浅议水利土石坝工程筑坝施工技术要点

2021-04-05刘显兴中交水利水电建设有限公司

珠江水运 2021年5期

刘显兴中交水利水电建设有限公司

土石坝的坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求较低，在众多地区都有着广泛的应用前景。结合水利土石坝工程筑坝施工的工艺特点，可以从筑坝工艺的各环节出发进行质量控制，不断提高水利土石坝建设的质量，满足使用要求。

1.水利土石坝工程简介

水利工程中土石坝指的是将当地土石料经过抛填、碾压等环节的处理后堆筑而成的挡水坝（如下图1所示）。土石坝按照坝高分类，土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。我国《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395-2007）规定：高度在30米以下的为低坝；高度在30米～100米之间的为中坝；高度超过100米的为高坝。对于土石坝来说，其在建设过程中可以就近获取石材等主要的建设材料，而且这种类型的坝对建设项目所在的水文环境、地质条件也没有较高的要求，因此施工方便、成本也比较低，在当前的应用比较广泛。

在土石坝建造期间，针对其渗流分析直观重要，流网法是一种进行渗流分析的图解法，其中流网指的是渗流场内的流线和等势线构成的网格，如图2所示。

2.水利土石坝工程筑坝施工技术要点

某水库大坝坝高47m，坝顶长241m，坝宽8.5m，设计正常高水100m，校核洪水位104m，该大坝属于二级建筑物，据统计，坝址位置的流域面积约 2200km2，两岸的覆盖层比较薄，具有较好的河床基岩，其中砂砾覆盖厚度平均在 2m。除此以外，该施工地点的上下游是大面积的冲积台地，有大量的能够满足筑坝要求的砂砾料，取材较为方便，也可以省下大量的施工成本。

2.1 料场规划

首先需要先做好料场规划布置工作，一是时间规划，要根据坝体填筑部位的变化、施工强度等合理安排时间；二是空间规划，即料场的位置以及高程布置；三是质量规划，即对还供现场的地质结构、埋深、储量、地质力学指标等进行全面的勘探。

图1 土石坝示意图

图2 土石坝流网法示意图

图3 碾压方式

2.2 填筑施作

2.2.1 填料铺筑

在填料铺筑环节中，首先需要进行卸料与平料，该环节需要用到自卸汽车，其会采用进占法卸料的方式，具体来说，就是让载满砂料的汽车在平整好的松土层上行进，一边行进一边进行卸料，保证施工各区域都可以有满足施工要求的砂料，然后按照设计厚度，利用推土机向前进路来平料。在实际施工中还需要注意以下几个方面的问题，一是作业方向，需要保持汽车行进的方向与坝轴线平行的方向保持一致，按照“随卸、随平、随检”的原则进行施工，按照相关的设计要求，砂料的铺筑厚度需要保持均匀，且向上游设1%～2%的坡度，期间要观察是否有粒径超标的石料，将其打碎再平整即可；二是在防渗体内进行填料铺筑作业的时候可以采用进占法倒退铺料，这样汽车始终处于松土层上行进，可以避免汽车对压实土层造成剪力破坏的问题，除此以外，还应该设置专用“路口”，避免汽车在行进过程中将反滤料带入防渗体，保证防渗体的使用性能不受影响；三是在作业最后还需要用推土机进行平料，保证坝面起伏保持均匀，严禁存在坑洼不平的情况。

2.2.2 填料加水

在土石坝施工中所用到的土料如果含水量比较低的话还需要进行加水作业，加水的时间在填筑前1～2天即可，对一些非粘性的填料，在进行加水作业的收需要注意“少加、勤加、匀加”，只有将填料的含水量保持在一定的范围内才能够保证其压实效果。

2.3 碾压施作

填筑铺料环节完胜以后就需要进行碾压施工，严格按照施工流程，避免出现漏压、超压等情况。碾压机器在行进的时候还想需要注意与坝轴线平行，在边界处还要处理好接头工作，通过重复碾压，每行重叠量至少为20cm～30cm，这样可以防止漏压。在碾压作业中，设备选型至关重要，其关系到压实作用力的发挥，因此应该综合考虑设备的碾压施工强度及压实要求，以便设备可以与作业面相适应。在筑坝施工中所使用的碾压方式也有所不同，一般是根据碾压设备的不同来选择，有进退错距法和圈转套压法两种碾压方式（如图3所示），其中进退错距法的操作更加简单，在分段流水作业中可以得到有效应用；而圈转套压法的作业效率比较高，一般用于工作面要求较大的情况下，但是该方式在转弯交界处容易出现超压的情况，转弯的四角出还容易漏压，所以压实质量得不到保障。

在压实施工完成后，应结合设计要求验证坝体各项参数是否符合要求。对于坝坡而言，通常设计为三级变坡，上游坝坡的坡度分别为 1：3、1：3.25、1：3.5，下游坝坡的坡度分别为 1：2.5、1：2.75、1：3 ；对于坝顶宽度而言，要求中低坝的最小宽度＞5m；对于坝顶高程而言，应结合设计数值与校核数值进行验证。

2.4 防渗体结合面施作

2.4.1 防渗体与坝基结合面

坝基需要承受整个坝体自重及其他外加荷载，因此需要重视起坝基的施工质量，以便确保坝基的强度、稳定性、承载性等可以满足整个大坝的需要，并且保障整个水利土石坝可以安全运行，因此在防渗体与坝基的结合面施工中应该综合考量自然承载力、坝高、筑坝材料施工要素，一是需要调节土质坝基含水量，需要保证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并填筑压实；二是在非粘性土坝基的施工上需要压实再铺土，用轻型碾压设备压实。

2.4.2 防渗体与岸坡结合面

防渗体与岸坡结合面在施工中极易会形成渗水薄弱部位而出现渗水通道，还有可能引发“管涌”现象，这就需要重视起该结合面的施工质量。一是在施工之前清理好杂物污物，清除松动岩石，然后洒水湿润，再结合免除涂刷5cm厚度配制好的浓粘土浆或水泥浆砂，并且边涂刷边填筑边压实；二是要将施工于近岸坡处形成的便道时挖除，依照试验确定的松铺厚度逐层铺筑、压实。施工期间应该注意与岸坡结合位置宽1.5m～2.0m及边角位置不能使用羊角碾、夯板等进行碾压，防止原岸坡土基受到损坏。

2.4.3 防渗体与砼结合面

防渗体与砼结合面进行施工时要对称施作，防止出现侧向压力过大的问题，保证坝体安全性。除此以外，施工中用到的坝体砼结构成品的防护也至关重要，比如使用小型机具进行施工，或者是利用人工摆砌，确保孔隙率达标。除此以外，为了保证结合面的紧密结合还可以预留钢筋并浇筑砼。

2.5 反滤层施作

反滤层施作中需要注意以下两个方面，一是砂石反滤层施工需要按照由下向上逐层铺设的方式进行，而且注意，不同粒径组反滤层厚度应满足要求且分段铺筑的时候，必须要确保接缝层清晰、不能混杂，保证铺筑的厚度以及填料的质量都符合实际要求；二是彻底清理完反滤料后再进行土工布反滤层铺设，防止工作面上有尖石、树根等砸我对其造成损坏，由于土工布反滤层不能长时间处于曝晒之中，因此要覆土到一定厚度的时候再进行碾压即可。