水利工程中土石坝施工初探

严小玲

【摘 要】 随着大型高效施工机械的采用，坝体防渗结构和材料的改进，使施工人数的大量减少，施工工期的进一步缩短以及施工费用的显著降低等，为土石坝的发展开辟了广阔前景。鉴于此，文章从土石坝施工技术的概述入手，分析了不断完善该施工技术的对策，促进水利施工的顺利建成。

【关键词】 水利施工；土石坝技术；质量控制；险情处理

1、土石坝施工技术概述

在我国当前的水利水电建设过程中，作为主要坝型的土石坝在已经建设完成的高坝中占据着重要的比率。特别是从上世纪90年代开始，正在建设以及代建的土石坝数量及规模不断增多，大规模的建设中，土石坝施工技术得到了广泛的运用和发展。更重要的是伴随着大型工程建设机械的使用，对于土石坝施工建设时一种有效的推动。在水利工程建设过程中，除了土石坝施工技术外，沥青混凝土面板堆石坝、混凝土面板堆石坝和心墙土石坝也都有着较为明显的特点，如工程造价相对较低、工程施工的工期较短，在水利建设行业中取得了广泛的关注和重视。虽然现如今与发达国家相比较而言，我国水利建设中土石坝施工技术还不是很完善，与其相比差距还很大，但是我们坚信在未来我国的水利建设中土石坝技术必将会友更为深远和长足的进步。

2、料场规划

土石坝施工中，料场的合理规划和使用，是土石坝施工中的关键技术之一，它不仅关系到坝体的施工质量、工期和工程造价，甚至还会影响到周围的农林业生产。

施工前，应配合施工组织设计，对各类料场作进一步的勘探和总体规划、分期开采计划。使各种坝料有计划、有次序地开采出来，以满足坝体施工的要求。

选用料场材料的物理力学性质，应满足坝体设计施工质量要求，勘探中的可供开采量不少于设计需要量的2倍。在储量集中繁荣主要料区，布置大型开采设备，避免经常性的转移；保留一定的备用料场（为主要料场总储量的20%～30%）和近料场，作为坝体合龙以及抢筑拦洪高程用。在料场的使用时间及程序上，应考虑施工期河水位的变化及施工导流使上游水位抬高的影响。供料规划上要近料、上游易淹料先用；远料，下游不淹料后用。含水量高料场夏季用；含水量低料场雨季用。施工强度高时利用近料，强度低时利用远料，平衡运输强度，避免窝工。对料场高程与相应的填筑部位，应选择恰当，布置合理，有利于重车下坡。作到就近取料，低料低用，高料高用；避免上下游料过坝的交叉运输，减少干扰。

充分合理地利用开挖弃渣料，对降低工程造价和保证施工质量具有重要的意义。作到弃渣无隐患，不影响环保。在料场规划中应考虑到挖、填各种坝料的综合平衡，作好土石方的调度规划，合理用料。料场的覆盖剥离层薄，有效料层厚，便于开采，获得率高。减少料物堆存、倒运，作好料场的防洪、排水、防止料物污染和分离。不占或少占农业耕地，作到占地还地、占田还田。

总之，在料场的规划和开采，考虑的因素很多而且又很灵活。对拟定的规划、供料方案，在施工中不合适的即使进行调整，以取得最佳的技术经济效果。

3、水利施工中土石坝施工技术优缺点

水利建设中土石坝技术运用最为显著的一个特点就是很方便地获取原材料，经常可以因地制宜采取土料和石材进行堆筑，并且该技术在运用中对于原材料的要求并不是很高，建设过程中对于木材、钢材等要求也并不是很多，对于运输成本是一种有效的节约，施工的工序相对简单。在维修和扩建过程中对地基的要求也不是很高，这主要是土石是散粒体，有着很强的适应力。

分析土石坝技术的不足之处，最主要是由于土石之间的粘聚力相对较小，坚固性不够，所以一旦发生较大的水利灾害或者洪涝灾害，很容易就被冲垮了。受到外界温度的影响，很容易减轻其勃性，长期受到雨水的冲刷，土石就很容易形成淤泥，清理起来的难度也较大。另外由于土石坝自身结构的限制，所以也不能溢流，导流效果并不是很好。再者，自然条件等因素的影响，水利工程工期很容易遭到延误，需要经常进行维护，造成管理费用无形增加。

4、水利施工中土石坝施工围堰施工原则

在水利水电工程建设过程中围堰比较常见，为了取得更好的施工质量，在施工建设过程中务必遵守施工原则，首先就是围堰的构筑要稳定，保障其牢固性，并有效发挥围堰的挡水功能，为水利施工提供便捷的条件，施工中应当注意渗漏锈蚀或者沉降塌陷状况的发生。如果对这些问题未加注意，就很可能会对后续的施工产生不利的影响。其次，围堰施工务必坚持科学性，作为一种临时的围护结构，围堰在最终还是会被拆除的，所以在搭建时务必本着简单的施工原则，设计时不能过于复杂，但是还必须满足其科学性，保障在施工过程中的安全性。最后就是必须保障经济性和质量。围堰施工也是需要耗费很大的成本的，围堰建设的最终质量直接关系到最后的经济利益问题，所以在选择材料和施工设备时，尽可能选择优质材料，否则质量必定得不到保证，后期维修将会越发频繁，施工建设成本将会不断增加。

5、水利施工中土石坝施工技术要点

5.1土石料质量控制

根据土石料的自身特点可以发现，其颗粒较小、勃性较差，因此对于水的依赖性是比较强的。一般来说，合格的土石料中含水量和最佳值之間的偏差是<2%的，控制含水量最常用的办法就是翻晒或者自然蒸发等形式。如果土石料中的含水量过低，小于需求量，可适当予以添加，添加的方式可以通过运输加水或者开挖方式等实现。当前的水利施工早已实现了自动化和机械化，开挖、装卸石料多是通过机械完成的，这在高土石坝中表现尤为明显。但是水利施工的难度较大，大型现代化的施工机械在提高施工作业效率和提升施工技术含量上意义重大。

5.2料场的合理布置

水利施工建设的物质基础就是对料场进行合理的布置，料场布置直接关系到水利施工的整体建筑质量以及工程施工进度和工程成本的消耗。料场的选择位置以及大小必须根据工程规模来确定，进而进行科学合理的规划和适当调整。最重要的前提条件就是料场材料的存储量是能够满足水利施工的需求的，尽可能避免短聊状况的发生，否则很容易造成工期的延误。

5.3处理岸坡与坝基

在清理岸坡和坝基时，应当全部清除干净地基、岸坡以及坝基上的草木、乱石和杂物，并且对于洞穴以及泉眼等部位也要清理干净，将局部的松散浮渣清理完，将新鲜石渣填注入坝体的低洼部位，清理干净深槽以及洼地，并且压實，保障夯实程度最大化。

5.4土石料的压实

土石料压实的好坏直接关系着水利工程土石坝施工的质量，土石坝的稳定性受到土料的粘结、摩擦以及防渗性的影响，土料的密实度越高，土石坝的稳定性就越高。土料颗粒、含水量、压实功能等都会对土石料的压实特性产生影响，土料的颗粒越细小、空间比就会越大，矿物间的分散度就会越大；土料的粘结力和压缩性是成正相关的，透水性大的话很容易将水排出，压实目的则很容易达到。

6、水利工程中土石坝常见问题处理技术

6.1大坝渗水应急抢险措施

大坝发生渗水后以“临水截渗、背水导渗”为抢险原则，常用抢护方法有：临水截渗；背水开沟导渗。抢险材料：土工织物、编织袋、草袋、麻袋、沙石料等。当险情加重，可能发生溃坝时，应及时转移区域内的群众，保障人民生命、财产安全。

6.2坝体裂缝应急抢险措施

对于出现一般的裂缝，应及时降低水库运行水位，裂缝深度在2m以内并停止发展的裂缝，可采用开挖回填法，开挖前应沿裂口灌注少量石灰水，以掌握开挖的范围。挖槽深宽均应超过裂缝0.3～0.5m，长度超出缝端1m。对于较深的裂缝，可采用灌浆法或采取上部开挖回填、下部灌浆的方法处理。灌浆部位的顶部必须保持有2m以上的开挖回填层作为阻浆盖，以防止浆液外喷，回填时预埋灌浆管。

6.3坝体发生管涌、漏洞应急抢险措施

1）漏洞

漏洞险情会使坝身内形成漏水通道，而且库水位越高，通道内的水压力越大。由于坝身土体承受不了高水头的压力，所以土粒就逐渐被流带走，漏洞越冲越大，以致引起坝身塌坍。由此可见，抢护漏洞险情的关键堵塞进水口，使水库的水不再进入漏洞。其次是在下游坝坡漏洞出口处理围井倒滤，以平衡水压力阻滞坝身土粒逸出。但是，在任何情况下，都不允许漏洞出口堵死，否则，只会造成险情更加恶化而导致土坝溃决，这些就是抢护漏洞的原则。抢护的具体方法如下：堵塞漏洞进口，在弄清了洞口情况后，应针对具体情况，采取相应的措施。当洞口较小，周围土质较硬，则可用大小相当的铁锅扣住进口，同时于锅的周围用软草或棉絮等塞紧，随即抛压土袋。如漏洞数量多而口径小，土壤又比较软时，可用棉絮顺坝坡推下去，做成内帮；围井倒滤，就是背水坡洞出口处用土袋围成井，井内依次铺粗砂，砾石、碎石或卵石形成反滤井或用土工布作滤层。围井倒滤的目的，在于把浑水滤为清水，并适当平衡库内水压力，减小流速。这种办法，常用于漏洞的进口难以找到、或者找到了洞口但又不能堵塞的情况，围井的高度，应视漏洞的情况而定，以能达到渗水滤清时为止。至于平衡水压力，在水库的客观条件允许情况下，围井不必与库内水位齐平。围井内填铺反滤层完毕后，在井壁开几个孔，再安上引水管，以便将滤过的清水排出去。

2）管涌

管涌是坝基在较大渗透压力的作用下而产生的险情时，可采用降低内外水头差，减少渗透压力或用滤料导渗等措施。以“反滤导渗，控制涌水、留有渗水出路”为抢护原则。常用方法有：①反滤压盖；②反滤围井；③减压围井；④透水渗

导台。抢险材料：编织袋、沙石料、水桶等。滤水围井，当管涌影响范围不大，抢筑围井的地基较好时，可采用滤水围井处理，方法如下：在管涌口沙环的外围，用土袋围一个不很高的围井，然后用滤料分层铺压，（或用无纺土工织布在围井内壁围一圈，当作滤料，注意土工布的下端要用泥沙压紧压实），其顺序是自下而上分别填筑0.2-0.3m厚的粗砂、砾石、碎石、块石，一般情况可用三级配。滤料最好要清洗，不含杂质，级配应符合要求；围井内的涌水在上部用胶管引排或在围井上部用塑料膜铺垫一个溢流口，让涌水自流；如出现险处水势太猛，第一层粗砂被喷出，可先以碎石或小块石消杀水势，然后用无纺土工织布覆盖按级配填筑；如遇填料下沉，可以继续填砂石料和再铺一层土工布后回填砂石料，直至稳定；若发现井壁渗水，应在原井壁外侧再包以土袋或塑料薄膜，中间填土夯实。蓄水减渗当管，涌险情面积较大，地形适合而附近又有土料或现场存有塑料薄膜时，可在其周围填筑土埂，形成一个池，不让渗水排走，利用池内水位升高，减少内外水头差，控制险情发展。

6.4坝体发生滑坡应急抢险措施

由于坝体填筑质量差或因库水位骤降而引起的滑坡时，在不影响防汛安全的前提下，可在滑坡体上部削坡减载；在可能的滑坡底部位置抛投砂袋、石料进行压重固脚。因坝体渗漏而引起的下游坡滑坡时，一方面在坝体上游坡抛投砂袋、石料堵漏，减少通过坝体的渗量，另一方面在滑坡体的坡面上开沟导渗使滑坡体中积水能够很快排出，挖除滑坡体上部的松软土体，对裂缝上侧陡坎部分进行削坡减载；并及时的填塞裂缝防止雨水入渗扩大险情。当临水坡发生崩塌时，抢护原则为缓流消波，增强堤坝的抗冲能力，可采用土工织物防冲法，先将坡面平整和清理，再将土工膜拼拉后铺在坡面上，土工膜要高出洪水位，四周和中间用平头钉钉牢，如果没有钉可以用块石、土袋压盖。

综上所述，这些运用在实际过程中的工程施工方法已经广为各工程实例中得以采用，特别是对于土石坝施工过程中的工程实践的方法更为大家所观注，其施工的各环节还有待认真的分析及技术的科学研究，进一步加以完善和改进，从而才能让土石坝的施工方法切实地运用到高效的工程实际中，并得以广泛应用。

参考文献：

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