水利施工中的土石坝施工技术分析

陈茂华

摘要：土石坝施工是一种较为传统、简单的水利施工技术，其就有就近取材、作业操作简单、施工成本低廉、造型结构简洁的特点，在部分地区水利工程建设中具有广泛的应用前景。文章以土石坝分类、特点及施工技术特点分析为切入点，重点阐释水利施工中土石坝施工技术的应用要点，并结合工程经验、对土石坝施工的思考与实践提出保证水利施工中土石坝施工技术质量的策略，以供参考。

关键词：水利施工;土石坝;施工技术;应用

水利施工中，土石坝施工对地基强度的要求较低，所采用的施工材料一般源于周边区域的土料、石料及混合料，在施工中材料运输工作量较少，并且施工操作简单，施工周期较短，材料消耗量较低。不仅如此，土石坝具有较强的适应变形能力，支持综合性机械辅助施工，是一种较为传统且可行性较强的水利施工技术。伴随着水利工程数量的增加与规模的扩大，土石坝施工技术应用经验愈加丰富，新技术、新工艺也如百花齐放，为土石坝技术的现代化发展与普及推广注入了新的活力。但在水利施工中应用土石坝施工技术仍需要掌握其技术要点，明确质量控制的关键工序，根据施工环境及条件确定土石坝类型及施工组织方法，才能够在最大程度上增强土石坝施工技术应用效果。

一、水利施工中土石坝施工技术概述

相对于以混凝土或浆砌石作为原材料的坝体来说，土石坝所用的材料易于获取、成本低廉，但不同地区因地形地貌、气候环境、地质条件的差异性，对土石坝形制、施工技术等有着不同的要求，因此在水利施工中应用土石坝施工技术前需了解土石坝类型及特点，保证土石坝施工技术应用有效、可靠。

（一）土石坝类型及特点

土石坝为散粒体结构，体积约为重力坝的4至6倍，地基适应性较强且对地质条件的要求较低。综合来看，土石坝的特点体现在优势与不足两个方面。其一，土石坝坝体填筑材料就近获取，具有较强的经济性与技术合理性，施工中对土石料的消耗较低。因结构简单，所以施工工序较少，技术操作可行性较强，并且可支持机械化施工，借助机械设备建设的土石坝单价可降低15%左右[1]。同时，土石坝适应变形能力较强，在无地震等较为严重的自然灾害下土石坝一般不会发生整体滑动，具有较好的稳定性与安全性，且便于后续的维修与扩建。其二，土石坝施工必须进行防渗处理，主要原因在于其所采用的土石料透水性较强、紧密程度不足，如果使用粘性材料会受到气候环境的影响。同时土石坝坝顶不可设溢洪道，施工导流也较为复杂，如果施工或管理不当可能会造成坝基不均匀沉降、坝体及坡面渗水等病害。

按照坝体高程可将土石坝划分为高坝（高度大于70m）、中坝（高度在30至70m范围之内）、低坝（高度小于30m）三种类型;按照施工工艺可将碾压式土石坝划分为土质心墙坝、人工材料心墙坝等类型。不同类型土石坝施工技术标准及工艺等有所差异，在实际建设中需加以区分及选择。

（二）土石坝施工技术原则

水利施工中土石坝施工技术运用应遵循以下三大原则：其一为稳定性。虽然土石坝施工对地质条件、地基强度等要求较低，但在施工中依然需要采用相应的帷幕灌浆、灌注桩等对坝基、坝体与岸坡进行加固，最大程度上避免滑坡、坝基沉降、坍塌等病害的发生，并且需要加设止水措施、防渗措施，以提升土石坝坝体与坝基的牢固程度，保证土石坝的实际应用效果;其二，科学性原则。土石坝施工技术简单、工序较少，在实际施工中依然需要重视施工组织计划、施工工艺选择、施工人员操作、机械设备组织的科学性、规范性等，避免返工现象发生，以此保证土石坝施工质量安全;其三，经济性原则。土石坝施工材料选择需遵循经济性与技术性相统一的原则，在保证施工材料物理学性能、粘结性、透水率、密实度等指标符合设计要求的基础上尽量就进取材、缩短运输距离、减少用量，在确保质量的前提下降低土石坝施工成本[2]。

二、水利施工中的土石坝施工技术

对于水利工程建设来说，土石坝施工是一项传统、高效、经济可行的技术，因此其在水利施工中积累了较为丰富的实践经验。通过梳理相关文献及结合实际总结出水利施工中的土石坝施工技术及其运用注意事项。

（一）土石坝施工材料选择技术

土石坝施工材料主要包括土体及砾石两大类。原材料选择是否合理、材料特性能否滿足土石坝建设及后续连续性运行需求是水利施工中土石坝施工材料选择技术应用需集中考虑的问题。其一，土石坝运行于水源周边，其坝体及坝基材料会时刻受到水源的扰动，再加上土石坝体积较大，运行中坝基会承受较大的荷载，坝体及坡面也会受到多方向的作用力，因此需要选择抗渗性能较好，密实度与含水量适中的土体，以此保证土石坝整体结构的承载力与稳定性;其二，砾石选择核心的参照指标为粗粒径含量与粒径。通常情况下，粒径及粗粒径含量越大，则材料的强度越高、空隙率越大、粘结性越低。土石坝施工对材料强度有较高要求，但对透水性与粘结性也有着不同的标准，因此需选择粒径适中且大小均匀的砾石[3]。

（二）土石坝施工材料加工及堆放技术

由前文论述可知，土石坝施工一般为就取材，但也会遇到周边材料性能不能全面满足施工需求的情况。因此需要对土石料进行预处理。如果土石料含水量较高，可采用翻晒、烘干处理技术。如果土石料含水量较低，则可采用洒水或喷水技术;如果土石料粒径较大，需采用锤击及爆破方式降低土石料粗粒径含量，保持土石料粒径均匀且适中。

除此之外，土石料堆放也是影响土石坝施工质量的关键技术之一。首先，土石料堆放位置应原理基坑与易沉降区域，避免引发基坑坍塌等事故;其次，将土体与砾石分开堆放，在施工中根据施工组织计划与设计标准对土料及砾石进行混合，避免同地对方改变土石料的物理学性能及质量特性;最后，土石料堆放量的确定需综合考虑施工物料需求、施工场地大小等因素，在方便施工的前提下确定土石料堆放量，避免延误工期。

（三）土石坝施工材料开挖及运输技术

土石坝支持机械化施工，但采用机械设备会加大施工成本，机械设备运行所产生的噪音、粉尘等也会对周边环境、居民生活造成不良影响，因此在土石坝开挖运输中需要根据实际施工需求确定最佳的开挖运输机械设备组合。其一为正向铲开挖+汽车运输，具有成本低、机械设备使用少的优势，但存在开挖运输施工效率低、运输距离短的缺点;其二，正向铲开挖+胶带机运输，适用于土石料用量少的土石坝施工，能够实现胶带机自动上料;其三，斗轮式挖掘机+胶带运输机+自卸车，适用于土石料运输距离长的土石坝施工;其四，砂船挖掘+有轨汽车+胶带运输机，适用于大型土石坝施工，自动化及大型机械设备的运用可以显著提升土石坝施工效率。

（四）土石坝坝基及岸坡处理技术

在土石坝施工作业开展前，需要清除附着在坝基或岸坡表面的植被、松散浮渣、易松动岩石、树根等。对于松散浮渣的清理可采用人工作业方式。同时，对心墙建设范围内的洞穴、地道等进行回填处理，如果坝基及岸坡低洼部分面积较大，整体强度及稳定性不足，则可采用混凝土回填工艺，避免滑坡、坍塌等事故的发生。如果低洼部分面积较小，对心墙结构影响程度较低，可以石渣为材料进行分层回填。此外，如果土石坝坝基部分存在深槽、洼地及水塘等，为在最大程度上保证坝基承载力，避免坝基在浮力与压力综合作用下发生不均匀沉降，建议对坝基进行清理与处理，清除地表积水及杂质后采用分层回填方式保证坝基平整度，借助小型碾压设备对坝基进行夯实处理，直至坝基压实度满足设计要求。

（五）土石坝坝体填筑技术

土石坝坝体填筑施工具有机械设备结构复杂、作业面窄、工序较多、工艺较为繁琐的特点，是土石坝施工中的关键及特殊工序[4]。因此在施工前需要根据现场实际情况、施工环境及条件等制定完善、周密的施工组织计划，要求施工人员严格落实土石坝施工质量安全目标。同时，为缩短施工周期、提升施工标准化及规范化程度，建议在坝体填筑施工中采用流水线施工方法，以此降低外界因素对坝体填筑施工的影响。此外，在土石坝填筑施工中需遵循“先砂后土”的施工工序组织原则，灵活运用进展法或自卸车后退法将土石料堆放在指定地点。在上述两种卸料方法中，进展法操作便捷，但后退法可降低运输机械轮胎对材料的磨损程度。在实际施工中，可混合两种卸料法，并配合退料机将土石料摊平。

（六）土石料压实技术

科学的土石料压实基础可以维持土石坝自身内部摩擦力、防滲性能与粘结力。通过梳理工程资料可以发现，土石坝材料易松动是其渗水、滑坡等病害发生的主要原因。在土石料压实施工前需检查土石料的含水量，如果其含水量较高便会降低土石坝内部材料的摩擦力与粘结性。为此，在施工前需开展材料质量检测工作，注重对材料的合理保存管理，避免气候环境变化、降雨等改变材料含水量与物理学性能。同时，在土石料压实施工中应实时检测压实度。避免欠压及过压。

三、水利施工中土石坝施工质量保障措施

水利施工中土石坝施工技术较为简单，操作难度较低，但为提升土石坝施工技术应用效果，提高土石坝整体结构的强度、刚度、稳定性与防渗性能，建议采取以下措施对土石坝施工质量进行控制。

（一）注重土石坝坝基的加固处理

水利工程靠近水源，所修建的土石坝具有防洪抗汛的功能，其坝基稳定性将直接影响土石坝结构强度，如果施工中忽视对坝基的加固处理，可能导致土石坝在建成投入使用后出现坍塌、滑坡等问题，威胁下游居民的财产及生命安全。为此，需高度重视土石坝坝基的加固处理，综合考虑坝基加固处理技术合理性与经济可行性，根据实际情况建设防渗墙，应用固结灌浆、帷幕灌浆等坝基加固施工工艺。以帷幕灌浆为例，在应用该技术时需把握以下要点：其一为钻孔，孔深及孔距偏差需在规定范围之内，钻孔后对孔进行冲洗，直到孔内无残渣;其二为压水试验，检查基岩透水率是否符合设计要求;其三为灌浆，合理控制灌浆速度及压力，保证灌浆质量。

（二）重视土石坝防渗处理

通过梳理工程资料发现，土石坝渗水问题具体表现为坝基及坝肩渗水、坝体渗水等几种类型，水体从坝体、坝基及坝肩外流会降低土石坝的应用效果，对下游的农田、居民等造成不利影响。为此需重视土石坝施工中的防渗处理，如在土石坝防水面加设土工膜，在土石坝周边挖掘倒挂井等，可以显著提升土石坝的防渗水性能。

（三）构建完善的质量保障体系

土石坝现场施工管理是质量控制的有效手段，为避免因施工人员质量意识不足、施工方法不当、施工质量管理不到位诱发土石坝施工质量缺陷，建议构建完善的质量保障体系。首先，由各专业技术人员、质量检测人员等组成质量控制小组，针对现场施工技术问题进行协作探讨，选择更为科学、合理的施工工艺进行施工作业，以通过施工技术水平的提升保证土石坝施工质量;其次，加强对施工工序的监督，要求施工人员落实土石坝施工技术要求及标准，尤其是在土石料配比、坝体填筑施工中，密切监督施工人员对机械设备的使用情况，以此提升土石坝施工的科学性;最后，将质量检测贯穿于土石坝施工的全过程中，不仅要检验材料质量，还需要对试件强度进行检测，发现问题后及时解决，保证土石坝施工有序进行。

（四）加强对施工安全的监督管理

安全是土石坝施工的基石，如果施工中发生安全事故会制约施工进度、损害施工企业形象、降低施工人员对组织的归属感。为此，需加强对土石坝施工安全的监督管理，现场安全员高度重视并巡视检查支护结构稳定性、实时监测坝基沉陷及位移量，发现施工人员违背安全生产条例或安全技术规范后及时制止要求其整改，以此创设安全施工环境，保证土石坝施工质量安全。

结束语

水利施工中土石坝施工技术具有操作简单、用料少、工序简洁的特点。但在施工中依然需要遵循稳定性、科学性及经济性原则。当前水利施工中常用的土石坝施工技术为土石料选择技术、土石料加工及堆放技术、土石料开挖及运输技术、土石料压实技术、土石料填筑技术。为保证土石坝施工质量，需重视土石坝坝基加固处理、注重土石坝防渗处理，并构建完善的质量保障体系、加强土石坝施工安全管理，以此提升土石坝施工技术在水利施工中的应用价值。

参考文献

[1]曹向荣，张国银.水利施工中土石坝施工技术的应用探讨[J].低碳世界，2021，11（04）：126-127.

[2]刘显兴.浅议水利土石坝工程筑坝施工技术要点[J].珠江水运，2021（05）：48-50.

[3]陈接永.BIM技术在水利工程可视化仿真中的应用分析[J].四川水利，2021，42（02）：19-22.

[4]聂斌.水利施工中土石坝施工技术研究[J].江西建材，2020（10）：142+144.