水库土坝填筑施工技术分析

王小茹

摘 要：全面分析土坝填筑施工技术的核心意义和重要性，并结合目前所面临的容易受环境影响、施工质量控制力度不够等难题，尝试提出一些应对之策。应对方法包括合理划分坝面工作面、组织流水作业、选择适合的填筑方式等。研究结果表明，通过合理选择施工方法和技术措施，提高了施工效率、保证了填筑质量，并增强了土坝的稳定性和抗渗性能。对土坝坝体填筑施工技术的研究和应用具有一定的理论和实践价值，对于保障工程质量和提升施工水平具有重大意义，可为土坝工程的设计和施工提供科学的参考和指导意见。

关键词：水库；土坝；填筑施工；技术

中图分类号：TV642.3                              文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2023）10-0026-03

0 引言

水库土坝工程对于保障水资源的合理利用、水能的开发利用以及水灾防治等具有重要意义，建设高质量、高效能的水库土坝工程，加强填筑施工技术的研究和应用，能够不断提升技术水平和工程质量。

1 水库土坝填筑施工技术

1.1 水库土坝填筑施工技术概述

水库土坝的填筑施工技术是指在水库建设中用土石材料构筑坝体的工艺。填筑施工技术的选择和实施对保障水库的安全性和稳定性至关重要。主要的施工技术包括坝面作业、垫层施工、反滤层施工等。填筑施工前需要进行场地清理，清除场地上的植物、杂草和杂物等，确保施工区域的干净和整洁，并对场地进行平整处理，去除地面上的凸起和凹陷，使地基均匀平整[1]。

施工所使用的材料需要具备一定的强度和稳定性，通常采用黏土、砂土和石块等，根据土石材料的特性和工程要求，可以进行不同比例的混合，以达到理想的填筑效果。在填筑区域内，根据设计要求和施工计划，进行土石材料的堆放和分层，堆放时需要均匀分布和严密压实。

1.2 水库土坝填筑施工的重要性

水库土坝作为抵御洪水冲击的主要防线，填筑施工的质量直接决定了土坝的坚固程度和抗洪能力，只有使用科学合理的填筑施工技术，才能确保土坝在洪水来袭时能有效地抵挡洪水的冲击，保障周边地区的安全。水库的主要功能之一是储存和调节水资源，其施工的质量直接关系到水库的蓄水量和蓄水稳定性，要确保土坝的渗透性和抗渗性，防止水从土坝渗漏，从而保证水库的蓄水效果和供水能力。水库土坝在长期运行过程中，会受到水压、重力和地震等外力的作用，填筑施工的质量决定了土坝的稳定性和抗滑性能，可以确保土坝具备足够的抗滑和抗震能力，减少土坝发生滑坡或倒塌的风险，从而保障水库的安全运行。

1.3 土坝坝体的用料规划

1.3.1 料场的规划

料场是指用于储存和管理土石材料的场地，它的规划直接关系到施工效率和土坝建设的顺利进行。料场的位置应选择在离施工现场近且便于运输的地方，优选位置应考虑到土石材料的供应来源、施工现场的距离和交通便利性等因素[2]。料场的面积要根据工程需要和土石材料的需求进行合理确定，应足够容纳所需的土石材料量。考虑到料场内的堆放和搬运作业的便利性，还要根据不同种类和规格的土石材料，应划定相应的堆放区域，确保不同材料之间不会混淆，方便后续的取用。

1.3.2 料源规划

寻找周边山区、丘陵或矿区的土石场作为主要料源，这些地区往往能够提供丰富的土石资源。考虑料源的稳定性和可靠性，最好选取地质稳定、土壤质量好的地方作为主要取料区，采取措施保障取料过程中不会产生塌方或土壤松动等安全隐患。综合考虑料源的供应能力和采掘难度，优先选择供应能力较强、开采难度较小的地区，还应充分考虑环境保护因素，选择离居民区、水源地和生态敏感区较远的地点作为料源，以减少对周围环境的影响。

2 水库土坝填筑施工技术存在的问题及处理方案

2.1 容易受环境影响

填筑工程中产生的土石方剩余物料会对周围的生态环境带来土壤侵蚀和水质污染等诸多问题。为了有效解决这一难题，一定要使用科学的方式进行对应处理，并不断强化施工人员对工地周边环境的保护主动性，构筑严谨的生态监管机制，确保施工过程中未使用完毕的土石方材料得到适当处理和再利用，降低对生态系统的负面影响。

采用掩埋、绿植复原及生物工程等手段，增强对填土区域周遭土壤的维护和复原，减缓土壤剥蚀和水体污染。需增强监测和评估工作，对填土施工过程中的环境影响实施实时监控和评估，及时发觉问题并采取相应手段修复和管理。在技术方面，可推动环境友好型填土材料的研发和应用，降低对原生土壤的破坏，并优化填土工艺参数，提升填土效率和均匀性，减少对环境的影响。

2.2 施工质量控制力度不够

施工期间对土壤的筛选和检测不够严谨，会导致填筑土壤中杂质含量较高，严重影响土壤的稳定性和防渗能力，削弱土坝的整体安全性。施工中未能有效控制土层的致密度，导致土坝内部存在未充分致密的疏松土层，增加土坝破坏的风险。施工期间未精确控制土壤的湿度和含水量，使填筑土壤的含水率偏高或偏低，其中过高的含水率会增加土壤可塑性，降低抗剪强度和抗压性能；而过低的含水率则导致土壤干燥收缩，易发生裂缝和渗漏。为解决此问题，就要加强土料的筛选和检测，确保物理力学性质符合设计要求，建立严格的施工工艺控制制度，明确填筑方式、均匀性控制等關键参数，确保填筑过程规范一致。

2.3 填筑工艺参数缺乏标准化

土壤的合理压实密度和湿度控制是确保水库土坝的稳定性和防渗性的重要保障，由于缺乏统一的工艺参数和规范，施工方常常无法准确了解土壤的实际情况并实现最佳压实效果。填筑施工中对土层厚度和坡度等参数的规定也存在不足，缺乏统一的标准化指导，导致施工人员根据个人经验或主观判断进行施工，容易导致填筑不均匀或过度厚薄的情况发生。为了解决水库土坝填筑施工技术所存在的问题，需要制定统一的填筑工艺参数标准，并加强管理、监督和培训。针对不同类型的水库土坝，应根据工程特点和土壤条件制定相应的填筑工艺参数标准。加强对填筑施工队伍的管理和监督，确保施工过程中严格按照标准进行操作。

2.4 技术创新不足

针对土质较差、易液化或地下水位较高的地区，传统的填筑工艺无法满足工程安全的要求。为了解决这一问题，需要积极引入新的工艺和设备，采用高性能土工材料、增强土工合成材料等创新材料和技术，积极探索使用可再生能源和循环利用施工废弃物等绿色环保的填筑施工技术，降低对传统能源的依赖，并减少温室气体的排放。此外，利用再生混凝土和再生材料等，循环利用施工废弃物，减少资源消耗和废物排放。

2.5 施工过程中存在安全风险

考虑到土壤的自然条件下各类型成分分布不一，施工过程中土坝的稳定性面临着许多困境，如土层滑动、坍塌和液化等问题，这可能导致整个土坝结构的损毁。不合理的机械操作和设备使用会造成安全事故，对人员和设备产生伤害。若无法有效控制地下水位，也会导致土壤液化和土坝渗漏，从而引发严重的工程事故。

为了应对这些问题，需要建立完善的安全管理制度，明确施工过程中的安全责任和安全操作规范，并进行严格的监督和检查。加强与相关部门和专业机构的合作，充分利用他们的经验和技术，定期进行安全风险评估和预警，及时发现和识别出潜在的施工风险。

3 土坝坝体的填筑施工技术

根据施工条件和所使用的石料性质的不同，施工方法也可能存在差异，不同的施工方法会导致施工工序发生变化。在填筑土坝时，需要根据具体情况选择合适的施工方法。

3.1 坝面作业要求

在进行坝面填筑之前，采取分段或分面施工的方式，可以有效地控制施工过程中的土方运输和坝体压力分布，通过这种方式可以减少接缝的数量，使垂直坝轴线的交接更加紧密。这不仅有利于施工过程中的土方填筑，还可以提高压实机械的施工效率。操作坝面的作业工程时，需要按照特定的顺序进行，以避免压实过度或不足的情况，并严格控制压实的力度和均匀性，只有在压实达标的基础上，才可以进入后续的填料环节。

3.2 组织流水作业

在进行连续操作时，务必确保与工程的施工面积相匹配，让施工机械的作业更加便捷。对坝面长度的规划也需考虑碾压机械的要求，建议保持在40～100 m的范围内，以确保满足碾压效果所需，坝体填筑工序的数量、施工强度以及填筑面积之间存在密切联系，因此在考虑方案时必须将这些因素纳入考虑范围。

3.3 填筑方式

土石材料的倾倒和平整常通过安排自动倾倒的汽车直接进入工地，使用推土机将物料均匀地铺设出所需的厚度，铺设过程应该与大坝的轴线平行作业，以确保土层具有比较均匀的分布状态，并且需要清除所有杂物。在进行防渗体铺设时，应采用自动倾倒的汽车以倒退的方式进行铺土，确保汽车始终在疏松的土壤上行驶，避免在已经压实的土层上行驶，防止产生超过承载力的压力，对已经成型的坝体造成一定损害[3]。

3.4 碾压

在大坝表面进行填筑压实工作时，需要按照特定的顺序进行，以免出现部分地区未能得到充分压实或超过了承载能力的情况。为了避免在防渗土料的碾压过程中发生局部漏压，必须保证碾压方向与坝轴线方向是同向的，而不是与坝轴线方向垂直，这样可以防止形成穿过整个坝体的集中渗流通道。为了防止压实不均造成漏压现象，在对碾压作业的设备进行操作时，每一行应重叠20～30 cm左右，坝料分区之间的边界也容易成为漏压的薄弱区域，确保彼此之间有重叠的碾压作业区。

3.5 反滤层施工

对于土坝的反滤层施工，可以划分为3种方法，分别是坡体削减法、挡板法和土/砂松坡接触平起法。在土/砂松坡接触平起法中，机械化作业是一种较为适宜的方法，可以有效地保证填筑的施工品质，并且具有较高的承载能力。在土石坝的反滤层施工过程中，反滤层的施工可以同时实现防渗坝体和反滤料的均衡填筑，因此在实践中得到了广泛的应用。基于填筑材料、填筑顺序和搭接方式的差异，能够采用不同的填筑方法，如先土后砂法或先砂后土法等。

3.6 结合部位的施工

在土坝的填筑建造进程中，对于堤体的阻渗土料有着极度苛刻的需求，要与地基、岸堤以及周边修建物的边界材料互相融合。因为施工技巧和施工导流填筑的需求，必须设立纵向的衔坡和横向的缝隙。在结合部位施工过程中，必须采取可靠的方法来确保坝体的结构稳定。接坡坡比一般要比1：3要更加缓和一点。这意味着坝体在接坡处的坡度应该比正常坡度缓和，以减少土体的坡面压力，增加稳定性。为了实现这个要求，施工人员需要仔细选择和安排填筑土料，确保填筑过程中的土料密实，并按照适当的坡度进行铺垫和压实。关于坝体与混凝土构造物的衔接，在靠近混凝土构造物的区域，不宜使用大型机械压实。可以选择使用小型夯实机械或者人工夯实的方式进行处理。在填土碾压过程中，应当留意混凝土构造物两边皆需填料压紧，避免对其构成巨大的横向压力，甚至在安全上产生负面影响。

3.7 垫层施工

在土坝坝体山坡上最靠前的一部分便是垫层，这一片区域的堆填材料可采用人为的碎石和颗粒分布较细的砂砾料，基层的构筑需与其他堆石体的施工同时展开。对于铺垫层的斜坡平整度要求相当严苛，而铺垫层的倾斜程度需符合坡面规划，且误差在4 cm左右，确保铺垫层层面的填筑厚度均匀，进而确保铺垫层面具备较广泛的应力分布。

3.8 坝体质量检查、养护与修理技术

在坝体工程堆料地应定期核查取用土料的土质状况、土块规模、湿度和杂质含量是否与填筑需求相符。对于黏土这种土壤，当含水量较多时，需要采用拦截和排除水分的方法。而当含水量较少时，则需要考虑在土地上增添水分，以提高其含水量。

石块的储存区需要定期审查石头的质量、老化状况、石块的尺寸和形状是否满足填土的需求。如果发现不符合标准，必须弄清原因，并立即采取措施加以处理。在土壤填充的过程中，需要對土层的厚度、填充物的颗粒大小、含水量以及压实后的干燥密度等进行检验。土壤在经过压实后，黏土或壤土的干燥密度应保持在1.55～1.65 t/m3，而砂砾料和堆石的干燥密度应不低于1.75～1.85 t/m3。频繁地进行检查可以帮助技术人员了解其变化和工作状态，及时进行调整，并合理安排使用。

审查时，需仔细观察坝体表面是否出现冲刷、开裂、下陷、滑坡等现象，坝基是否存在管道泄漏、土流，渗水量是否突然增加或减少，或出现浑浊情况，护坡石块是否存在被掀起、松动或风化等状况。还要对所有环节的验收工作进行登记，注意进行存档并对应标记，如果有发现问题，都要在第一时间向上级主管部门进行汇报。

4 结束语

对水库土坝的填筑施工技术进行详细分析后发现，每一个施工环节相对来说都较为重要，都会对工程品质产生重要影响。因此，相关人员应积极推动研究和应用先进的施工技术，以实现更安全、可靠和高效的水利工程建设。

参考文献

[1] 裴正鹤.水库大坝坝体填筑施工技术分析[J].农业科技与信息，2021（10）：123-124.

[2] 阎倩倩.坝体填筑施工工艺[J].河南水利与南水北调，2020，49 （4）：45-46.

[3] 李泉.探究水库大坝填筑碾压施工技术[J].建材与装饰，2020 （12）：289-290.