水利工程土坝设计及施工技术分析探讨

刘 阳

（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春 130012）

1 土坝施工条件

1.1 地质条件

在水利工程土坝施工前，一定要由建设单位、设计部门和监理单位采取一些可行的措施，共同进行研究与探讨在土坝施工时，可能出现的一些异常情况，避免造成一些不必要的损失。还要对设计文件中的坝基地质构造进行熟悉和了解。

1.2 气象条件

在秋季和春季进行施工时，要对气象条件进行充分的考虑。尽管所在地的地区气温较为适宜，但在编制土坝施工进度计划时，为了应对各种因素对施工的影响程度，就要适当地加快土坝的施工进度，有利于进行碾压的工作。在这两个季节中粘土的含水量较低，仍然需要将降水和气温等因素发生的天数进行统计，并进行连续的长期观测。

2 土坝施工技术处理措施

要对土坝施工中的技术问题进行处理。

2.1 坝基

为了有效地防止坝体的渗漏，要彻底地清除坝基位置的树根、树枝、腐殖土和弹簧土。总之，一句话需要对土坝的坝基进行技术处理。

2.2 粘土料场选择及保护

为防止降水和地下水进入到料场中，在雨季来临之前，要将料场的排水条件进行适当的改善，阻止土料的含水量增加。为了使物理性能够符合坝体用料的各种要求并满足坝体填筑的需求，在对粘土料进行选择时，要有一定的备用料，贮量要相对集中一些，且粘土料的质地要均匀，总体的贮量要够。还需要了解与分析粘土料的物理性。要尽量不占用耕地，并且方便开采和运输。在寒冷的地区可以利用树叶和干草、积雪等保暖措施进行覆盖，保证料场第二年施工不会被耽误。

2.3 筑坝

施工尽量安排在少雨的季节，由于含水量高的土料抗剪强度较低，容易产生出光滑的土层接触面。在筑坝时含水量高的土料无法对其进行碾压，因此要禁止含水量过高或是超标的粘土料进入到坝体的建筑中。要严格地按照有关规定来进行设计，如果发现弹簧土，就要将其进行彻底的抠出。要根据有关规定进行取样并测试。在筑坝过程中，并要对土坝填土时的铺土厚度进行严格的控制。另外，要多注意当地的天气预报和雨情，且要采取一些防雨措施，尽量使作业面上不会出现积水等情况。

3 土坝施工设计实例分析

四川将乐高唐水电站是金溪流域的第七级水电站，将乐高塘水电站位于将乐县高唐镇上游2.5 km处，是一座具有防洪灌溉等综合效益的中型水利工程，以发电为主，主要组成部分为左岸挡水坝、右岸挡水坝、发电厂房、开关站和泄洪闸等，上游距离将乐城关约14 km。将乐高唐水电站始建于2005年6月，历时2 a建造完成。

3.1 土坝施工取料

征求设计单位的意见后，四川将乐高塘水电站全部采用外购的方式。对于其中含有草根等杂物，进行彻底的清除。对于土坝工程中的碎石和排水棱体块石碴，挑选符合标准的碎石和排水棱体块石碴。利用挖掘机进行挖取，并运到现场，用压路机进行碾压后即可投入到工程中。土坝施工取料时使用的回填用粘土来自右岸粘土料场，并交由监理工程师进行审查，确认土料符合土坝填筑标准的，方可使用。

3.2 土料实验

在土坝填筑施工前，需要对一些业主规划的取土场土料进行击实试验，由闽江局中心实验室的实验人员和高唐项目部的工地实验人员进行土壤容重实验，在监理工程师的监督下，得到土料最佳含水量和最大干密度后，对取土场土料的最佳含水量和最大干密度进行确定。

3.3 土坝施工

首先，在土坝建筑之前，严格地按照设计要求进行坝基范围内覆盖层的清除工作。利用挖掘机按照自左向右的顺序进行，然后全站仪通过小红旗帜做醒目标志，由测量人员提供样单，坝基的开挖范围进行实地放样。采用人工清理的方法清理局部难以清理的地方。其次，在基础挖掘结束后，将乐高塘水电站采用18 t振动式压路机，进行施工前的基础压实工作，走“s”形的路线，按照设计的土坝基础来进行，使每块的碾压遍数都不小于5遍。在行走的时候开动振动碾，分别埋在坝右侧0+131和坝右侧0+203的两个断面的基础上进行坝基观测仪器的预埋。再次，采用人工堆砌的棱体进行排水棱体块石堆筑，每块棱体之间没有水平通缝，厚度不大于1m。在进行砂碎石排水体施工时，不能有垂直相接。碎石料全部从外部采购，用较细的碎石铺洒在表面。在砂碎石排水体堆砌完成后，在坝体粘土填筑之前，严格按照设计的要求，在内侧面上包上一层土工布，铺摊的工作由工作人员组织人力来完成。排水棱体前的砂碎石排水体也利用人工进行堆砌。这期间的间隔要尽量缩短，堆砌完成后，进行粘土建筑。如果无法及时地进行，为了防止日光照射，要严格按照工艺流程采用塑料薄膜在表面进行覆盖保护。还要进行土料实验，对土料厂进行选择，并报给监理进行审批，并将实验的数据进行整理。最后进行填筑料的运输和碾压等工作。所进行取样的实验，对实验数据进行整理记录，报给监理工程师进行审批，即可进行填筑取样工作和土坝上游坡面的施工，也就是下一层的建筑施工，然后进行护面的施工。在达到坝体填筑设计高程后，进行坝顶施工。顺序为浇筑防浪墙、浇筑排水沟、浇筑混凝土路面，主要项目包括防浪墙和排水沟、混凝土路面的施工。完成后进行包括草皮护坡和素混凝土镶边，以及排水棱体坡脚排水沟的土坝下游的施工，主要在植草皮之前进行浇筑素混凝土方格网及素混凝土镶边，用人工挑运到现场，用人工来开挖基础，用自卸汽车将混凝土运输到坝后卸料在坝顶。下游的排水棱体脚的排水沟在完成排水棱体堆砌后开始进行，在混凝土浇筑的5 d后，进行回填工作，利用人工挖掘基础。其混凝土浇筑的方法和其他部位是相同的。

3.4 坝体构造

根据当地材料情况，以及考虑到大坝建成后的交通问题，路面下游侧埋设厚0.4 m、高0.2 m的路肩缘石。坝顶材料用沥青铺设路面，上游侧设1.2 m防浪墙,厚度为0.2 m，坝顶向下游侧倾斜3%，下游设草皮护坡。另外墙体可用混凝土浇筑，坝顶防浪墙施工时，墙底与坝身的防渗体要连接好，严防漏水。

4 结语

可以看出，通过对将乐高唐水电站的阐述，使人们认识到：要严格按照有关规定开展各项施工程序。在土坝的施工过程中，土坝施工的原材料、风化土含量、有机物含量、砾石含量从将乐高唐水电站建设的检测结果来看都符合相关的标准和要求。在水利工程土坝施工设计时，通过上文对水利工程土坝施工条件和技术处理的研究和分析，要与施工的实际情况进行结合，要严格遵守国家的相关规定和标准，才能够发挥出土坝施工设计的价值。总之，由于土石坝设计和施工技术的发展，土石坝历史悠久，使土石坝具有许多独特的优越性，在施工与设计中已积累了丰富的经验，可以就地、就近取材，几乎任何土石均可筑坝。节省大量水泥、木材和钢材，放宽了对筑坝材料的要求，减少工地的外线运输量。再加上最近几十年来新的筑坝理论和施工技术的高速发展，土石坝已经成为世界坝工建设中应用最广泛、发展最快的一种坝型。

[1]周耀刚.浅议水利工程土坝设计及工作特点[J].科技创新与应用,2013，(12):142-143.

[2]刘菊.浅谈水利工程土坝防渗加固技术[J].祖国：建设版,2012，(12):12.

[3]赵宏波.浅议水利工程土坝设计及工作特点[J].大科技：科技天地，2011，(19):358-359.