水利工程土石坝枢纽设计

周焕军 陈建军

【摘要】近年来，我国的水利事业不断发展。本文将从土石坝枢纽设计的特点、施工技术分析、施工质量管理、未来发展趋势等多个方面进行分析探讨，对土石坝枢纽设计提出了合理的看法。

【关键字】水利工程、土石坝

中图分类号：TV 文献标识码： A

前言

在我国水利工程处在十分重要的地位，虽然我国的水利事业发展迅速，但是和发达国家相比还存在很多不足，因此要从土石坝枢纽的特点出发，详细分析其中的问题，加强对土石坝的研究。

土石坝枢纽的特点

水利工程中土石坝具有其它坝型所没有的优点，应用历史也最为悠久。通常情况下土石坝的施工材料均就地取材，能够对施工过程中的各种土石原材料进行充分利用，不仅节省了大量的木材、钢材以及水泥等工程材料，也有效减少了材料运输的费用，从而降低了土石坝的工程成本。另外，土石坝的施工工序较少，施工技术也较为简单，对于组合式机械的快速施工具备一定的便利条件，施工周期相对较短。土石坝的结构相对简单，对于后期的维修、加高或扩建等工程来说非常方便。土石坝坝身的主体材料为土石散粒体，有着较强的变形适应能力。但是土石坝也存在一定的缺点，土石坝的坝顶不具备溢洪功能，需要另设溢洪道; 在土石坝工程中，黏性土料的填筑质量容易受到外界气温、温度等因素的影响; 土石坝也容易存在较多沉陷及不均匀沉陷; 另外土石坝还存在施工导流不便方面的缺点。因此，土石坝施工过程中，质量控制的重点及难点是如何控制和预防渗流问题。

土石坝枢纽工程施工技术分析

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.土石料的开挖运输

土石料的开挖运输是土石坝施工的重要环节。从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，必须全面头筹，根据施工组织设计做到一条龙的施工运输。这些过程都可以综合机械化施工，即由互相互配套的工程机械来完成。实现综合机械化施工对加快土石坝工程建设速度、降低工程建设早教以及提高施工技术水平有着十分重要的作用。

3.坝基与岸坡处理

进行对铺盖地基的和清理时，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，同时应该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。

4.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。

土石料的压实

在土石坝施工过程中，土石料的压实质量是工程的关键。土石料的压实质量与土料的性质、颗粒的组成、含水量以及压实施工等众多因素有关。同时土石料的压实效果还容易受到土料颗粒的直径大小影响，土料的颗粒越细，其空隙比就越大。而土料的含水量是影响压实度的重要因素，土料中含水的矿物分散越大，其压实的难度也就越大，所以一定要控制好土料的含水量及其中含水矿物的含量。

6.合理进行坝面分区

由于土石坝的体型较大，所以需要做好坝面分区工作。通常土石坝的施工工序分为铺料、摊铺、洒水、压实以及质检等。在坝面分区作业过程中，防渗土料的施工应该根据填筑要求以及实际情况，来合理划分。也可根据机械设备及填筑情况来进行及时的调整。

四、土石坝施工的质量技术管理

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l0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。

除此之外，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。

土石坝枢纽设计未来的发展趋势1.优化改进坝体防渗材料 伴随市场经济的飞速发展，科学技术的进步，材料科学也会有较大的发展，新的材料必将取代旧的材料。就土石坝来讲，未来必定会有更多的人去钻研坝体的防渗材料，因此土石坝坝体材料的防渗性能也会得到较大的改进。 2.加快土石坝的施工速度 目前，伴随土石坝的坝工技术的不断改进，混凝土重力坝、拱坝的施工技术不断成熟，同时橡胶坝等新型坝型得到了较多的运用，因此对传统土石坝的选用造成了较大的冲击。传统土石坝因存在着填筑量大、建设时间长的缺点，在目前其所处的境地较为尴尬。但因土石坝具有对地基要求低、对材料利用率高、施工简单等优点，所以在当今要做的就是提高土石坝的施工效率，怎样快速施工成为土石坝未来发展的新方向。 3.投入大型设备 在坝体填筑量一定的条件下，要想减少填筑时间，就需要增大填筑强度。填筑强度能否达到预期的目的，设备的投入是主要的影响因素。大型施工设备的投入必定成为一种发展趋势。伴随大型机具的应用，施工的人数必定会相应减少，施工成本也会显著降低。

结束语

结合本文的分析可知，加强对土石坝的特点和未来发展趋势的分析对于水利工程的发展具有十分重要的意义，因此在今后的研究中，更应该重视土石坝施工的质量管理，做好土石坝的施工工作，促进我国的水利工程稳定发展。

参考文献：

[1] 郭强.水利工程中土石坝的施工技术探讨[J]. 黑龙江水利科技. 2013(08)

[2] 张殿林.浅谈水利工程的施工质量控制[J]. 农村实用科技信息. 2010(05)

[3] 黄少文.公路边坡与土石坝浅述[J]. 广东建材. 2011(03)

李晓娟

【摘要】水利工程中土石坝具有其它坝型所没有的优点，应用历史也最为悠久。但是和发达国家相比还存在很多不足，因此要从土石坝枢纽的特点出发，详细分析其中的问题，加强对土石坝的研究。本文将从土石坝枢纽设计的特点、施工技术分析、施工质量管理、未来发展趋势等多个方面进行分析探讨，对土石坝枢纽设计提出了合理的看法。

【关键字】水利工程、土石坝

中图分类号：TV文献标识码： A

土石坝枢纽的特点

通常情况下土石坝的施工材料均就地取材，能够对施工过程中的各种土石原材料进行充分利用，不仅节省了大量的木材、钢材以及水泥等工程材料，也有效减少了材料运输的费用，从而降低了土石坝的工程成本。另外，土石坝的施工工序较少，施工技术也较为简单，对于组合式机械的快速施工具备一定的便利条件，施工周期相对较短。土石坝的结构相对简单，对于后期的维修、加高或扩建等工程来说非常方便。土石坝坝身的主体材料为土石散粒体，有着较强的变形适应能力。但是土石坝也存在一定的缺点，土石坝的坝顶不具备溢洪功能，需要另设溢洪道; 在土石坝工程中，黏性土料的填筑质量容易受到外界气温、温度等因素的影响; 土石坝也容易存在较多沉陷及不均匀沉陷; 另外土石坝还存在施工导流不便方面的缺点。因此，土石坝施工过程中，质量控制的重点及难点是如何控制和预防渗流问题。

二、土石坝枢纽工程施工技术分析

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.土石料的开挖运输

土石料的开挖运输是土石坝施工的重要环节。从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，必须全面头筹，根据施工组织设计做到一条龙的施工运输。这些过程都可以综合机械化施工，即由互相互配套的工程机械来完成。实现综合机械化施工对加快土石坝工程建设速度、降低工程建设早教以及提高施工技术水平有着十分重要的作用。

3.坝基与岸坡处理

进行对铺盖地基的和清理时，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，同时应该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。

4.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。

土石料的压实

在土石坝施工过程中，土石料的压实质量是工程的关键。土石料的压实质量与土料的性质、颗粒的组成、含水量以及压实施工等众多因素有关。同时土石料的压实效果还容易受到土料颗粒的直径大小影响，土料的颗粒越细，其空隙比就越大。而土料的含水量是影响压实度的重要因素，土料中含水的矿物分散越大，其压实的难度也就越大，所以一定要控制好土料的含水量及其中含水矿物的含量。

6.合理进行坝面分区

由于土石坝的体型较大，所以需要做好坝面分区工作。通常土石坝的施工工序分为铺料、摊铺、洒水、压实以及质检等。在坝面分区作业过程中，防渗土料的施工应该根据填筑要求以及实际情况，来合理划分。也可根据机械设备及填筑情况来进行及时的调整。

三、土石坝施工的质量技术管理

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l0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。

除此之外，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。

四、土石坝枢纽设计未来的发展趋势1.优化改进坝体防渗材料 伴随市场经济的飞速发展，科学技术的进步，材料科学也会有较大的发展，新的材料必将取代旧的材料。就土石坝来讲，未来必定会有更多的人去钻研坝体的防渗材料，因此土石坝坝体材料的防渗性能也会得到较大的改进。 2.加快土石坝的施工速度 目前，伴随土石坝的坝工技术的不断改进，混凝土重力坝、拱坝的施工技术不断成熟，同时橡胶坝等新型坝型得到了较多的运用，因此对传统土石坝的选用造成了较大的冲击。传统土石坝因存在着填筑量大、建设时间长的缺点，在目前其所处的境地较为尴尬。但因土石坝具有对地基要求低、对材料利用率高、施工简单等优点，所以在当今要做的就是提高土石坝的施工效率，怎样快速施工成为土石坝未来发展的新方向。 3.投入大型设备 在坝体填筑量一定的条件下，要想减少填筑时间，就需要增大填筑强度。填筑强度能否达到预期的目的，设备的投入是主要的影响因素。大型施工设备的投入必定成为一种发展趋势。伴随大型机具的应用，施工的人数必定会相应减少，施工成本也会显著降低。

结束语

结合本文的分析可知，在我国水利工程处在十分重要的地位，虽然我国的水利事业发展迅速，但在土石坝的实际施工过程中还存在一定的问题，所在水利工程的研究中，土石坝施工的质量管理问题不能忽视，做好土石坝的施工工作，为我国的水利工程稳定发展奠定基础。

参考文献：

[1] 张殿林.浅谈水利工程的施工质量控制[J]. 农村实用科技信息. 2010(05)

[2]黄少文.公路边坡与土石坝浅述[J]. 广东建材. 2011(03)