水电站扩建工程土石坝填筑施工技术

聂小巍

摘要：土石坝的施工要从选料、施工、验收等各个环节进行严格的管控，确保施工质量，保证建成后的坝体能安全平稳的运行，避免异常渗流的发生。文章主要介绍了水电站扩建工程土石坝填筑施工技术要点，以提高土石坝工程施工的质量。

关键词：碾压式土石坝；填筑；施工质量

引言

土石坝是水利工程中常见的坝型，因其施工相对简单，经济成本要比其他坝型低很多，所以在工程建设中应用最为广泛其施工方法一般有碾压式、冲填式、定向爆破堆等，技术和结构较简单，易于操作、维修、扩建等。同时，由于土石坝坝身主要由土石散粒组成，适应性较高，变形影响较小，可以更好的保证其整体的使用寿命。下面将探讨碾压式土石坝填筑施工质量管理措施。

1水电站扩建工程土石坝填筑施工准备

1.1料场的规划布置

料场的选择直接影响到坝体的质量和施工的效率、成本、周围环境等，选择时需要进行科学计算。正式施工前，要对各个料场进行整体规划，制定一套科学的开采计划。料场选择时还需要注意具体的时间、存储、施工强度、水位等因素。优先选择近料、上游易被淹的材料；含水量较高的材料在夏季水分蒸发较高时使用，含水量较低的则在雨季或者水分蒸发较低的时间段使用；施工强度较高时，为了降低运输的压力，节约成本，一般选择近料

1.2土石料的加工

土石坝施工所用的土石料含水率需要进行合理的控制，以确保合格料在填筑压实时含水率在最优含水率±2%左右。可以通过在土石料场加水，对土石料的料堆添加水，采取加水的方法在土石坝开挖、装料、运输过程中提高土石料的含水量。在大、中型水利工程土石坝的施工建设过程中，尤其是在高土石坝的施工过程中，运用现代化的水利工程土石坝施工技术和先进的机械化水平，可以加快水利工程土石坝的建设速度，实现现代化综合高技术、高水平机械施工，保证水利工程土石坝施工质量。

2水电站扩建工程土石坝填筑施工技术

2.1压实土料

土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。土料自身的性质，颗粒组成情况、含水量大小以及压实功能等密切关系着土料压实特性。压实效果受到土料颗粒粗细组成的影响，颗粒愈细，空隙比就愈大。

我国常用的坝体压实机械主要有羊角碾、气胎碾、振动碾等。羊角碾主要应用在黏性材料的压实，将羊角插入到材料中，使其底部和上部的黏性材料都受到压实，且羊角碾能对表面的土层进行翻松，简化施工程序，也有助于材料的级配与含水量达到较均匀的状态。气胎碾既可以应用于黏性材料也可以应用于非黏性材料的压实。振动碾则是运用碾重静压和振动力对材料进行压实，其可使用的范围较大。

2.2填筑施工

此阶段涉及工序和使用的设备较多，导致操作面小，施工难度较大，一般采用流水作业的方式进行施工。此方式需对施工的工序进行计算，依照计算结果将坝面进行分段式处理，各施工段组织相应的专业施工队伍进行施工，以确保施工的进度和质量。

平起填筑方式可在确保填筑质量和效率的同时简化施工工序。例如，无接缝和削坡等环节的工作，扩展了堆石填筑的面积，方便了大型机械进行操作。这种方式有助于对进入防渗材料区域的道路进行设计，也有助于降低料界的偏差值及跨缝碾压相邻的材料平起差值，保持坝体各个环节和部分施工的平衡和稳定。

防渗是土石坝施工的重要环节之一，施工时需按照先砂后土的方法选择填筑材料，既可以加快施工进度，又可以对施工坝体的边界位置进行有效控制。同时，为了增加土石坝抗汛和储水的功能，保证施工材料质量和现场安全，需要使用临时挡水断面填筑的方式。

填筑施工涉及工序和使用的设备较多，施工难度较大，一般采用流水作业的方式进行施工。具体来说，需要注意：（1）在临铺填土料前，清理干净与土石坝体接触的混凝土以及岩石表面，并涂刷一层厚度不小于5mm 的浓粘土浆，随填随刷以保持其湿润，以利土石坝体与刚性结构以及强、弱风化岩石之间的结合。（2）土石坝体部位的土料填筑前，在与混凝土、破碎带以及强、弱风化岩石表面接触处按施工图纸要求的尺寸铺设接触粘土带。接触粘土料控制在略高于最优含水率（+2%～+4%）情况下填筑。（3）土料的铺筑采用进占法卸料，采用定点测量方式，严格控制铺土厚度。为保证坝体边坡辗压质量，上、下游侧摊铺超宽值不小于0.5m。（4）不同部位土料的压实标准和碾压施工参数按上述设计规定执行。靠两岸的接触粘土采用手扶振动辗进行压实。（5）每一填土层按规定参数施工完毕，在继续铺筑上层新土之前，需在下层土表面进行刨毛处理（如有土工格栅，则土工格栅内要求压实平整），必要时对表土层进行含水率调整的处理，以免形成土层间结合不良的现象。（6）在接合的坡面上，配合填筑的上升速度，将表面松土铲除至已压实合格的土层为止。坡面须经刨毛处理，并使含水率控制在规定的范围内，然后才能继续铺填新土进行压实。（7）坝体同上下游反滤料平起填筑，跨缝碾压。采用先填反滤料后填土料的平起填筑法施工。进水口前段及厂房两侧的土石坝填筑同时进行，两侧高差不超过4m。

3水电站扩建工程土石坝填筑施工注意事项

3.1铺料厚度控制

土石坝填筑施工重在过程控制，如果过程控制得好，其结果就会满足设计要求。过程控制的主要内容是碾压施工参数W，其是通过碾压试验确定的。如果严格按照要求的铺料厚度和碾压遍数进行碾压，其质量应具有满足要求的合格率；但是在料源发生较大变化时，现行碾压参数不能保证合格率时应及时调整碾压参数。

对于铺料厚度一般是通过高度标尺进行控制。不管通过何种方式进行控制，在每层底部1/3满足密度要求的同时，可通过某一较长时期内填筑总高度和填筑总层数对平均每层的压实厚度进行计算。一般情况下压实厚度是松铺厚度的90%左右，如果以上实际计算的平均压实厚度大于松铺厚度的90%，或者高于100%，可推断在施工中存在松铺厚度超标的情况。出现该情况后，设代人员应提请建设单位督促相关方进行处理，并在后续工作中加强监控。

3.2堆石料的质量问题

堆石料属于坝壳料，其主要功能是实现大项的稳定和排水，因此对其抗剪强度有较高的要求。当岩性及母岩强度一定时，其抗剪强度主要是由颗粒级配（P5含量）和密度（相對密度、孔隙率）所决定，因此填筑质量的控制指标一般是颗粒级配和孔隙率。两者若能满足技术要求，其渗透系数一般亦能满足要求，从而实现排水的功能。

堆石料在岸坡部位的填筑，可超填形成缓坡，用振动平碾进行压实，对于振动碾不能到达的部位应用小型机具进行夯实。坝体填筑石料应采取大面积铺筑，以减少接缝。当分块填筑时，应对块间接坡处的虚坡带采取专门的处理措施，如采取台阶式的接坡方式，或采取将接坡处未压实的虚坡石料挖除的措施。

总结

随着土石坝运用范围越来越广，对其施工工艺的要求也越来越高。从施工效率、质量、环保、成本等方面对土石坝的施工进行合理的设计和控制。一方面有利于确保施工质量，缩短施工时间，另一方面有利于相关施工材料的合理分配，提高其使用率，降低施工成本。从土石坝施工的各个环节对其进行控制，进而推动我国建筑行业的进一步发展。

参考文献：

[1]DL/T 5129-2001，碾压式土石坝施工规范[S].

[2]SL/T255-98，水利水电工程土工合成材料应用技术标准[S].

[3]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（8）.

[4]张爱民.关于土石坝施工技术方案的深化应用[J].科技创新与应用，2013（24）.