水利水电施工中筑坝工程的关键工艺分析

2022-12-13池能威

城市建设理论研究（电子版） 2022年32期

池能威

广东达利机电工程有限公司广东东莞 523000

在实际施工阶段，诸多因素会对筑坝工程造成影响，具体包括地质条件、施工工艺水平以及材料等，不但难以确保工程整体质量，同时一些施工单位过度追求进度，施工阶段伴随诸多安全隐患。为了保证施工质量，确保各项施工作业的有序进行，对施工及管理人员而言，不仅需要注重质量控制，还需要合理选择施工工艺及相关技术，深入研究。筑坝工程具有成本低、效率高及工期短等优势，通过掌握相关施工工艺，能够结合不同施工情况与环境开展施工作业，为提高工程整体质量夯实基础。

1 水利水电施工中筑坝工程的相关技术

目前，工程项目的技术类型包括可视化仿真技术与围堰导流技术。其中前者的应用有助于降低整体施工难度，能够避免安全隐患及风险问题，具体表现在通过仿真与模拟对整体环境实施评估，借助互联网平台及相关软件的功能完成建模，基于对施工现场的全面勘测，在平台和软件的作用下，实现对施工现场的全面模拟，构建仿真现场，具有可视化、数字化等优势，便于及时发现相关问题[1]。包括围堰和导流是围堰导流技术的主要组成部分，施工人员利用该技术能够有效分析河床面积，结合具体情况确定围堰的实际面积，如图1所示，保证施工作业的顺利进行。

图1 围堰导流施工方案

2 土石坝工程概述

2.1 概念

土石坝主要指将石料、涂料或者混合料，采取相应的工艺手段，如抛填、碾压等，经过有效处理后生成的一种挡水坝，如图2所示。其中土坝的构成材料主要为土和砂砾；堆石坝的填筑材料主要包括卵石、石渣以及爆破石料等；而上述两种填筑材料比例相同，便能够构成土石混合坝。

图2 土石坝

2.2 优点及缺点

对土石坝的优点进行分析，主要包括：（1）施工过程中可以就地取材，有效降低材料采购成本，节约材料资源，同时能够降低运输成本，节省了大量的人力资源和物力资源。而使用的坝体以钢筋水泥等建筑材料为主要材料，这类材料的损耗较为严重，同时运输过程中势必需要使用大量的人力、物力；（2）相较于其他挡水坝类型，土石坝的结构单一，为后期扩建或维修提供了便利；（3）土石坝施工工艺的流程较为简便，为组合机械及高效施工提供良好的条件；（4）土石散粒为坝体的主要结构，能够有效适应变形，对地基没有较高的要求。

对土石坝的缺点进行分析，主要包括：（1）土石坝的坝顶难以溢洪，因此需要设置相应的溢洪通道；（2）土石坝的涂料以粘性涂料为主，填筑过程中极易受到周围环境因素的影响。因此施工前需要全面收集施工现场的环境观测资料，对气温、降水、大风等气候要素进行认真考虑，明确其对施工的影响程度；（3）相较于混凝土坝以及浆砌石坝，土石坝的施工导流具有一定的复杂性；（4）土石坝多存在一定的沉陷或不均匀沉降问题。

2.3 土坝道路布置的主要原则

首先，对各路段的标准而言，需要负荷坝料运输的强度要求，基于对不同路段运输量、使用年限、运输车型以及当地环境条件等因素的分析，在此基础上明确。其次，可以满足地形条件，各期上坝道路均可以衔接应用，同时能够兼顾施工运输，可以与永久公路结合。最后，根据规定明确施工道路的技术标准，针对特殊路段，需要分析其技术性与经济性，如果限制坡长，需要严格控制道路最大纵坡，不可超过15%。

3 水利水电施工中筑坝工程的关键工艺

3.1 坝基及岸坡处理

实际施工前，完善相关准备工作至关重要。对工作人员而言，需要对现场进行有效的勘察，同时为了保证施工技术能够满足坝基、岸坡等施工要求，还需要做好现场的清理工作。对平面进行清理的过程中，以人工清理为主，对表面树木、草皮、乱石等进行全面清理，另外采取机械清理方式，对地道、泉眼、水井等部位进行处理。清理工作结束后，及时展开回填、压实等工作，对坝基进行碾压与填筑作业，提高其夯实效果，保证施工质量。

3.2 石料场的规划布置

在实际施工阶段，需要认真考虑影响施工作业的相关因素，全面清理障碍物，为筑坝施工的顺利开展夯实基础。完成清理工作后，需要构筑相应的排水沟，同时结合现场地形、气候等调节，合理选择开挖技术。寒冷季节施工多使用立面开挖技术；如果土料的天然含水量与设计要求相符，主要使用全面开挖技术。

石料场的规划布置需要从以下几个方面着手：首先，空间规划。主要指合理选择料场的位置、高层，精细化布设。规划过程中，尽量缩短土石料的上坝运输距离；高程的设置需要有助于重车下坡，降低运输成本；针对近料场的设置，需要避免取料对坝体的防渗性能及上坝运输造成影响，同时减少安全事故发生风险。另外，关键建筑物、机械设备需要与石料场保持一定的安全距离。其次，时间规划。主要指结合施工强度以及坝体填筑位置的变化情况合理选择料场的应用时机，明确填料数量。随着季节以及坝前蓄水情况的变化，料场的工作条件也在发生变化。在时间规划方面，需要考虑以下因素：（1）先近后远；（2）向上游后下游；（3）上坝强度高时采用近料，强度低则采用远料；（4）旱季采用含水量较高的料场，雨季则采用含水量较低的料场。最后，质量规划。质量规划的目的在于满足设计和填筑的要求。这需要工作人员进行全面勘察，基于对料场地质条件、埋深、储量及物理学相关指标的了解，进行科学规划。

3.3 土石料的加工及压实

黏土的主要特点表现在颗粒小、表面积大、亲水性强等，水对筑坝工程质量有直接影响，基于以上特点，开展土石坝施工作业前，需要加强对相关参数的监控，如土石料含水率等，对含水量进行严格控制。如果含量较高，可以通过蒸发、掺料、翻晒等处理方法，确保土料的含水量满足填筑要求[2]。

压实作业时土石坝施工的关键一环，对施工质量有直接影响。土料的压实特性极易受到其他因素的影响，如本身特性、颗粒级配、构成情况、含水量以及压实功能等。通常情况下，粘性土具有较强的粘结力，摩擦力较小，压缩性较强，但是因为其渗透性能较差，排水困难，压缩耗时较长，因此难以满足实际施工的要求。而非粘性涂料则完全相反，其粘结力、压缩性较小，而摩擦力较大，因为透水性能较强，因此易于排水，压缩较快，能够满足压实要求。相较于粘性土，其压实干密度更高。相较于颗粒不均匀的沙砾料，颗粒均匀的细砂达到的干密度更小。

3.4 填筑施工

筑坝工程坝面作业涵盖诸多内容，如摊铺、洒水、压实等。坝面作业内容较多，工作面较为狭窄，需要使用大量的机械设备，因此需要合理规划填筑施工组织。对施工作业的基本要求进行分析，施工过程中，需要对坝面进行合理划分，结合实际要求划分为多个工作面或工作段。划分工作面时，确保方向与轴线处于平行状态，避免其与垂直轴线交接。另外，施工人员还需要对平面尺寸进行分析，确保其能够保证压实设备的工作要求。开展坝面施工的过程中，需要严格按照相应的少女心进行，避免出现漏压、错压等情况。一层达标后方可继续下一层的填筑。

结合土石坝施工工艺的差异性，可划分为多个筑坝类型，目前碾压式应用最为广泛。需要加强对碾压机械开行方式的关注，开行方式直接决定对土石坝的碾压方式。具体包括圈转套压法与进退错距法。前者多用于多碾滚组合碾压，对开行工作面具有一定的要求，生产效率较高，但是碾压时转弯套压交接部位的重压较多，易导致超压。当转弯的半径较小，可能会出现土层扭曲情况，剪力破坏程度较大，难以保证施工质量。进退错距法具有操作便捷等优势，如图3所示，碾压、铺土以及质量检查等工序协调，适用于分段施工作业，以确保施工水平。

图3 进退错距法

针对坝体的填筑，完成坝基施工以及隐蔽工程验收达标后方可作业。施工过程中采用的碾压机械设备，需要在现场进行碾压试验。土石坝的断面层包括多个分区，如排水区、填充料保护区、阻水抗渗区等。针对不同分区，其功能各不相同，使用材料也存在明显差异，对应的施工控制指标同样不同。正式施工前，需要对各类填料进行碾压试验，选择合理的碾压设备，明确线参数，满足各自的设计指标要求。另外，通过碾压试验还能够明确各项施工要素及控制指标，因此碾压试验是保证施工质量的重要基础。

3.5 明确原材料配比

对筑坝项目而言，其主要材料为混凝土，材料的性能、质量对工程整体质量有决定性作用。因此在施工过程中，需要加强对材料的质量控制，具体表现在混凝土原材料的配比方面，为施工作业的顺利进行提供保障[3]。如果原材料存在配比不合理等问题，必然导致材料的应用无法满足施工要求，对材料质量造成不利影响，碾压施工质量低下。原材料配比主要通过混凝土含砂量、水泥灰浆量、骨料最大粒径等体现。其中碾压质量受材料含水量的影响，施工阶段，土石料性能受土石料面积、含水量、颗粒大小等因素影响。所以加工材料时，需要严格按照相关操作规程，有效控制混合料含水率，同时根据具体情况，科学明确材料配比，合理使用相关技术，保证筑坝工程的整体质量。

3.6 坝体防渗漏

对筑坝工程而言，施工过程中做好防渗漏措施十分必要。比如说，结合实际情况建立专门的防渗墙，为坝体提供二次防护，通过防渗墙的保护能够有效提高工程的防渗漏性能，进而达到提高施工质量的效果。建立防渗墙时，可以采用高喷法、挤压法进行施工，不同工艺方法的特性各不相同，需要结合工程实际进行合理选择。高喷法较为常用，是处理土层的主要方法，将完成配置的混凝土喷射至目标范围，以确保防渗墙土层和材料的有效结合。挤压法也较为常用，通过振动低压的方式实现混凝土浆液的喷射，进而提高防渗效果。

3.7 混凝土养护

养护是十分关键的一项工序，采取合理有效的方法可以提高坝体强度，减少裂缝等不良问题。混凝土结构极易受到温度、湿度等环境因素的影响，开展养护工作的过程中，需要结合实际制定合理的养护方案，以提高养护工艺的应用效果。比如说，待混凝土结构平整后，及时采用保温薄膜对其表面进行覆盖，针对边、角等结构易受损部位进行加厚处理。如果现场温度较低，可以采用草席等保温方式，加强对温度的控制，并停止洒水养护，确保混凝土温度，实现对内外部温差的控制。