水利水电工程中土石坝施工技术问题探讨

李聪

摘 要：土石坝称当地材料坝，所需土石料一般就地开采，同时还可充分利用各种开挖料，且具有对基础要求低、适应基础变形强的特点。根据填筑施工方法，一般可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水力冲填坝、水中填土坝及砌石坝几种，目前广泛运用的是薄层铺筑并分层压实的碾压式土石坝。文章主要谈谈水利水电工程中土石坝的施工技术问题，供同仁指导与参考。

关键词：水利水电工程；土石坝；施工技术

1 土石坝优缺点分析

1.1 优点

（1）就地取材，节省钢材﹑水泥﹑木材等重要建筑材料，从而减少了建坝过程中的远途运输。

（2）结构简单，便于维修和加高﹑扩建。

（3）坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。

（4）施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。

1.2 缺点

（1）坝顶不能溢洪，一般要另设溢洪道（洞）。

（2）施工导流不如砼坝或浆砌石方便。

（3）粘性土料的填筑受气候影响较大。

（4）沉陷和不均匀沉陷大。

2 水利水电工程中土石坝施工技术措施分

2.1 土石坝防渗流技术措施

渗流指由于填筑土石坝的土料和坝基的砂砾是散粒体结构，颗粒间存在大量的孔隙，因此具有一定的透水性。当水库蓄水后，在水压力的作用下，水流必然会沿着坝身土料、坝基土体和坝端两岸地基中的孔隙渗向下游，造成坝身、坝基和绕坝的渗漏。

假如这种渗流是在设计控制之下，大坝任何部位的土体就不会产生渗透破坏，则为正常渗流，此时渗流量一般较小，水质清澈透明，不含土壤颗粒，对坝体和坝基不致造成渗透破坏；反之对能引起土体渗透破坏，或渗流员过大且集中，水质浑浊，透明度低，使坝体或坝基产生管涌，流土和接触冲刷等渗透破坏，这种影响蓄水兴利的渗流则为异常渗流。

渗流控制的控制理论是在工程实践中的发展和运用起来的，是实践反馈的结果，其中渗流的基本原理、渗流场的分析方法、土体渗透稳定性三大部分，是渗流控制理论的基础。而渗流控制技术是渗流基础理论的实施措施，它主要包括灌浆技术、反滤坝技术、土石坝坝坡滑动破坏加固技术、土石坝坝体灌注粘土浆加固技术、坝体和坝基的密度加固技术、土工合成材料加固技术以及防渗墙及其坝体坝基加固技术等。如何组织科学有序的施工，提高工程质量，控制渗流是整个过程成败的关键。笔者认为土石坝过程在施工重点如下：

做好基礎处理。很多大型土石坝，必须要满足坝基承载力及基础防渗的情况下，完成基础处理的稳固后，方可进行填筑施工，特别是在深覆盖层上修建工程，基础处理工程量大、不可预见因素多，需要经常采用防渗墙、振冲、帷幕灌浆、固结灌浆等对地基进行处理。

掌握当地地质、水文气象资料，控制好施工工期的季节性。土石坝对水文气象的因素极为敏感，在雨季，土料的含水量影响极大，直接制约着大坝填筑，施工强度将受到影响；冬季，土料上冻，如不采取积极措施，也无法进行填筑，且冬雨季填筑施工，存在着高投入、低产出的窘境。

对于度汛期的施工，应编制具有针对性的施工方案。土石坝工程，一般不允许漫顶过流，故土石坝工程“施工高峰期”应控制在工程实施截流后第一个汛前达到拦洪度汛断面挡水这一阶段，截流后均需加快施工进度，以确保在汛前将坝体全断面或度汛小断面填筑至拦洪度汛高程。因此给坝体填筑的施工工期有限，在北方地区采用冬季施工时，当月平均气温在0℃以下，有些地区河流结冰、土层冻结，对开挖工程、混凝土工程、灌浆工程以及填筑工程均有不利的影响，因此必须要提高月填筑强度，方能按安全渡汛的要求按期达到拦河高程。

确保工程所用料场开采土、石料的材料质量。料场对土石坝的重要性不言而喻，却也是最容易影响大坝顺利填筑的软肋。根据工程实践，一般而言，料场的地质勘探工作深度远不如坝址，特别是填筑量最大的堆石料，往往仅靠几个探洞或地形勘查进行地质描述，进场后，与招标文件发生变化的可能性很大，无法形成大规模开采（或台阶开采）条件，直接影响大坝填筑级配是否得到保证。

2.2土石坝材料碾压试验技术措施

对土石坝而言，碾压试验是填筑前最为重要的技术参数论证工作，也是确定大坝能否顺利填筑及确保大坝安全的重要环节。碾压试验工作的好坏，直接影响坝体的填筑。

料场规划对料场进行科学而合理的规划布置主要包括：有效利用场地空间、对建筑材料进行合理的分类储存和对施工机械设备、人员进行合理的调配等。在有效利用场地空间方面，主要是对料场的位置和选择和对料场高程的布置。通过对料场的规划，可以对施工所有的各项条件进行合理的配置，其中包括硬性指标，如对施工地的地质情况进行全面而综合的勘察，以确定土石坝的建筑规模和相应的人力、设备、资金投入等。

施工材料的加工土石坝的施工材料无外乎土方和石料两种为主，对两种材料的加工要分别进行，以保证后期填筑施工的开展。土料的加工及处理，建设土石坝所需的土料一般都采集比较颗粒均匀，表面亲水性强的土料。一般情况下，要对土料进行精密的检测，以确定土料的最优含水率（一般为±2%）。根据土质和土料中含砂量的不同，分别采用先筛除、过滤而后再进行加工的技术进行分类的加水处理。

土石坝筑坝材料在选坝阶段应从空间与时间、质与量等方面进行全面规划。黏性土料采用钻探或坑探取样。防渗料的勘探要仔细按深度查明天然含水量。防渗料具有防渗性和施工性两大特点。砂砾石的特点是抗剪强度高，但易冲蚀。风化料往往存在湿陷问题。反滤料一般要满足坚固度要求

2.3土石坝坝面作业技术措施

土石坝坝面作业施工组织规划由于水利工程中坝体的作业面条件比较特殊，在对坝体进行填筑和压实之前需要工作人员事先做好规划和组织工作，以保证施工作业的质量。为了保证施工进度，建议坝体的填筑和压实工作采用流水作业的施工方式，这样也是考虑到了施工作业面比较狭窄的实际情况进行的决定，也保证了各个不同的专业施工队伍有事可做，轮流不停的工作，减少了施工时间。

2.4 坝体填筑与压实技术措施

当基础开挖和基础处理基本完成后，就可进行坝体的铺筑、压实施工。

2.4.1土石坝坝面作业施工组织规划

土石坝坝面作业施工程序包括铺料、平仓、洒水、压实、质检等工作。坝面作业，工作面狭窄，工种多，工序多，机械设备多，施工时需有妥善的施工组织规划。为避免坝面施工中的干扰，延误施工进度，土石坝坝面作业宜采用流水作业施工。流水作业施工组织应先按施工工序数目对坝面分段，然后组织相应专业施工队依次进入各工段施工。对同一工段而言，各专业队按工序依次连续施工；对各专业施工队而言，依次不停地在各工段完成固定的专业作业。

2.4.2 流水作业施工的优点

该方法实现了施工专业化，有利于工人劳动熟练程度的提高，从而有利于提高劳动效率和工程施工质量。同时，各工段都有专业队施工固定的施工机具，从而保证施工过程人、机、地三不闲，避免施工干扰，有利于坝面作业多、快、好、省、安全地进行。

参考文献

[1]李辉.水电工程的土石坝施工技术问题探究.[J]陕西水利.2012（04）

[2] 刘春来.试析水利工程土石坝施工现代技术的应用.[J]水利学报2013（07）