提高施工材料的含水量，那麼可以採用加水的方式來實現。

在篩選土石料時，如果超徑石比重較小，可以應用推土機將其清除；若土石料中超徑石比重較大，則可以利用料斗過濾篩選的方法進行篩選清除。另外，高坡下料的方式也可以實現粗細料的分離，從而有效去除大粒徑石料。塊石料不僅可以由現場開採獲得，還可以在開挖建築物時獲得[12]。

3.7砂礫石料與堆石料的開採

自然界中，砂礫石料的分佈較爲廣泛，而且多數都是可以開採的。不同的地區，石料的分佈特點也不同，有的分佈在陸地上，有的分佈在水下，開採時需要根據石料的分佈情況選擇最爲合理的開採方式。

堆石料的開採過程較爲複雜，一般需要應用深孔階梯式的爆破方法進行開採，但爆破開採獲得的石料規格是大小不一的，所以要根據實際施工的需要，對超大徑石料應用潛孔爆破進行處理。

3.8反濾層施工

反濾層填築方法主要分爲3種形式，分別爲削坡體、擋板法和沙鬆坡接觸平起法[13]。其中，沙鬆坡接觸平起法更加適合機械化施工，應用範圍最大，該方法填築強度較高，優勢也十分明顯，主要可以依靠填築強度高來實現反濾料、防滲體和壩殼料平起的填築，可以應用到防滲體的填築。

在進行防滲土料反濾層填築的時候，主要有兩種方式，分別是先土後砂、先砂后土，不管應用哪一種方法進行填築，土和砂之間都會出現交錯的現象，所以反濾層的厚度一定要與相關標準一致，嚴禁出現過度削弱防滲體的情況[14]。反濾層填築結束後，如果條件允許，還可以組織開展一次工程實驗，檢查反濾層的實際工作效果，如果達不到工程標準及時進行修整，確保反濾層的施工質量。

3.9結合部位施工

土石壩施工時，壩體的防滲土料會和岸坡或者周圍的地基相互結合，並且考慮到實際施工會涉及分層填築等方法的應用[15]，需要設置一個縱橫向的接坡和接縫。結合部位的施工是整個壩體施工較爲薄弱的環節，處理工序較爲複雜，所以對施工技術的要求較高，在實際施工中，需要進行嚴格把控，控制好結合部位的施工質量。如果壩體接坡和接縫數量較多，也會對壩體整體填築強度產生影響，特別是會對機械化施工產生較大的影響。因此，針對壩體結合部位的施工，必須採取科學合理的施工技術，同時合理控制接縫或接坡數量，保證壩體施工質量可以滿足具體的設計要求。

4土石壩施工技術發展趨勢

從目前的情況來看，我國現階段的水利工程壩體施工過程當中，因爲土石壩能夠縮短施工的期限，並且有效地促進經濟的發展，所以水利工程當中土石壩施工受到廣泛的歡迎和應用。與此同時，因爲人們的生活水平逐漸提高，對於水利工程施工的要求越來越嚴格，必須保證施工質量，這種情況之下，相關施工單位就應該做好充分的準備工作，選擇科學合理的方法來提高土石壩施工質量。

從另一個角度上來看，近幾年來，我國水利工程土石壩廣泛應用，受到廣泛歡迎，在一定程度上促進了相關技術的發展和更新，在許多新型土石壩建設過程中，對壩體填築料的含水率控制、壓實度、壓實係數等的控制上均採用了新技術新方法[16]，與傳統的施工工藝相比，不僅可以提供質量還可以加快進度，降低施工成本，所以施工單位必須提高土石壩的施工效率，並且縮短週期，才能與時俱進。我國經濟飛速發展，現代科學技術不斷提高，產生了許多種類的新型的施工材料，在今後的發展過程當中，這些新型的施工材料將得到有效應用，解決傳統材料所帶來的一些實際問題[17]。

從總體來看，水利工程土石壩施工技術發展趨勢主要分爲以下三點：

（1）施工更加科學

科學是確保技術得以快速、全面發展的核心基礎，在當前的水利工程土石壩施工當中，先進的科學技術已經得到了廣泛應用。在篩選土石壩填築材料時，伴隨材料科學的逐漸發展，各種新型材料將會一一面世，從而使滲漏等問題得到有效解決。總體而言，土石壩施工的技術必將越來越科學。

（2）快速化施工

當前我國水利工程規模逐年擴大，各種土石壩、拱壩、混凝土重力壩等越來越多的新形式壩體層出不窮，且各自發展也較爲良好。爲了確保部門自身在土石壩施工市場當中具備競爭力，部門應當致力於深入研究土石壩的施工技術，使其施工、結構簡單、易得到建築原料等優勢充分發揮出來，進而使整體施工工期得到進一步縮短。

（3）機械化發展

要想在不對土石壩規模進行改變的基礎上，對施工週期進行縮短、使施工速度逐漸變快，往往需要加強施工的整體強度。因此，在保證整體施工質量不被影響的前提下，爲了使施工整體強度得到全面提升，有關部門應當引進更加先進的作業機械和設備。這些先進作業機械、設備的大量投入，可以幫助有關部門有效減少參與施工的勞動人數，使整體施工成本被科學降低，進而使此項施工機械化、標準化、規範化。

5小結

現如今我國經濟持續快速發展的同時，水利工程已經越來越受到人們的關注，水利水電工程作爲國民基礎設施建設的重要組成部分，在發電、航運、蓄洪、養殖等多個方面發揮了巨大作用。

水利工程中應用土石壩的技術對於工程質量的提高具有着關鍵性的作用，土石壩施工作爲水利水電工程施工中較爲常見的一項技術，它有施工方便和成本低的優點，在水利工程中的應用十分的廣泛。所以，在土石壩施工中，我們需要對各環節的質量都進行嚴格的控制，並採取有效的技術管理措施，杜絕工程質量隱患。只有這樣，土石壩施工的水平才能夠得到不斷的提高，土石壩在水利工程中也就能更好的發揮作用。

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