水利水电项目建设中的土石坝施工技术

马莉莉，马 强

（1.中国水利电力对外有限公司，北京 100120；2.山西禹门口引黄工程有限公司，山西 太原 030000）

土石坝具体指的是采取抛填和碾压等方法将施工场地的石料和土料堆筑而成的挡水坝。土石坝工程最为显著的施工优点就是可以就地取材，对坝基地质条件要求较低。另外，土石坝结构简单，施工过程相对来说也较为简单、便捷。随着施工设备以及施工技术的不断优化，实际施工过程需要用到的施工人员数量不断减少，施工工期也有效缩短，极大程度地节省了施工成本。

1 土石坝的类型

目前，我国范围内已经有90%的水利水电工程应用了土石坝，土石坝的分类方法有很多种，具体如下。

（1）根据坝体中的材料进行划分，由砂砾和土作为主要成分构成的坝体被称为土石坝，而由砂砾土壤和石料构成的坝体被称为混合土石坝。

（2）根据施工方式进行划分，土石坝又分为充填式、水冲填土、碾压式以及爆破堆石土石坝。在施工过程中对土石坝类型进行选择时，需要综合考虑不同施工区域的具体环境，具体至我国范围内，现今应用范围最为广泛的当属碾压式土石坝[1]。碾压式土石坝依据材料在坝身内的配置及防渗体所用的材料种类，可细分为均质坝、土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质坝等，具体如图1所示。

图1 土石坝的类型

（3）根据土石坝建筑的高度进行划分，高度没有超过30m的土石坝属于低坝，高度在30～70m的土石坝属于中坝，高度超过70m的土石坝属于高坝。

2 土石坝的优点和缺点

2.1 优点

和钢筋混凝土材料有所不同，土石坝施工过程中需要应用到的原材料除了就地取材，还可以从当地的材料厂进行采购，因为需要采购的施工材料体积和重量都较小，所以运输费用较低。另外，土石坝施工过程较为简单，降低了项目施工难度，同时也为日后的保养和维护工作提供了极大的便利。土石坝施工主要的原材料为土石或者砂砾土，其抗变形的能力较强，所以实际施工过程对地基的要求也相对较低。正是因为土石坝施工技术具有以上优势，该技术在水利水电项目中的应用范围越来越广泛。

2.2 缺点

除了上述优点，土石坝也具有一定的局限性，比如不能彻底、完全地拦截洪水，需要修筑溢洪道作为辅助设施。另外，土石坝的施工难度比堆砌石或混凝土坝体施工难度大；土石坝施工过程中，由于填筑土料黏度较大，很容易受到天气变化的影响；并且受到各种因素的影响，很容易发生沉陷的情况。

3 水利水电工程中土石坝的施工技术

3.1 布置施工材料

实际施工时，对施工材料的合理把控非常重要，只有这样，才能有效提高水利水电工程的施工质量，同时保证工程施工进度。为了达到严格控制施工材料的目的，实际施工前需要根据具体的施工标准，合理地选择施工材料挖掘场地，只有保证该位置具有足够的、性质优良的施工材料，才能保证整个水利水电项目施工顺利、有序进行。

3.2 填筑与压实

对于土石坝施工来说，土石坝的填筑和压实虽然是最后一个步骤，但是却非常关键。进行石料填筑时，首先需要做好铺土作业，提高作业面的平整性，一旦遇到体积较大的石块，需要及时将其清理出施工场地。随后开展平土工作，应用拉线的方式确认平土层的厚度，平土作业需要结合人工平土和机械平土两种方式共同进行。原因在于，人工平土作业灵活性较高但是效率较低，而机械平土施工虽然灵活性较差但是施工效率较高，两种平土方法配合应用，不仅保证了平土灵活性，还保证了平土的效率[2]。最后就是土石坝压实作业，土石坝压实效果会直接对整个土石坝工程的稳定性产生影响，所以做好土石坝的压实工作非常重要。压实作业需要应用到的设备为碾压机，在实际操作过程中，为了避免漏压的现象发生，需要不间断地进行碾压，同时注意处理好碾压接缝。不同的碾压轮如图2所示。

图2 不同的碾压轮示意图

3.3 土石料的加工

对土石料的表层进行清理，剔除不合格的土石料材料，再将合格的土石料应用到土石坝施工过程中。实际施工时，因为土料面积较大，吸水能力较强，土料含水量一旦超出一定的范围就会对实际的施工效果产生影响，所以，需要应用有效的方法降低土料中的含水量，如烘烤或者翻晒等，进而有效降低土料中的含水量。如果项目有特殊要求，需要适当地提高施工材料的含水量，那么可以采用加水的方式来实现。在筛选土石料时，如果超径石比重较小，可以应用推土机将其清除；若土石料中超径石比重较大，则可以利用料斗过滤筛选的方法进行筛选清除。另外，高坡下料的方式也可以实现粗细料的分离，从而有效去除大粒径石料。块石料不仅可以由现场开采获得，还可以在开挖建筑物时获得。

3.4 砂砾石料与堆石料的开采

自然界中，砂砾石料的分布较为广泛，而且多数都是可以开采的。不同的地区，石料的分布特点也不同，有的分布在陆地上，有的分布在水下，开采时，需要根据石料的分布情况选择最为合理的开采方式。堆石料的开采过程较为复杂，一般需要应用深孔阶梯式的爆破方法进行开采，但爆破开采获得的石料规格是大小不一的，所以，要根据实际施工的需要，对超大径石料应用潜孔爆破进行处理。

3.5 反滤层施工

反滤层填筑方法主要分为3种形式，分别为削坡体、挡板法和沙松坡接触平起法。其中，沙松坡接触平起法更加适合机械化施工，该方法填筑强度较高，可以应用到防渗体的填筑。按照反滤层填筑的次序，反滤层填筑施工又可以分为先土后砂和先砂后土，不管应用哪一种方法进行填筑，土和砂之间都会出现交错的现象，所以在设计反滤层厚度时，施工人员需注意不能过度削弱防渗体的有效断面[3]。

3.6 结合部位施工

土石坝施工时，坝体的防渗土料会和岸坡或者周围的地基相互结合，并且考虑到实际施工会涉及分层填筑等方法的应用，需要设置一个纵横向的接坡和接缝。结合部位的施工是整个坝体施工较为薄弱的环节，处理工序较为复杂，所以对施工技术的要求较高，在实际施工中，需要进行严格把控，控制好结合部位的施工质量。如果坝体接坡和接缝数量较多，也会对坝体整体填筑强度产生影响，特别是会对机械化施工产生较大的影响。因此，针对坝体结合部位的施工，必须采取科学合理的施工技术，同时合理控制接缝或接坡数量，保证坝体施工质量可以满足具体的设计要求。

4 结束语

综上所述，土石坝施工技术在我国水利水电工程建设中得到了广泛的应用，该技术在极大程度地提高了项目施工质量的同时，还有效节省了施工成本，对于保证施工企业的经济效益和社会效益具有积极的意义。在应用土石坝施工技术开展施工前，需要根据项目的实际情况，合理设计施工方案，严格控制施工材料，保证其可以满足实际施工标准要求，严格控制每一个施工环节的施工质量，进而保证整个水利水电工程可以顺利有序完成。另外，作为施工企业，还需要积极地引进先进的施工设备，保证水利水电工程施工质量的同时，进一步提高工程施工效率。