水利工程土石坝坝体施工技术要点探讨

2020-04-03张敏

绿色环保建材 2020年3期

关键词：铺筑施作料场

张敏

安徽省交通航务工程有限公司

1 土石坝坝体施工前期准备

1.1 合理规划料场

土石坝通常是指用土、石混合料填筑、堆砌而成的坝体，由于填筑用料量较大，因此，务须于施作前对料场予以全面勘察，并根据水利工程土石坝施作实际，做好料场空间、时间、质量以及储量等全方位的规划，从而为土石坝施建质量、进度与成本管控提供有利条件。

（1）空间规划。空间规划是指合理选择与规划料场的位置与高程，其中，料场位置应便于开采设备进出、交通便利且土石料上坝的运距宜短，高程适宜即坡度宜缓不宜陡，以便于重型车辆下坡。

（2）时间规划。根据现场作业强度及坝体填筑的实际情况，合理选择料场使用时机，并依照季节变化与蓄水情况，做好材料使用时间的规划，确保整体运输任务保持均衡，避免窝工。其中，为确保用料的平衡调度，应尽量遵循“高料高用、低料低用”的原则，若高料场材料较为充裕则可高料低用；其次，作业强度高用近料场，作业强度低用远料场，且近料场取料后应确保附近坝体的抗渗性及稳定性不受影响；另外，先用近料场及易遭受水淹的料场，后用远料场及不易受淹的料场；此外，干旱时用高含水量料场，雨多时用低含水量料场。需要注意的是，用料规划时还应于近料场剩余足够填料供合拢段及拦洪时填筑。

（3）质量与储量规划。施工前对料场储量及料源予以全面勘察，主要包括料场产状、存储量以及填料各项物理力学指标如含水量、容重、级配、渗透性及压缩性等，从而有效确保料场储量满足土石坝总方量要求，填料质量满足坝体施工质量的相关要求。

1.2 开展相应试验

首先，于料场取具有代表性的土样进行相应试验，如含水量、密度、土的击实试验等，其中，通过土的击实试验能够确定土体最大干密度，进而为后期填筑时的压实度提供参考标准。其次，不同功能分区的填筑材料不同，压实控制指标也有所不同。因此，填筑作业前应根据不同填料分别开展碾压试验，通过碾压试验判断土料填筑标准、压实度是否合理，填筑工艺是否妥当，并确定满足填筑要求时的填筑方式、填筑厚度、碾压次数、填料含水量及行车速度等各项作业参数。

2 土石坝坝体施工技术要点

2.1 填筑施作

填筑作业时应首先划分填筑坝面为若干工作面，每个工作面应尽量与坝轴线保持平行，且平面尺寸应能够允许机械进入施作。同时，坝面填筑须严格依照流程予以作业，避免漏压、过压，并在压实合格后方可填筑新料。

（1）填料铺筑。卸料与平料多使用自卸汽车采用进占法卸料，即汽车在平整好的松土层上行进并卸料，然后利用推土机严格按照设计厚度向前进占平料。首先，填料铺筑时应保持与坝轴线平行的方向作业，并严格按照“随卸、随平、随检”的原则，确保铺筑厚度平整均匀且向上游设1%～2%的坡度，对于粒径超标的石料务须打碎处理，并将杂物清除干净；其次，对于防渗体内实施铺料作业时，为避免自卸汽车对压实土层造成剪力破坏，通常宜采取进占法倒退铺料，确保自卸汽车始终处于松土层上行进；另外，自卸汽车由反滤层行驶至防渗体铺筑时，极易将反滤料带入防渗体，致使防渗土料出现一定杂质而影响防渗质量，因而应设置专用“路口”，除了能够防止填料混合而影响整体坝体的质量外，还能够对“路口”处的质量问题予以集中处理；此外，整个铺筑过程中，卸料时使用带式运输机或自卸汽车，然后利用推土机或平土机依照设计厚度平料，确保填铺后的坝面起伏保持均匀，防止坑洼不平而造成积水。

（2）填料加水。对于含水量偏低的黏性土料，若含水量比允许范围值低，则加水作业应于填筑前1～2 天于料场进行。而对于非黏性填料，为避免运输途中失水，则主要于坝面处加水，并严格按照“少加、勤加、匀加”的原则加水，以有效确保压实效果与质量。另外，为确保各填筑层层间实现紧密结合，填筑前应采用洒水车或人工胶管对上层填筑面洒水，确保填筑面随时保持湿润，若采用光轮振动碾碾压时，下层铺料填筑前还应对上层铺面实施刨毛，刨毛深度应≥5cm。

2.2 碾压施作

坝面填筑后的碾压作业务须严格按照流程依次进行，避免出现漏压、超压等情况。防渗体土料碾压应与坝轴线保持平行，且坝料分区边界应做好重叠碾压，防止因局部漏压而造成渗流带。通常，为避免出现漏压，碾压机械每行重叠量至少为20cm～30cm。

（1）碾压设备选型。碾压设备不同所产生的压实作用外力也有所不同，因此，碾压时应结合填筑实际要求合理选择碾压设备。据以往实践经验，碾压时所用设备应能够满足碾压施工强度及压实要求，并与填料物理学性质、作业面大小相互适应。

（2）碾压方式选定。根据碾压设备选择合理的碾压方式，较为常见的碾压方法有两种（如图1）：其一是进退错距法，其二是圈转套压法。首先，进退错距法操作简单便捷，碾压、铺土以及检测等各工序协调作业，对于分段流水作业及压实成效的确保十分有利。其次，圈转套压法对于工作面要求较大，适于多碾滚组合碾压，该法作业效率高，但因转弯交接多易重压而导致超压，若转弯为小半径时易导致土层发生扭曲而出现剪力破坏，且转弯处四角易出现漏压，压实质量难能确保。

图1 碾压方式

2.3 防渗体结合面施作

（1）防渗体与坝基结合面。坝基作为承受整个坝体自重及其他外加荷载的重要部位，其稳定性与承载性直接决定着大坝的安全稳定运行，因此，与坝基结合面处理时应结合基础自然承载力、坝高、筑坝材料等予以综合考量。首先，对于土质坝基，应调节其表层含水量至施工含水量允许上限，然后用与防渗填料相同的压实系数予以碾压，之后刨毛再填筑压实。其次，对于非粘性土坝基，应先压实再铺土，然后调整含水量至施工含水量允许上限，并用轻型碾压设备压实。另外，对于无须进行特殊处理的坝基如岩基，填筑前应先将岩基局部凹凸部位修整平整，然后将表面节理、裂缝等做好封闭处理。

（2）防渗体与岸坡结合面。与岸坡结合面的处理是坝体施工控制的关键，一旦处理不到位，就会形成渗水薄弱部位而出现渗水通道，甚至还会引发“管涌”现象，对此，必须严格控制与岸坡结合面的处理质量。首先，填料铺填前，应首先冲洗岸坡结合面处的污物，将松动岩石予以清除处理并洒水湿润，然后将配制好的浓粘土浆或水泥浆砂，于结合面处涂刷5cm厚，边涂刷边填筑边压实；其次，施工时于近岸坡处形成的便道，应于施作至标高时将其挖除，然后依照试验确定的松铺厚度逐层铺筑并压实，直至检测质量达标方可隐蔽进入下一环节。此外，为避免原岸坡土基在碾压时受到破坏，与岸坡结合位置宽1.5m～2.0m及边角位置，严禁使用羊角碾、夯板等实施碾压，并确保坝体压实搭接宽度＞1m。

（3）防渗体与砼结合面。首先，坝体填筑作业须对称施作，从而有效避免因侧向压力过大而影响坝体安全性。其次，对于坝体砼结构成品，应做好相应保护，且3m 范围内填筑时应使用小型机具，禁止使用重型设备填筑，需要时可使用人工摆砌至孔隙率达标。另外，砼与土工布结合时，应预留钢筋并浇筑砼，从而确保两者的有效结合。

2.4 反滤层施作

（1）砂石反滤层主要分为先土后砂法及先砂后土法，砂石反滤层施工时，应严格依照设计要求由下向上逐层铺设，不同粒径组反滤层厚应满足要求且层间不得混杂。分段铺筑作业时，接缝层次应清晰不得错位、混杂，填筑完毕后应做好全面检查，确保铺填厚度、填料质量及级配等均能达标，对于检查质量不达标者，应予以重新铺筑。（2）土工布反滤层铺设前，应对反滤料予以彻底清理，避免尖石、树根等破坏土工布，铺设后不得长时间暴晒，且覆土至一定厚度后方可实施碾压，每块土工布搭接宽度须＞30cm。