土石坝坝体填筑施工关键技术

2022-11-15陈卢伟

中国科技纵横 2022年15期

关键词：铺料坝面料场

陈卢伟

（宜昌市东风水利水电工程建设有限公司，湖北宜昌 443100）

1.土石坝坝体的用料规划

1.1 料场的规划

土石坝的建设通常都是以当地的材料作为主要的施工原料的，土石坝的规模也会比较大，会使用大量的土石料。在进行施工前还要全面地去勘察或者调查土石料场，要科学地规划料场的位置，掌握材料储量，要计算好运输的距离，保证材料的质量。

1.2 料源规划

所谓的料源规划也就是针对料场的位置、高程进行的安排布置。对于料场位置的选择必须要方便进行开采设备的布置，要有良好的交通和通畅的排水。对于原料的使用需要做到低料低用，高料高用，如果高料场的储量比较多，有富余的话，也可以将之低用。要尽量缩短土石料上坝的距离，道路坡度也应该做得比较平缓，要方便运输车辆上下坡，对于近料场，不能因为进行取料对上坝运输或者是坝的防渗性、稳定性造成不良的影响。

1.3 使用规划

要充分考虑施工的强度需要以及坝体填筑部位的情况，对料场的使用以及填料的数量进行科学的规划。当季节或者是坝前的蓄水出现变化以后，料场的工作条件也必须要做出相应的改变。在进行用料规划的时候，如果上坝坡度比较高的话，尽量使用近料场，如果比较低的话，则最好是使用远料场，这样是为了均衡运输任务。应该先使用那些近料以及在上游容易被淹没的料场，然后再使用远料场和下游的不容易被淹没的料场。如果料场的含水量比较高的话，尽量选择在旱季使用，如果料场的含水量比较低，则尽量在雨季使用。在对料场的使用进行规划的时候，还需要为何垄断填筑或者是拦洪度汛预留近料场[1]。

2.土石坝坝体填筑的施工方法

进行土石坝填筑作业的时候，一般都是采用分段流水形式的，要求各道工序能够有效地衔接起来。坝面作业通常可以分成3道工序，分别是铺料、整平和压实，它们所应用的施工方法是不一样的。土石坝是有着多种类型的，如果按照施工方法进行划分的话，就有定向爆破修筑、水中填土以及干填碾压等，而其中最为常见的就是碾压式的。碾压式土石坝的流程首先是将料场的土石料运输到现场，然后将坝面铺平，进行压实，通过质检以后再对坝坡进行修整[2]。

2.1 坝面作业的基本要求

在对填筑坝面进行作业的时候，应该先将其划分成多个工作段或者面，最好是在平行坝轴线方向上进行划分。同时还需要注意的是，平面尺寸必须要符合压实机械工作的需要。在进行坝面作业的时候，需要依次完成各道工序，不要出现漏压或者过分重压的情况，然后要对压实情况进行检查，只有检查合格的才可以进行新料的填筑。

2.2 组织流水作业原则

要根据大面的面积进行流水作业方向以及工作段的划分，同时还需要考虑施工机械的作业需要。要确保作业的宽度能够让碾压机械错车，满足其最小的压实宽度，达到卸料汽车最小转弯半径的2倍以上，对于长度的规定也需要满足碾压机械的要求。在划分坝体填筑工序的时候，不需要考虑的因素有数目、填筑面积、铺料方式、施工强度以及季节等。通常会划分成2道工序，也就是铺料与压实，有些还会在最后添加一项质检工序。还有分成4道工序的，分别是铺料、平料、压实以及质检。要求土料填筑的时间，不能超过11班，如果是在冬、夏季进行施工的话，为了避免热量或者水分的过度散失，要尽可能地减少作业的循环时间。

2.3 填筑方式

使用自卸汽车驶入坝面，然后进行卸料，并通过推土机进行平铺，达到相应的厚度。在铺料的时候应该按照平行坝的轴线方向要求，铺土的厚度必须是均匀的，如果有料块直径比较大的话，必须要将其打碎，还应该清理铺料里面的杂物。如果需要对防渗体进行铺料的话，应该采用进占法倒退铺土的方式，让车辆就是一直在松土上行驶的，不会对经过压实的土层进行碾压，防止因为超压出现剪力破坏的情况。在进行铺填的时候，应该尽量确保坝面平整，这样就不容易出现积水。对于含水量比较低的黏性土料应该在料场适当地加水，如果在坝面进行加水的话，必须要做到“少、勤、匀”，这样压实效果才会更好。如果是非黏性土料的话，通常是在坝面进行加水的。砂砾料以及石碴料在进行压实前都要加水，这样有助于提高压实的质量。

3.坝体控制线的测设

为了确保坝体和岩基能够良好地结合到一起，在对坝体进行填筑前一定要做好对于基础的清理工作，这时需要先将清基开挖线放出来，也就是坝体和原本地面之间的交线。放样精度并不是很高，一般通过图解法获得放样数据，然后进行现场放样。这就需要先对坝体的纵断面进行测量，对轴线中的里程桩的高程进行测算，画出纵断面图，计算其中心填土的高度，测算每个里程桩的横断面，画出对应的横断面图，根据这些数据以及面图进行大坝的设计断面的绘制。

4.坝基清理

为了使土坝的土料和基础能够良好地进行结合，避免因为基础渗水影响坝基，在进行坝体填筑前就需要先清理干净它的基础，主要是将坝基范围的草皮、稀泥以及腐殖土等杂物清理干净，清基深度一般是0.3m～1m左右。表土和细沙都必须要完成清除，土坝和山坡结合的位置也应该进行清理，一直到其不透水层。如果是岩石的话，清基的坡度应该在1∶1以内，心墙和岩石基础连接的位置要对它的强风化层进行清理。如果山坡是黏性土壤的话，需要根据坝体横向接缝的有关规定进行清坡处理。

5.坝基开挖

在开挖坝基以及岸坡的时候必须要遵守有关的施工标准，要符合有关的要求，要从上往下挖，先挖岸坡再挖河床，施工程序必须和导流方式协调起来。应该尽量在填筑以前进行，坝肩岸坡的开挖清理，对于水文气象带来的影响也必须要关注。坝基开挖获得的土料用来进行坝体填筑，要选择合适的填筑位置，一边进行开挖一边就地进行填筑。要根据边坡修正开挖的部位情况选择相应的标准。这里的岸坡可以看作是稳定边坡，采用对应的方式来开挖与处理：如果是在其之上的，开挖的坡度最好是比较平缓的[3]。在地基处理以及混凝土截水墙的强度达到标准以后就可以回填截水槽。如果要对基面以上进行土料填筑的话，必须要现湿润或晾晒黏性土壤坝基的表面，调整其含水率，之后进行刨毛，完成这些工作以后才可以进行第一层的铺筑。如果出现断层裂隙带的话，对于清基范围的破碎带以及断层都应该进行开挖处理，然后使用混凝土置换，并要求处理深度是破碎带宽度的2倍，长度需要根据其抗渗允许的水利梯度以及防渗板的设置情况来进行计算。在基建面和它下游7m都要铺设混凝土垫层，厚度是20cm，用于对基面进行找平，保护基岩面以及防渗板，防渗层的上下部的垫层料以及过渡料的铺筑宽度都要适当加宽，避免地基被冲蚀或者受到管涌的影响。

6.坝面划分

坝料填筑有3道工序，首先是铺料，然后是洒水以及碾压。其他的一些工作还有超径处理、铺设下游护坡等。为了保证施工的效率、安全以及秩序，通常都是进行流水式的坝体填筑施工，需要将坝面分成多个工作面以及面积差不多的填筑块。在每个填筑块中分别进行填筑作业，这样整个工作面的工序就可以连贯起来。要根据坝体高程来确定工作面。如果是黏性土料的话就按照平行方向来划分，防止形成平行的渗水通道。因为施工导流的需要只能进行纵向分段的话，对于其纵向接头必须要处理成1∶3～1∶4的斜坡，对于纵向水流的接缝位置，压实土料也需要选压不少于0.5m，相互之间的接缝必须要错开。

7.坝面铺土压实

进行坝体填筑必须要符合导流度汛的需要，要考虑工期以及拦洪度汛要求，主要考虑施工导流、场地布置、施工工艺以及上坝道路等方面的需要，要经过科学的论证，确定相应的施工进度计划与措施。在土坝料运送到填筑区域以后使用推土机进行摊铺和平整。铺料可以采用进占法，也就是运料车辆行驶在新填筑的松料上向前进行卸料然后整平。其优点是整平比较容易，对于填筑厚度的控制也比较方便，重车以及其他车辆行驶都能够有比较好的条件，能够减轻车辆的磨损。使用大功率液压推土机进行铺料，通过对于刀片的施压对铺料厚度进行控制。对于垫料层的摊铺也是使用自卸汽车以及推土机，摊铺宽度由推土机刀片宽度决定，通常是3m。对垫层进行摊铺的时候上游边线应该在设计边线外面10cm～15cm，之后通过修正以及碾压使其达到设计边线。要对筑坝材料质量进行控制，含泥量、级配以及岩性等都要达标。如果直径过大的在料场就要进行处理，如果有上坝的材料不合格的就要清理出去。土料要均匀地摊铺碾压到指定厚度[4]。塑性心墙与斜墙在填筑时坝面应向上游倾斜1%～2%的斜坡以便向下游排除雨水。均质坝坝面可铺成鱼脊形，坝面不应有起伏凹凸不平之处，以免雨后积水影响施工。土料压实是坝面作业中最重要的工序之一，碾压方向与坝轴线平行。机械分段碾压时，两台振动碾的碾压搭接长度为：顺碾压方向1m～1.5m垂直碾压方向的搭接长度为30m～50m。当用平碾压实土料后，在铺上层土之前应进行刨毛，用羊脚碾压实土料，压实中羊脚碾对表层土翻松、无需刨毛就能保证士料良好的层间结合。

8.结合部位的施工

坝体的防渗土料会和地基、岸坡或者其他建筑的边界进行结合，要根据施工方法、施工导流以及分层分段填筑的要求进行施工，要对接坡、接缝进行合理的设置，要运用有效的技术对结合位置进行处理，保证质量。在坝体填筑中，层与层之间的分段接头应错开一定距离，分段条带应与坝轴线平行布置，各分段之间不应形成过大的高差。接坡坡比一般应缓于1∶3。对于坝身与混凝土结构物的连接，在靠近混凝土结构物的部位不能采用大型机械压实时，可采用小型机械夯或人工夯实。填土碾压时，要注意混凝土结构物两侧均需填料压实，以免对其产生过大的侧向压力。

9.反滤层施工

反滤层的填筑方法大体可分为削坡体、挡板法及土和砂松坡接触平起法3类。土、砂松坡接触平起法能适应机械化施工，填筑强度高，可做到防渗体、反滤料与坝壳料平起填筑、均衡施工而被广泛采用。依防渗体土料和反滤层填筑的次序、搭接形式的不同可分为先土后砂法和先砂后土法。

10.垫层施工

垫层为堆石体坡面最上游部分，可用人工碎料或级配良好的砂砾料填筑。垫层须与其他堆石体平起施工，要求垫层坡面必须平整密实，坡面偏离设计坡面线最大不应超过3cm～5cm，以避免面板厚薄不均，有利于面板应力的分布。

11.土石坝坝体填筑施工关键技术应用实践分析

以某土石坝工程项目为例：

（1）施工人员首先测量了坝体的控制线，在正式开始施工前先进行了准备工作的实施，找出清基开挖线的位置，确保坝体和岩基能够稳定地结合。通过图解法测得数据进行开挖线的放样，对于测定数据的准确性要求不高，然后以此为基础进行放样。需要先顺着坝轴线进行清基场地纵断面的测量，然后绘制相应的断面图，计算里程桩的中心填土高度以及横断面有关数据。根据这些测量数据就可以大致上确定其断面。要对坝基范围的杂物进行清理，不只是要清除表层杂物，需要深度清理，清理的深度为0.3m～1m左右。如果坝体所处区域的地质情况不一样的话，必须要合理地控制清基工作。

（2）填筑施工方案。坝体填筑采用分区填筑施工程序进行施工。坝基底部过渡料、反滤料填筑，基础面较为平缓，自卸汽车直接将反滤料运输至工作面，后退法卸料，采用推土机平整，自行碾压实。沥青混凝土心墙上下游两侧的反滤层、过渡层，因铺筑宽度较窄，填筑规格要求高，采用反铲挖掘机平整，并进行规格修正，自行碾压。反滤层与过渡层同步施工。反滤料与沥青混凝土心墙、坝体均衡上升。坝体填筑运输利用坝基开挖的施工道路，自卸汽车直接运料至工作面，采用进占法和后退法相结合的混合法卸料，推土机平整，拖式振动碾碾压。

（3）在坝面铺筑结束以后就需要对其进行压实，要沿着坝轴线方向进行碾压。要通过机械分段的方式进行碾压，振动碾压塔的塔接长度必须要符合设计要求。在土料经过碾压以后还需要进行刨毛，然后摊铺上层土。如果是通过羊角碾进行碾压的话，表层土也不用刨毛就能够确保土料层有效地结合。