浅析水利工程土坝施工设计

陶会芳

【摘 要】水利工程中的土坝结构，其对复杂地形条件的适应能力较强，因此，水利工程施工中的土坝设计已成为水利工程整体施工设计的重要一环，在水利施工建设中得到普遍应用。我国土坝施工实践较丰富，现阶段各地中小型水利工程建设如火如荼。本文围绕水利工程建设中土坝施工设计，以乡镇小二型土坝设计施工为切入点，对其设计要点加以简单探究。

【关键词】水利工程；土坝施工；要点

水利工程的施工建设是一项系统复杂的工程，需要各个施工环节的紧密配合，作为提高水利工程稳定性，保障水利工程持续运行的重要附属结构，土坝施工在水利工程施工整体过程中占据重要地位[1]。作为水库类型中较小的一种形式，小二型水利工程土坝施工应对施工条件进行全面调查，在此基础上，对坝址、坝型合理选择，以切实保障水利工程功效的全面发挥。

一、水利工程土坝施工的基础条件

（一）施工区域地质状况

水利工程土坝施工开始前，应对施工区域的地质状况加以调查，熟悉坝基施工的地质构造，以对施工方法及措施加以合理选择。针对土坝施工可能出现的情况，施工部门要联合设计、建设及监理部门做好针对性地预防，制定相应的措施方案，避免盲目施工引起的工程损失。

（二）施工区域气象环境

水利工程土坝施工前，还应对施工区域的气象环境加以观测，统计该区域的气温变化情况及降水量分布情况，以此保障土坝施工不受气候环境因素破坏。在将气象环境综合考虑后，再制定相应的施工方案及进度规划。一般而言，水利工程较宜在春季及秋季施工，一方面此时土质中含水量不高，另一方面气温变化指数不大，有助于土坝施工及碾压环节的实施。

二、以水利工程小二型土坝施工施工为例，探究其设计流程

小二型水库土坝是保障乡镇地区农业灌溉及日常用水的重要基础水利工程，同时兼具了防洪及发电等任务，在其施工设计上，应注重做好以下两个方面：

（一）坝址选择

小二型土坝在选址设计上应考虑以下几个要点：首先，选择山体较为雄阔的區域作为土坝坝肩，选择水流高低落差数值较大的区域为坝体，施工区域应具备盆洼地结构特征，以便于进行储水及截水。作为水库库区来讲，应将其设置在河谷宽阔的区域，一方面增加库容，另一方面可以节省施工成本。

其次，在小二型土坝设计中，其坝址所处的地质状况以向斜地形为佳，因此，要重点对坝址的岩层构造、岩性状况、土壤情况、基础地基等加以考察，避免引发土坝渗漏。此外，坝址应远离石灰岩密集及地震灾害频发区域，避免因地质原因诱发安全隐患。

第三，小二型土坝选址还要对坝址的集水条件，如降水量、地下水储量、水质条件等加以仔细勘察，保障水库的储水量满足乡镇生产生活用水需求。

（二）坝型选择

乡镇小二型土坝施工设计在坝型选择上，要结合坝址选址及工程要求，对各坝型方案加以优化对比。一般而言，有以下几种坝型设计方案：

1.土石坝。土石坝在施工原料上主要选取土、石及其混料，采用就地填抛及压实工艺即可，施工较为简便。土石坝中的钢筋砼结构的坝型在乡镇小二型土坝施工中较为常用，需要注意的是，采取这一坝型结构时，要保障土坝趾板位于抗腐蚀、坚硬、抗风化、适宜灌浆施工的基岩。

2.重力坝。重力坝以浆砌石及混凝土作为基本原料，采用碾压工艺施工，具有安全耐久的特征，但要注重施工温度的控制，在施工材料上，如水泥原料，用量较多。

3.拱坝。拱坝适用于于坝址地质基础较为松软、承载力及抗侵蚀能力不强、坝肩稳定性不高等条件下，在施工中借助拱坝轴线调整、混凝土浇筑、控制拱坝拱端尺寸大小等途径提高施工质量。这一坝型广泛应用于乡镇小二型土坝施工设计中。

三、小二型水利工程土坝施工技术要点

（一）坝基处理

在小二型水利工程土坝坝基处理上，要以防渗漏作为第一原则，在坝基施工前，要对周围的树枝、树根进行彻底拔除，并着重对土壤加以处理，确保土质坚硬稳固，对劣质土壤，如弹簧土、腐殖土等进行清理[2]。如土坝坝基基础不牢固，应采取措施对其地质状况加以改良，如基础软土不多，可以将其挖除，采用黄砂土等进行回填，并加以夯实。

（二）选择土坝粘土料场

通过分析了解粘土料具有的物理属性来选择相应的土坝粘土料场，确保粘土料的物理属性满足水利工程土坝坝体材料需求，具体地说，粘土土料一是要质地均匀；二是要贮量集中，以为土坝坝体的连续填筑提供保障；三是要留有备料，以满足土坝坝体合拢阶段使用需求。

（三）筑坝环节

水利工程筑坝环节，应严格根据规范标准进行，做好粘土料的质量控制，严谨含水量标准过高的材料用于土坝坝体筑造中。一方面，粘土土料如含水量过高，则其抗剪强度会下降，由此会使水利工程土坝施工过程产生孔隙压力，进而危害水利工程土坝坝体的稳定性；另一方面，粘土土料含水量大的状况下，难以有效对其碾压，在碾压实施中会产生如橡皮土类型的光滑土层，加大了坝体的渗透隐患。

在土料用于施工之前，应由水利工程试验室对土料进行取样并加以击实试验，确定土料的干密度及含水量处于最佳值，在土料试验的各项指标符合施工规范要求后，确定出土坝填土的铺筑厚度、碾压次数等指标。

水利工程筑坝进行中，如发现土质不符施工条件，如存在树枝、杂草、腐殖土等覆盖层，要将此类土质运用挖掘机清除，在设备清理不净的区域，借助人力进行再次清理。严格控制土坝铺土的厚度，在土壤经压实后，要结合相关技术规范对其干容重加以取样测试。此外，水利工程土坝施工中，涉及到土料施工时，应首选雨水较少的季节实施，如因工程需要，需在降水量较集中的季节施工，此时就要在做好土料质量控制的基础上，合理确定施工技艺和方法，并制定有效的防雨措施方法[3]。与此同时，密切关注施工区域的雨晴状况，在降水量相对较小的时候及时开展松土及压实作业，避免坝体工作面形成积水。

采用粘土填筑坝体前，应在其侧面加盖土工布，然后及时进行粘土填筑，避免阳光直射。粘土填筑环节严格遵守相关工艺规范：一是要优选土料，做好相应的实验，对实验数据及时整理报批；二是要规范填料碾压工序，在碾压完成且通过质量验收后再进行下一工序施工；三是要做好土坝坡面及护面的施工质量控制；四是要完善坝顶施工，在坝顶施工中，主要对防浪墙、混凝土路面、排水沟进行施工，施工开展顺序依次为土坝防浪墙的浇筑、土坝防水沟的浇筑、混凝土路面的施工。五是强化土坝下游面的施工，施工内容主要有土坝镶边、草皮护坡施工、土坝坡脚位置排水沟施工。首先用混凝土进行坝体镶边施工，然后进行草皮种植，在坝顶施工环节，运用汽车将混凝土运至坝顶，采用人工方式将混凝土运送到坝体仓面，在混凝土浇筑形式上与其他部位保持一致，浇筑完成后约一周，开展回填工作。在土坝排水棱体开始浇筑之后即跟进土坝坡脚排水沟的施工工作。

结语：

水利工程是保障我国农业发展，社会进步的重要基础设施工程，作为水利工程的重要组成部分，土坝施工在保障水利工程安全稳定运行方面起到重要作用。针对乡镇小二型水库土坝施工，水利工程施工人员要在土坝坝址、坝型选择、土坝施工流程等方面加以规范要求，在符合我国水利工程相关施工规范标准的基础上，结合水利工程土坝施工实际，着力提高水利工程土坝施工的经济性和实用性。

参考文献：

[1] 刘阳.水利工程土坝设计及施工技术分析探讨[J].城市道桥与防洪，2014，（7）：276-278.

[2] 孙金钰.在水利施工中土坝防渗的技术处理措施[J].民营科技，2014，（2）：134.

[3] 王振锋.关于水利工程土坝施工设计探讨[J].中国新技术新产品，2012，（12）：57.