水利枢纽工程大坝施工填料分区的利用及相关研究

新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局（有限公司）第二分公司 郭 玲

水利枢纽工程大坝施工填料分区的利用及相关研究

新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局（有限公司）第二分公司 郭 玲

土石坝指的是用当地的土料、石料或者土石混合料等天然材料，经过填筑、碾压等方法堆筑成的挡水建筑物。它是一种最为古老并且应用最广的坝型。相对于其他类型的大坝，土石坝最大的一个特点是能够根据坝址附近的天然材料的特性，因地制宜地加以有效利用，对填料进行灵活的分区。目前土石坝最重要的一个发展趋势是，筑坝的材料限制被突破了。因此，怎样根据实际的情况来充分利用好工程区域内的开挖材料，尽量减少设置专用的料场，对于缩短工期、节省工程投资以及更好地促进土石坝的发展前景，具有重要意义。

一、水利枢纽工程大坝施工填料分区的应用现状

随着新型的施工方法和机械的出现，分区坝工程实践在不断地丰富，这使土石坝的建设可以更加充分地利用料场周边的各种填料。在土石坝的工程中要求最为严格的坝壳料如今也向着多元化的方向发展起来。但土石料的性质极其复杂，而且目前对土石坝设计施工参数的认识还不够深化，因此迄今为止，土石坝的设计还是处在半理论半经验的状况，水利枢纽工程大坝施工填料分区的利用还在继续深入研究中。目前，我国的主要坝型有以下两种形式。

1.防渗面板类型大坝。在坝体的上游面用钢筋混凝土、沥青混凝土以及其他天然或人工的材料筑成防渗板的坝型，即为防渗面板类型。这类大坝的坝壳为不透水层，采用连续浇筑的施工方法建成。

2.分区类型坝。这一类坝是由防渗区以及其他几个不同的渗透特性的区域组合而成。它以防渗体为中心，向上下游的方向按照顺序设置出一层比一层粗的渗水材料。这一类坝的突出优点是透水性能十分优越，即使有较大的漏水量也不容易坍溃。因为它是突破了坝址的地形、地质而作出的最优设计，所以它的应用范围也最为广泛。

二、水利枢纽大坝施工填料分区的运用探讨

1. 关于填料分区的填筑利用分析。大坝的坝体分区填筑施工调配系统是一个十分复杂的系统，土石方的调配过程是与施工的总体布置、施工进度计划以及料场的规划等内容密切相关的。土石坝的施工之中，将坝体分为石渣区、防渗土区、风化料区、下游排水棱体、上昂式排水体、水平排水道等区域。填筑料按性质和功能的不同则分为主堆石料、块石护坡、次堆石料、过渡料、垫层料、黏土铺盖、保护石渣等。不同的填筑分区的料源地分布于不同的采料场。在各个施工的阶段，通过不同的道路系统将填筑料由料场运往填筑点。

除了充分利用好料场料源之外，还需要利用水利工程中产生的开挖料。首先要解决的难题就是如何在综合利用多种填料的情况下，确保坝体分区的合理性，既要做到充分利用各类不同特性的填料，又要确保填料符合捧水、防渗等设计要求，解决好不同特性的填料能否同时上坝的问题。料场的规划在土石坝的施工中是极其关键的一个环节，其选择与布置直接影响到土石坝的质量和投资。如果没有充足的填筑料源，就不能保证工程施工的顺利进行。然而，如果没有对填筑料场进行优化，同样不可能实现高速、优质、安全、低耗的施工目标。

2. 填筑施工的质量控制。质量控制是影响水利枢纽大坝分区填料的重要因素之一，具体表现在以下几个方面。

（1）明确填筑施工的重点。质量控制的重点在于碾压遍数、铺摊层厚、接缝处理、岸坡处理等施工参数。在施工中，要确保施工人员清楚了解技术要求和控制标准，实现对项目的过程控制、提前处理以及超前处理。

（2）填筑分区的规划。料场各分区填料的风化程度不同，土性也变得极为复杂，土性又会影响到它的压实性。将不同料场、不同土性的填料划分在不同的填筑分区内，要保证同层填筑土料的料源统一、土性相同，避免混填土性差异较大的土料，以利于现场的质量检测和控制。同时严格控制填料的来源，确保填料的防渗性。

（3）施工质量的监测。安全监测是评价工程是否安全的主要手段。要严格执行控制监测体系，对防渗土的填料的填筑、碾压、铺摊、洒水、抛毛、接缝处理等工序的施工质量进行检查。施工期内的安全监测可以通过对填筑质量进行评估及分析数据等手段来进行，通过对沉降量、压缩率等数据进行分析，来检验、监测填筑的质量。

（4）合理安排、统一组织施工设备。在安排施工设备时，尽量将同一功率的设备安排在同一填筑单元内,使每个填筑区形成填筑土料—摊铺碾压—取样检测的流水作业。在设备紧缺时，要以小功率的设备作为控制标准，以保持生产均衡。

三、施工对填料分区的影响因素

如果选择的料源不同，那么，就要随之采取不同的施工工艺、施工进度以及施工时间了。一般来说，水利枢纽大坝工程有固定的防汛目标，因此对分区的影响也较大。

1. 施工工艺造成的影响。一般来说，通过碾压试验的方法来确定不同的施工工艺。根据料场的复勘资料，选取具有代表性的土料进行碾压试验，以确定施工参数，控制现场质量。

针对料场分布广泛、土性变化较大的特点，分别在各料场选取具有代表性区域的土样，来进行现场碾压试验，确定相同的碾压遍数、碾压机具以及厚度。以坝上的土料场为例，采用综合碾压试验法测算防渗料组合，采用经验确定法确定部分参数。在试验之前，首先将试验材料先铺放在地基上填压一层，经过8遍碾压后，用石灰标明预先分割的3个条带，作为正式碾压试验场地的地基。然后测量整个试验区的底部高程，根据测量摊铺后固定的测点高程来推算铺筑厚度；碾压达到规定的遍数后，测量出层面固定测点的高程，以此来推算沉降量；最后检查含水率、压实密度以及渗透系数等。

2. 施工条件造成的影响。对施工方法、设计方案以及施工顺序进行调整，无论采取何种措施，其最终目的都是为了符合质量安全，并且经济与技术上均可行的优质产品，尽量以最小的成本得到最大的收益。

综上，在水利枢纽工程的建设过程中，土石方的调配问题已经成为整个工程施工中最为重要的环节，直接关系到整个工程的进度和质量。土石方的调配问题在整个工程的设计规划过程中，位置相当重要，已经受到了广泛的重视。对于填料的分区利用的更多相关技术问题还有待于技术人员共同去努力解决。