水利水电工程土石坝施工技术的探究

周中华

（华邦林业发展有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

随着新时期发展，在水利水电工程建设过程，要不断采取更加完善的施工技术，本文以水利水电工程中土石坝施工为研究对象，积极对其相关技术进行了实践研究，具体分析如下。

1 土石坝施工技术的特点

1.1 节约施工成本

成本控制是工程建设中的第一要务，在水利工程建设中也是如此。合理应用土石坝的施工工艺，可以减少投资，提高水利水电建设的工作效率。因此，在采用土石坝施工工艺时，要严格按照技术规范进行合理的施工。在材料工艺上，土石坝技术具有工程量小、原材料用量少等优点，可进一步降低工程造价。这也是为什么它的建设费用如此低廉的主要原因。

1.2 运用仿真技术

在土石坝工程中，通常也采用模拟技术进行施工。仿真技术可以对实际工程环境进行有效的模拟，为工程技术施工提供了依据[1]。另外，该技术还可以对工程的动态施工进行模拟，使技术人员能够直观地看到施工过程，能及时发现设计中的问题，并对施工中出现的技术问题进行分析，从而使施工中出现的问题得到有效的解决。模拟技术是提高水利水电工程质量的关键，各建设单位要在实践中不断总结、借鉴、发展新技术、新功能[2]。

1.3 有效缩短工期

采用土石坝技术可以有效地提高工程建设的工作效率，减少重大失误，预防开工。合理地运用土石坝技术，可以保证各施工环节的质量，保证项目的顺利完成，从而有效地缩短工期。

2 土石坝施工技术在水利水电工程施工中的应用

2.1 工程概况

梅域村水库位于禄丰县土官镇梅域村村委会梅域村河上，距禄丰县城37km，距州府楚雄市83km。距省会昆明市67km。属金沙江水系。坝址以上控制径流面积8.06km2。主河道长3.52km，河床平均坡降52.1‰。现状梅域村水库为小（二）型水库，坝高11.5m，为均质坝，总库容20 万m3，水库扩建后为心墙风化料坝，正常蓄水位1910.44m，相应库容97.3 万m3，校核洪水位1913.50m，相应库容139.3 万m3。

扩建后的梅域村水库枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、导流输水隧洞组成。

（1）扩建大坝为黏土心墙风化料坝，坝顶高程1914.00m，坝高26.00m.防浪墙顶高程1914.80m，坝轴线长206.0m，坝项宽4.5m。上游坝坡分二级，高程1903.5m以下坡比1∶2.50；高程1903.5～1914.00m 坡比1∶2.0。下游坝坡分三级，高程1914.00～1903.5m 坡比1∶1.8；高程1903.5～1892.50m 坡比1∶2.0；高程1892.50m 以下为堆石棱体，顶宽2m，坡比1∶2.0。截水槽最大底宽15.0m，心墙顶宽3.0m，黏土心墙上、下游坡比均为1∶0.2。上游侧游设两层水平宽各0.8m 的反滤料，下游侧设两层水平宽各1.0m 的反滤料。上游坝坡采用C20 混凝土预制块护坡，下游坡采用框格梁草皮护坡。

（2）溢洪道布置于大坝顺流左岸，为河岸开敞式溢洪道，由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段和尾水渠段组成，全长249.5m。控制段为宽顶堰，堰宽5m，堰顶高程即为水库正常蓄水位1910.44m。设计洪水位1912.67m，下泄流量Q=25.13m3/s，校核水位1913.50m，下泄流量Q=40.28m3/s，坝顶高程1914.00m。

（3）导流输水隧洞置于右岸，进口底板高程1897.00m，总长174.27m，其中：隧洞洞身长141.07m。导流输水隧洞由进口拦沙井、有压段、闸室竖井段、无压段、尾水段等组成。有压段长50m，标准断面为180°圆拱城门断面；闸室段长5.1m，设检修、工作闸门各一套，均为0.8m×0.8m 平面铸铁闸门；闸后无压段标准断面为180°圆拱城门型，无压段长91.07m，断面B×H=1.5m×1.8m；隧洞设计流量0.18m3/s。

2.2 水文和地质资料

梅域村水库位于禄丰县土官镇梅域村村委会梅域村河上，水库坝址以上控制径流面积8.06km2，主河道长3.52km。河床平均坡降52.1‰。梅域村河属金沙江右岸支流普渡河上游螳螂川的二级支渡。上游河系里扇形分布，河源高程2400m，由北向南流经梅域村，于青龙寺附近汇入螳螂川。水库流域形状呈扇形，南北最长4.2km，东西最宽2.6km。水库流域平均高程2050m，流域最高点为南部三尖山，海拨高程2285m。最低点为水库坝址处，海拨高程1890m，高差395m。

区内主要出露元古界昆阳群、震旦系地层，其次为中生界侏罗系下禄丰群、上禄丰群，新生界第四系地层。区内山脉、盆地呈北东向展布，最高海拔北部孝母山2614.0m、最低海拔土官河阿车铺1844.0m，相对高差770m，地势北高南低、东高西低。

2.3 工程施工工序与方法

2.3.1 施工准备

施工前，施工人员必须全方面熟悉图纸，了解工程内容及质量要点，掌握设计意图，对施工班组进行书面的施工技术交底，及时提出设计存在的问题及合理修改意见。

因本工程全部为露天作业，水位、地质及气象资料对工程施工影响较大。为最大限度减少河水对工程施工的影响，遵循立即开挖立即支护的原则，坝基开挖成形后立即组织人员清底、进行大坝灌浆准备工作、溢洪道基础开挖完工后、模板支设并进行混凝土浇筑[3]。这就要求所有人员、设备及材料准备充分到位。

2.3.2 测量施工工序

（1）测量程序。

测量程序为：制订测量计划→测量准备→测量实施→测量复核→测量成果整理及上交。

（2）制订测量方案。

根据项目的进度，由项目技术部门预先发出测试作业，以确定测试放样位置，确定测试结束的时间。

（3）计量编制。

根据任务表中的测试区，根据现场的实际情况，建立了设备安装的控制点和测量方法和程序，对各点的坐标、方位和间距进行了分析和处理。检查结果将通过计量工程师进行。

（4）计量方法。

在放样过程中，要细心细致，把人工差错降至最低，保证取样点的准确性，明确放样位置，并使工人们在现场进行安全防护。对监理人提出的取样与复验，应予以积极的协助，如有差错，应依监理人的指令予以改正或补充。

（5）整理和移交结果。

点位放样完成后，应及时向工地主管部门移交测量结果，说明情况，并填好现场验收报告，确保现场工作人员正确地掌握放样点位后，方可离开。

2.4 土石方开挖

根据本工程特点，未设计导流建筑物，原河床实测高程为1885m，两岸坝肩及泄洪道基础、边坡开挖可按正常施工程序挖至设计高程1892m 后，采用临时导流管布置于左岸将河水导至下游设计结构物以外，导流管安装时搞好止水措施，待上、下游围堰填筑完成和死水排净后，即可进行大坝基坑、上、下游护坦及消力池基础开挖与清理。

土石方开挖流程：A 坝肩及泄洪洞边坡、基础开挖B→导流涵管埋设C→上下游围堰填筑D→基坑死水抽排E→基坑、上下游护坦及消力池基础开挖与清理。

施工要求如下。

（1）岩石开挖等级根据实际地质条件参照有关规范规定选定。

（2）从顶部到底部进行土石挖掘。开挖的分层厚度要根据地质条件、出渣道路、施工部位、开挖规模、开挖断面特征、爆破方式、钻孔、装载、运输设备性能和技术指标等进行全面的分析。

（3）非保护层的土石方开挖，按爆破后不致损害地基及附近建筑物安全的原则选择爆破参数。尽量采用延长药包、梯段爆破，基坑保护层开挖应采用浅孔松动爆破，地基质量要求高的应积极采用预裂爆破或其他防震措施。坝基部位不得采用洞室爆破。高边坡开挖原则上应采用预裂爆破或光面爆破、避免二次削坡，需锚固支护时应及时支护。

（4）在水深、地形、地质条件、开挖范围、开挖方量等方面，特别设计了水下开挖的施工工艺设计[4]。

2.5 覆盖层清除

（1）清理岸坡及基础时，应将树木、草皮、树根乱石及各种建筑物等全部清除，并认真做好洞穴、泉眼的处理，坝基及岸坡不得有反坡现象，坝基及岸坡表层的粉土、淤泥、腐植土、细砂土等均应全部清除。

（2）坝址区内的地质勘探孔，应按图逐一检查并妥善处理，经验收合格后记录备查。

（3）坝肩和堤坝的开挖清除必须在填方之前进行，不得在堤坝附近进行挖掘，不得在堤坝上堆放垃圾。

（4）对大坝及堤岸的治理，应有地质、设计人员参与，并作系统性地质描绘、编录。

2.6 开挖方法

挖方方式：按照施工放样，由上到下逐级逐级进行土方开挖，禁止采用由下至上的倒吊挖法。开挖时，要定期对开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点、斜坡等进行校正，边坡上预留20cm 防护，并根据图纸规定进行开挖，开挖时要确保不低于开挖深度0.5m。而在挖掘过程中，必须采用小规模的挖掘工具或手工挖掘。按照工程图规定的斜率和平整程度，并依据工程实际工程中的工程地质条件，对工程图中规定的开挖线路进行必要的变更，按照监理人出具的设计变更进行。对于在爆破后无法进行及时充填的边坡面或岸坡面，必须保留防护层，并将其完全清除。

2.7 排水和降低水位措施

在雨季施工和开挖坡面上遇有地下水渗流时，为确保工程质量，应在边坡修整和加固前，根据地形，基槽来水情况，开挖的深度，以及不同的土质采取有效的疏导和保护措施。

（1）若基坑和边坡渗水较少，渗水量不大，可以顺纵向轴线自上而下开挖排水沟，在下游设积水井，也可以同时开几条横沟，把渗水和积水引向横沟。集中到排水井用水泵抽出。

（2）若基坑和边坡渗水地下水位较高、土质差、渗水量大，可采取沿等高线分层设排水沟和排水井，分别用水泵排出。

（3）若遇地下水位较高处的粉土和粉砂，在开挖过程中，由于地下水位较高且粉砂粉土的颗粒细而均匀，渗水的出溢坡降超过粉砂粉土的允许范围，由于渗水作用，容易发生流砂、管涌，会导致地基土壤结构破坏，导致边坡的稳定性。对此情况，可采取井管排水降低地下水位。

边坡安全的应急措施：土石方开挖过程中，如出现裂缝和滑动迹象时，应立即暂停施工和采取应急措施，并通知监理人。必要时，应按监理人的指示设置观测点，及时观测边坡变化情况，并做好记录。

岸坡清基施工流程：施工准备→测量放线→挖掘机、装载机配合进行岸坡清基→人工配合清理坡面→自卸汽车将清基土方运至弃土场→清基面修整→检查验收→质量评定。

河床清基流程：施工准备→测量放线→挖排水沟、集水井→施工排水→挖掘机、装载机配合进行河床清基→河床基槽开挖→清基面修整→检查验收→质量评定。

2.8 施工期排水

根据现有水文地质资料分析计算，大坝填筑围堰渗流量不大，加上降雨及施工排水，排水量按20m3/h计。围堰内的集水利用堰坡脚就近开挖明沟汇集积水至集水坑，可作为施工期间的施工用水及用导流管引出。

3 工程施工质量保证体系

3.1 质量方针与质量目标

工程质量是企业的生命。本着业主满意的精神，确保工程质量，施工单位将一如既往地坚持“科学管理、规范施工、全面履约、争创一流”的质量方针，严格按照技术标准和规程规范，实施和执行监理工程师的指令，开展安全文明施工。本着“信誉第一、用户至上”的原则，项目部始终坚持严把质量关，精心组织、文明施工[5]。

3.2 施工过程的质量控制及管理措施

3.2.1 质量控制主要内容

（1）强化施工过程的控制，从源头上消除缺陷、缺陷，保证工程的安全。

（2）强化各工艺阶段的质量管理，以及时找出问题并快速解决，在没有消除之前，不得进行下一步的建设。

（3）测试、测量和检查。

3.2.2 质量控制的措施

施工过程中运用数理统计方法对以下4 个部分实施质量控制。

（1）涉及工程的主要性能和使用安全性的重要工艺或部件。

（2）对下一步项目有特别的工艺需求，会对其产生重要的影响。

（3）产品质量不稳定，生产过程中存在大量不合格产品。

（4）根据反馈，发现有问题的部分。

4 结语

总之，结合本文的阐述，总结了水利水电工程中土石坝施工技术措施，希望能够为相关施工人员提供有效的技术参考，从而为水利水电工程建设工作顺利开展奠定良好基础。