关于土石坝填筑施工技术和质量控制的探讨

甄健强

摘要：土石坝是目前应用最广泛的坝型，其突出的优点是就地取材，适应地形能力强。土石坝有多种坝型，应用最多的是碾压土石坝。本文根据实例对碾压土石坝的填筑施工技术和质量控制作以下详细探讨。

关键词：土石坝；填筑技术；探讨

前言

土石坝是历史最悠久的坝型，也是目前世界上应用最广泛的坝型。土石坝的突出优点是就地取材，可以利用各种开挖料，且对地形变化的适应能力很强。土石坝按照施工方法分成碾压式坝、充填式坝、水中填土坝及定向爆破堆石坝等坝型，但应用最多的还是碾压式的土石坝。碾压土石坝又可分成均质土石坝和组合式土石坝（防渗体分区坝）。前者主要是一种防渗材料，一般是粘土或者掺合料。后者坝体结构中有坝壳和防渗体，渗透系数大的材料，如砾石、砂等构成坝壳；渗透系数很小的材料用作防渗体，如粘土心墙、粘土斜墙、钢筋混凝土心墙、钢筋混凝土面板、沥青混凝土面板或斜墙等。

工程概况：

大山塘水库位于广东省恩平市良西镇境内，坝址位于良西镇那湾居委会谷西自然村的西面，距恩平市人民政府所在地恩城20km，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合利用的小）型水库。

一、坝基处理技术

1.1 坝基处理的原则

坝基开挖要按照设计和规范的要求进行，通过清理坝基地表覆盖层和风化破碎的岩石，使大坝建筑在坚实的地基上。

⒈开挖的次序由上至下、先挖岸坡后挖河床。坝肩岸坡的开挖要在填筑前完成，如对高坝开挖有困难，应按施工时间分段，避免出现边填筑边开挖的现象。

⒉施工程序受导流方式以及坝区地形的制约，施工程序应与导流方式协调。

⒊要充分考虑施工场地条件，合理安排工期和施工机械设备。

⒋坝基开挖料应考虑坝体回填问题，并选择好填筑部位，尽量做到开挖和填筑同时进行；开挖料不能直接上坝填筑时，应安排好卸料点，临时堆放点不应影响现场施工。

⒌要严格控制防渗体地基处理质量。

⒍充分研究水文气象条件对开挖施工的影响。

1.2坝基处理技术

⒈清理坝基与岸坡表层的淤泥、细砂、粉土、腐植土、泥炭等覆盖物；清除坝基、岸坡与铺盖地基上的杂草、树根、乱石、坟墓和各种构筑物；彻底处理坝区范围内的泉眼、水井、洞穴、地道及平洞、竖井、试坑、勘探孔等。

⒉开挖土质坝基与岸坡，尽量使用推土机、铲运机、挖掘机等机械施工；开挖岩石坝基与岸坡，应采取小型爆破和预裂爆破的方式。

⒊当坝基与岸坡开挖后不能及时回填，而裸露的岩石或土壤易受风化影响时，应采取恰当的保护措施，留保护层，或喷水泥浆或混凝土保护。

⒋处理防渗体、反滤层和均质坝体岩坡时要挖成设计要求的平顺的斜面，不能有台阶、急剧变化的坡段，更不允许有反坡。非粘性土料坝壳的岩石坡也不能有反坡。同时灌浆封闭基岩表面的节理、裂隙，以防止渗水冲蚀防渗体。当开挖局部凹坑、反坡与不平顺的岩面不经济时，可用混凝土灌浆填平；开挖断层、构造破碎带时，挖除一定深度的充填物后用混凝土灌浆处理；处理岩石节理、裂隙应视裂缝的宽度、块体大小及坝的高低等实际状况而定。

1.3壩基质量控制要点

⒈坝基处理时，严格按照相关设计和规范要求进行质量控制。

⒉砌筑前按《碾压式土石坝施工规范》相关规定对坝基进行检查。

二、坝体填筑技术

2.1 坝面作业方式

坝面作业组织是土石坝填筑的核心，对保证施工质量、加快施工进度及降低施工成本，都有重要的作用。按照施工的方法、条件以及土石料性的差异，坝面作业可分为铺料、整平、压实、质检四道工序。为了提高施工效率，避免各工序间干扰，应组织流水作业，将坝面划分为若干个工作段或工作面。垂直坝轴流水一般用于大坝底部或较宽的心墙施工；平行坝轴流水适用于大坝顶部或较窄的心墙；交叉流水多用于心墙面积较大，长宽相差不大的场合。

目前土石坝土石料装卸多使用自卸汽车，按照汽车进出场的卸料方式又分成进占法、后退法和综合法三种方式，使用进占法施工坝面平整，有利于汽车运输，铺料厚度较容易控制，但层厚不宜过大，一般0.6m以内；后退法可以避免粗细料分离，多用于砂砾料及坝壳砾质土，但不利于推土机工作，层厚一般在1m内；综合法可以铺填层厚1～2m的堆石料，能够改善粗细料分离现象。

2.2 坝体填筑

2.2.1 防渗体施工

前面已经提及，防渗体有心墙（包括斜心墙）、斜墙两种形式，填筑材料主要包括粘性土、砾质土、风化料和掺合料，一般要求碾压后渗透系数不大于1×10cm/s（均质坝防渗土渗透系数不大于1×10cm/s）的土。

防渗体包括基本作业和辅助作业，基本作业为铺料、整平、压实和质检；辅助作业是洒水、刨毛、清理坝面与处理接缝等。

⒈防渗体填筑的原则

2心墙应与反滤料、相邻坝壳料平起填筑，跨缝碾压，并采用先填反滤料后填土料的方法施工。

⑵斜墙既可与下游反滤料、相邻坝壳料平起填筑，也可在坝壳料后面填筑，但须考虑场地问题，筑好的坝壳料要削坡后才能进行下道工序。

⑶填筑一层土料的作业时间应控制合理，一般在一个班的时间内完成。

⒉铺料。应沿坝轴线铺筑，采用自卸汽车卸料，推土机平料，汽车进场方式采取进占法。施工时应控制铺土厚度和保证坝面平整。在坝面上适当距离设专用道口，以防止汽车穿越反滤层时将反滤料带入防渗体内。在上下游边坡铺料时应预留1m的富裕宽度，以保证设计断面要求。

⒊整平。按设计厚度分层整平，采用拉线控制土层厚度。推土机整平粘土心墙坝或粘土斜墙坝时铺筑面应向上游倾斜坡度1～2°，均质坝可铺成龟背样子分别向上下游倾斜坡度1～2°，以利施工期间雨水顺利排走。

⒋压实。用钎插检查厚度符合设计要求后即可压实操作。碾压机械有羊足碾、气胎碾、凸块振动碾等。碾压时用拖拉机拖带碾轮碾压。碾压的方向应当平行于坝轴线方向，碾压的方式有进退错距法、转圈套压法，一般多使用进退错距法，转圈套压法需要坝面面积较大。碾压次数必须严格控制，避免漏压或者过压，对发生剪切破坏的“弹簧土”，必须全部清除，重新铺筑压实。要分段碾压，垂直碾压方向的搭接宽度不小于0.3～0.5m，顺碾压方向的搭接宽度不小于1.0～1.5m。特殊部位，如防渗体截水槽内或与岸坡结合部，采用小型夯实机夯实。

⒌洒水与刨毛。土料太干的时候就需要洒水，一般在料场进行。当土料仅是稍干时，可以在坝面加水，铺土时加水量1/3，铺好后再加余下2/3；洒水后要停歇一段时间再碾压，以便水分有时间均匀分布。土料太湿时需要干燥，使用犁或耙翻松土晾晒。当汽车或碾压机具压实后土料表面形成光面时需要刨毛，以保证前后土层结合良好；刨毛使用松土器或刨毛耙齿等。

⒍结合部位铺填。⑴铺填坝体与岸坡接缝部位时，应将表层松土铲除至压实土层，并控制岸坡比不超过1：3；坡面刨毛后水分合适时铺填新土压实[3]。⑵与混凝土结合部处理时先清除混凝土表面的乳皮、粉尘等杂物，然后洒水润湿涂刷浓泥浆，边刷边铺土边夯实。⑶与坝基结合部位，要使用薄層、轻碾的方法，不能使用重型设备。

2.2.2 反滤层施工

反滤层、垫层、过渡层等方量不多，要求严格，铺料时不能分离，一般反滤层要与坝壳料平起上升，铺料时以机械辅以人工进行。平起法根据防渗体、反滤层填筑的次序、搭接方式又可分为先砂后土法、先土后砂法、土砂平起法等。

先土后砂法是先铺2～3层土料，压实边缘留出30～50cm松土带，再铺反滤料与土料平齐，骑缝碾压。先砂后土法先以反滤料筑一小堤，再填2～3层土料与反滤料平齐，压实接缝带。由于土砂之间不可避免地出现犬牙交错现象，因而要注意反滤料的厚度不应影响防渗体断面，也不能伸入到心墙内。

2.2.3填筑质量控制

土料填筑主要控制铺土厚度、坝体土方培厚加固，坝体填筑土料选用与原坝体填筑土性质相同的土料，培厚土料的透水性应略大于原坝体，渗透系数为5×10-4～1×10-3cm/s，具体根据现场试验确定，坝体填筑压实度不小于0.96。坝体填筑含水率与最优含水率的允许偏差为±3%。

填土块度、土料含水率、压实干密度等，需要经常抽查检测；还要检查坝体表面裂缝、坍塌、滑坡等现象；检查坝基有无管漏、流土等；检查护坡有无翻起、松动等现象。检查发现较严重问题，要加强检查和采取措施。检查时要记录、归档，必要时向上级部门汇报。

三结语

土石坝填筑的质量取决于整个施工过程中细节的把控，因此需要严格按照设计标准、施工规范和技术要求进行施工，对质量问题以预防为主，把困难和问题考虑到前面；对已经出现的问题，采取有针对性的措施加以解决，以保证大坝质量与安全。

参考文献：

[1]本书编委会. 水利水电施工工程师手册[M]. 北京：中科多媒体电子出版社，2003.

[2]杨超. 论中小型水库土坝填筑施工技术[J]. 城市建设，2010.

[3]王德彬. 直岗拉卡水电站左岸土石坝填筑工程施工方法[J]. 甘肃水利水电技术，2010.