水利工程土石坝施工技术探讨

□李东飞（葛洲坝新疆工程局有限公司）

1.土石坝的优缺点

1.1 土石坝的优点

土石坝有着许多其他坝型没有的优点，是水利工程建设中最为历史悠久的坝型。土石坝施工过程中的材料一般情况下是就地取材，充分利用在施工过程中的各种土石为主要原材料，充分节省木材、钢材、水泥等施工材料，减少施工过程中所用的远途运输费用，降低土石坝工程的施工成本。土石坝的工序少，施工技术简单，便于组合机械快速施工，施工周期较短。土石坝有着相对简单的结构，更加利于后期的维修、加高及扩建。由于水利工程的特点，土石坝有较强的适应变形性能，坝身是土石散粒体结构。

1.2 土石坝的缺点

但是土石坝也有着一定的缺点，例如：土石坝的坝顶不具有溢洪功能，一般情况下要另外设溢洪道；粘性土料的填筑受外界温度、水分等气候影响较大；较多沉陷及不均匀沉陷；施工导流方面较为不便。如何控制和预防渗流已成为土石坝工程建设中最主要的工作之一，渗流是土石坝施工建设中最大的危害。

2.水利工程土石坝施工技术分析

2.1 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，必须高度重视料场的合理规划和使用。在土石坝施工过程中对料场的规划与使用直接关系着施工的质量和进度和工程投资，必须做好料场的时间规划和空间规划。

科学合理的规划布置料场，首先要合理选择料场位置和高程，并进行合理的布置做好空间规划布置；其次是全面把握土石坝施工材料的产状、储量、埋深、地质成因以及各种物理力学指标，切实做好土石坝施工材料现场的合理质与量规划布置；再就是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。总而言之，要做好水利工程土石坝料场的规划布置工作，土石坝施工料场的总储量要确保能够满足坝体总方量的需求，而且应满足施工过程中各个阶段施工上坝强度的最大要求，做到发挥土石料的最大功能作用。

2.2 土石料的加工

加工土石料的粘土颗粒小，表面积大，亲水性较强，水对土料工程性能影响大。因此，要求对土石坝施工所用的土石料含水率进行合理掌握与控制，保证合格料在填筑压实时含水率在最优含水率±2%左右。将烘烤、掺料、翻晒、自然蒸发等多种方法运用到土石料的挖装运卸中，以降低土石料的含水量；或是通过在土石料场加水，对土石料的料堆添加水，采取加水的方法在土石坝开挖、装料、运输过程中提高土石料的含水量。

土石坝石料从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等土石坝施工的各项工序的进行应严格运用相互配套的的工程机械来完成。在大、中型水利工程土石坝的施工建设过程中，尤其是在高土石坝的施工过程中，运用现代化的水利工程土石坝施工技术和先进的机械化水平，加快水利工程土石坝的建设速度，实现现代化综合高技术、高水平机械施工，保证水利工程土石坝施工质量。

2.3 坝基与岸坡处理

进行对坝基、岸坡和铺盖地基的清理时，应将坝基、岸坡及铺盖地基上面的树木、草皮、树根、乱石以及各种构筑物等等全部清除干净，并认真做好水井、泉眼、地道和洞穴等的处理。坡面及局部松散浮渣采用人工清理的方法进行清理，在粘上心墙范围内回填低标号混凝土，其他低洼部位分层回填新鲜石渣。用机械清理与人工清理互相配合的清理方式，将水塘、洼地、深槽等全部彻底清理干净，再分层将其进行回填压实，碾压整个土质坝基填筑，达到足够的夯实程度。

2.4 压实土料

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主力(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。土料自身的性质，颗粒组成情况、含水量大小以及压实功能等密切关系着土料压实特性。压实效果受到土料颗粒粗细组成的影响，颗粒愈细，空隙比就愈大，所以含水量矿物分散度越大，压实难度就越大。土料的含水量是影响压实效果的重要因素之一。非粘性土的粘结力小，摩擦力大，具有较小的压缩性，但透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。

2.5 填筑施工

土石坝坝面作业的特点是工种多，工作面狭窄，工序多，机械设备多等，要合理、稳定的进行填筑施工需要具备、制定完善的施工组织详细规划。土石坝的坝面作业一般采用流水线的施工方式进行施工，可以有效避免因坝面作业特点对坝面施工过程的打扰，以切实保障工程的施工进度。为加快施工进度及控制边界，在防渗土料与反滤过渡料的填筑关系上，一般均采用先砂后土的施工顺序。土石坝在施工过程中的堆石体填筑可以应用自卸汽车后退法或进占法卸料，利用推土机将其摊平。后退法的优点是汽车可在压平的坝面上行驶，减轻轮胎磨损；缺点是推土机摊平工作量大，且影响施工进度。后退法可以在一定程度上减轻料物的分离，多用于垫层料的摊铺。可以在压实厚度大时采用混合法进行卸料施工，先用后退法卸料呈分散堆状，再用进占法卸料铺平，进而减轻料物的分离。

3.水利工程土石坝施工质量的管理控制

要切实对坝体基础进行清理处理，将树木、草皮、树根、乱石、坟墓以及各种构筑物全部清除，并认真做好水井、泉眼、地道和洞穴等各个方面的处理。在完成基础处理工作后，才能实施填筑施工，使土石坝具有足够的承载力；对于在覆盖层较深的地方修建工程，基础处理的工程量比较大，应根据具体需要采用振冲、防渗墙、固结灌浆、帷幕灌浆等方式对地基进行综合性处理，达到夯实坝体地基，满足一定的承载和防渗要求的目标。夯实坝体地基寒冷地区，一般日平均气温低于负10 摄氏度时，不宜填筑土料。当日平均气温低于0 摄氏度时，粘性土料按低温季节施工。水利工程土石坝中的面板堆石坝堆石体的压实参数、碾重、铺层厚和碾压遍数必须经过碾压实验加以确定，设计压实干密度、石质、填料形状、尺寸和级配等因素与其所取的值有密切关联，在不同的实验中，应该以优化参数作为质量控制的最好依据。

水利工程的土石坝施工质量非常容易受到季节性水文气象的影响，因此必须高度重视水文气象对施工进度的影响。由于冬季气候条件差，在低温状态下会使土体冻结，不利于进行压实。冬季施工处理不好，将使土体产生渗漏或塑流滑动，需要采取积极措施，才能进行填筑。在多雨季节进行施工，对土料的含水量影响很大，严重制约着水利工程土石坝石料的填筑，施工强度也会受到较大的影响，一般的泥结碎石路面，当遇雨水侵泡时，路面容易破坏，土石坝防渗体土料，在雨季施工应实行“避开、适应和保护”的总原则。

必须对坝面进行合理的分区，确保填筑工作施工顺利完成。要做到：严格按照填筑工序进行作业；进行防渗土料的选择和施工应根据填筑的具体情况需要，并合理地根据实际需要情况来进行划分填筑区域，适时对机械设备和填筑情况等进行必要的调整；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，绝对不能因为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。

4.结语

随着社会的快速发展和科学技术的进步，土石坝施工技术被广泛的运用到水利工程建设中。土石坝的施工涉及到水利工程的多个方面的质量及效益，关系着现代水利工程的应用发展建设，应不断引进、借鉴国外先进的施工技术，加强自身的研究和创新，努力提高水利工程土石坝施工技术，促进水利工程土石坝的建设发展。在土石坝的施工过程中，应按现代技术精心设计、严格施工的土石坝，详细参照有关规章规定的具体内容，采用科学合理的施工方法与技术，使土石坝施工更加的安全高效、可靠持久。随着大型高效机械化设备的采用，施工成本的降低，坝体防渗材料和结构的优化改进，土石坝的发展将会得到更新、更好的发展机遇和空间。