水利工程土石坝的施工技术分析

马新明

(贵定县水利局，贵州贵定551300)

水利工程土石坝的施工技术分析

马新明

(贵定县水利局，贵州贵定551300)

随着我国经济发展水平的提高，居民对用电的需求逐渐增大，越来越多的水利工程在热火朝天的进行。水利工程的储水量大，对坝体的质量要求和承压能力也非常高，传统的钢筋混凝土坝体由于体量大，建设周期长，且成本非常高，容易开裂等原因，被大量的土石坝代替，其可以就地取材、施工方便。但是由于其组成原料主要是砂土和砾石等，对施工过程的要求也非常高。文章重点介绍水利工程土石坝的材料选择、施工工艺和质量控制要点。希望能提高人民对土石坝工程的进一步认识。

水利工程;土石坝;材料;质量;技术管理

1 土石坝的概念

土石坝是指用土体、砾石、其他掺和料，经过填筑、排版、压实和后续施工处理后形成的一种形状各异的挡水坝。由于其主要组成原料为土体和砾石，所以称为土石坝［1］。

2 土石坝的优缺点

2.1 土石坝的优点

1)可以就地取材:土石坝的主要原料是土体和砾石，因此可以直接从当地直接就地取材，既可以为当地创造收益，又可以减少从其他区域运输过来，节省时间和运输成本。

2)施工过程快捷:土石坝施工过程简单，且材料可以直接从当地获得，运输时间短，完成后即刻可以投入使用，从时间上更加快捷。

3)方便后期维护:土石坝根据其组成原料的特性，如果在后期使用过程中，发生裂缝或其他问题，可以及时进行处理和更换，并且成本较低。

4)可以有效的根据使用要求进行改造:土石坝可以在需要的时候，随时填筑相同材料进去，进行改造，并能与原坝体有效的结合，便于满足使用需求。

2.2 土石坝的缺点

1)抗变形能力相对较差:由于其组成物质主要是土体和石块，中间含有较多的空隙，且坝身主要为原始土体，其抗变形能力相对较差，同时易引起上部结构的开裂。

2)土石坝不能泄洪:土石坝是一个整体，不能根据水位高低进行泄洪，因此主要是储水功能。

3)周围环境对坝体影响较大:土石坝内含有较多的土体，土体容易吸水、受潮、变形等，如果外界雨水过多或荷载过大，都会导致坝体的变形。

4)容易发生沉陷和变形:由于坝身主要是土体，如果在开始施工的时候，没有分层压实或压实系数不够，都会导致后期的沉降，引起坝体表面的沉陷和变形。

3 土石坝原材料开采和加工的技术要求

3.1 土体原料要求

1)较高的抗渗性:土石坝主要功能是储水，并且坝体是直接与水库中的水接触，对坝体的抗渗性能要求非常高。而土石坝的主要组成原料就是土，因此对原材料的土抗渗性要求同样很高，否则达不到使用要求［2］。

2)含水率低:由于土体吸水性能较高，因此要求原材料中土体本身的含水率较低。

3)密实度高:土石坝是要承受水体强大的浮力和侧向压力的，因此对于其强度要求非常高。

3.2 砾石的选择要求

砾石的粒径要满足要求。过大的不便运输，同时由于其表面积大，外形不规则，很难与其他石料有效搭接和融合，造成较大的空隙;过小则强度达不到要求。通常砾石获取都是从山体总获得，从山体凿出的时候，体量通常都比较大，因此需要对其进行爆破或者采用重锤锤击，将其变成大小合适的粒径。

4 土石料的运输

4.1 运输方案

在选择运输方案的时候，应该根据运输距离的远近、坝体施工顺序的安排、材料的类型、开挖机械设备的不同、施工顺序等因素综合考虑，达到最优的效果。

4.2 机械设备选型的要求

主要有3个方面:

1)开挖和运输设备应该相互配合，便于施工，便于工作效率的提高。

2)各种设备应该机械性能较好，操作灵活，生产效率高。

3)各设备零件应该便于获取，以便发生故障的时候可以及时维修和更换。

5 土石料的加工处理

5.1 土料的处理

从原始区域获得的土体各方面性能很多不满足坝体的需要，因此需要对其进行相应处理，主要控制指标为抗渗性能、含水率、密实度等。根据这些需求，经常需要对其进行翻晒、压实、或掺入其他掺和料来改善性能指标，以满足建设的需求。

5.2 石料的处理

通常采取锤击和爆破的方式，达到需要的粒径要求。

6 材料堆场的布置要求

布置要求有:①应该将土料和石块分开堆放，严禁堆在一起，影响各方面性能;②应该根据土石坝施工的先后顺序和施工安排，来选择堆放的位置和高度，以便于在最近的距离、最快的速度获得需要的材料。

7 坝基的处理要求

1)应该将坝基上原有的树木、植物、垃圾和其他构筑物全部清理干净，为后续工程的进行提供完整干净的工作面。

2)应该探测清楚基坝的土质分布情况，探测出是否有软弱土层和溶洞等不利地质条件。

3)在原有的水塘和洼地等地区，应该将水抽排干净，清理出内部的淤泥，有必要的时候需要进行换填，提高其整体承载力。

8 土石料的填筑要求

1)土石坝施工过程中工作面比较狭窄、机械设备和现场材料繁杂、甚至可能有多工序在同时施工，因此在施工之前一定要做好施工组织设计，尽量选用流水施工作业的方式，达到机械设备、材料、人工的最优配置，防止窝工和相互影响。

2)材料填筑的顺序，应该先砂后土再石块的顺序，可以优先做好基层工作的处理，防止大的石块对基础的扰动，造成大量的缝隙，形成孔洞。

3)土方应分层碾压:坝体基础为土方，坝身的承载力决定了整体土石坝的抗压能力和结构稳定性。在土方堆载很高的情况下，必须采取分层碾压，碾压的机具和压力值必须事先做好相应方案的预测。在碾压完成后，要做好压载实验，在数据满足设计要求后，才可以进行下一层土方的铺筑。

9 土石坝施工质量管控要点

1)原材料的选择:土体的各方面性能和石块的粒径大小是整个原材料控制的关键。

2)坝体施工之前要做好地质的勘探工作，要根据坝体的高度和承载力要求，制定方案进行专项处理，达到预期值后再进行坝体的施工。

3)施工时间的选择:由于土石坝大量成分为土体，而土体对温度的变形较大，如果在冬季施工的时候，会形成低温冻结土，形成虚假的凝固状态。待温度升高的时候会松散开，造成土体体积的压缩和变形。正是基于这些要求，所以在冬季和雨季的时候，都不宜进行土石坝的土体填筑施工。

4)在后期使用过程中，要加强维护和监测。

［1］李芳敏，刘海秋.浅谈土石坝的施工［J］.中小企业管理与科技:上旬刊，2010(06):192.

［2］苗树英.中国高土石坝施工技术进步综述［J］.水利水电施工，2011(01):8－12.

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1007－7596(2014)07－0160－02

2013－10－28

马新明(1964－)，男，贵州贵定人，工程师，从事水利工程建设管理。