水利工程土石坝施工技术趋势探析

马国春，王 赫，范世运

（吉林省节水灌溉发展股份有限公司，吉林长春130000）

1 施工关键技术

1.1 料场规划技术

与其他坝型相比，土石坝的核心优势是就地取材，可以直接使用工程周边区域中的土料、石料作为坝体材料，无需使用钢筋、混凝土、水泥等工程材料，以此来缩短施工工期、控制造价成本。在料场规划环节，从坝体材料运输距离、材料性能质量、地质水文条件、工序安排、文明施工、材料需求量等多个维度进行综合分析，合理选择料场与堆场的分布位置及高程，做好料场平面布局规划工作。如此，既可以满足实际施工需求，不会因土石料运输入场滞后而导致停工，同时，还可以有效处理土石坝施工期间产生的废渣料，将废渣料循环利用，避免破坏周边生态环境。

1.2 土石料加工技术

在正式施工前，应用土石料加工技术，对所挖取土石料开展一系列处理操作：1）做好土石料筛选工作，筛除土石料中混杂的腐殖土、淤泥质土等杂质，并将土石料经过筛分进行粗细分离，如使用圆形振动筛设备，根据施工需要设定筛网层数和目数，土石料自上至下经过多层筛网，分离成不同粒径的颗粒，清除夹杂的超径石。2）检测土石料含水率，对含水率超限的土石料采取翻晒、烘干、洒水保湿等处理手段，将土石料含水率偏差控制在允许范围内。3）从土石料开采加工角度来看，可选择采取陆地开采或是水下开采方式，如运用洞室爆破技术来完成土石料陆地开采任务，从土层中挖取土料与石料，在爆破作用力下将土石破碎形成适当粒径的颗粒物，以此来简化土石料的破损筛分工艺，提高取料加工效率。

1.3 坝基岸坡处理技术

为保障坝体施工质量，应采取坝基岸坡处理技术，清除工程现场中分布的树枝草皮、地表植被、施工垃圾与废渣料等杂物，检查坝基与岸坡的结构状态，对结构松动及存在滑坡安全隐患的边坡进行护坡加固处理，如在边坡坡面上叠放砂包土袋，钻设若干孔洞插入锚杆，在锚杆上挂靠钢筋网并喷射混凝土层，或是直接覆盖土工织物，避免边坡在土石坝填筑压实期间受施工扰动而出现滑坡事故。同时，处理坝基结构中的局部破损与凹凸不平部位，凿除松散混凝土，使用相同或是低标号混凝土进行回填处理，或是使用石渣作为回填材料，对修补部位表面进行压实整平处理。而针对水塘、洼地、深槽等特殊部位，如果采取常规的人工清理方法，难以取得预期的清理效果，应采取机械清理与人工清理相结合的方法。最后，检查坝基与岸坡处理效果，重点检查坝基压实度、平整度，确定处理效果达到施工标准后，再进入土石坝填筑压实工序。

1.4 土石坝填筑压实技术

土石坝填筑压实技术要点：1）明确施工步骤。将坝体材料品种作为施工步骤的设定依据。例如，在粘土填筑施工期间，依次开展卸料平料、土料铺设、泥浆涂刷、碾压、结合面处理作业。而在坝壳料施工期间，先后开展卸料平料、层厚控制与碾压作业即可，无需开展泥浆涂刷与结合面处理作业。2）施工准备。为避免在填筑压实期间出现突发问题而影响到坝体质量，要做好前期准备工作，准备内容包括现场实地考察工作、技术交底、坝体材料质量检查、试验段施工、坝基岸坡质量验收与返工处理等。3）层厚控制。施工人员采取尺量与目视相组合的方法，定期对土石坝填筑层的厚度与平整度进行检测，对过薄与过厚部位开展补铺与推土机推薄作业，采取人工填筑方式对边角部位加以修正，将填筑层厚度误差控制在允许范围内。4）结合面处理。在使用粘性土料作为坝体材料时，受到土料含水率影响，结合面的接触面光滑度较差，进而影响到土石坝压实效果。因此，在进入碾压工序前，施工人员需要使用推土机对坝体接触面开展刨毛作业，在必要情况下对接触面进行洒水保湿处理后，再开展压实作业。5）土石坝压实参数控制。提前选择一处试验段开展压实试验，根据试验结果确定压实参数，如土料压实含水率、碾压遍数等确定压实度指标要求，1-2级土石坝压实度控制在98%～100%内，将3级坝压实度控制在96%～98%区间内即可。同时，在土石坝压实完毕后，对压实质量进行现场测试，对压实度不达标部位进行补压。

2 未来发展趋势

2.1 快速施工

在早期建设的水利工程中，由于工艺技术滞后与施工手段单一，导致土石坝施工工期较长，施工效率有待提高，这也是土石坝技术的主要工艺缺陷。因此，企业需要重点研发土石坝的快速施工技术，积极应用坝面分区流水作业、平起填筑、临时断面填筑等全新技术手段，以此来缩短工期、提高作业效率。

其中，坝面分区流水作业是将土石坝填筑压实工序分为铺料、摊铺、洒水、压实、质检等多项步骤，将土石坝作业面划分为若干分区，根据工期要求与施工情况，拟定工序数目、工作段面积与工段数目，在各分区内独立开展施工作业。平起填筑是将心墙、坝壳料、反滤料等部位的填筑厚度保持一致，使其具备开展大规模机械化施工的前提条件，待填筑完毕后同步开展碾压作业，以此简略接缝、削坡等工序环节。而临时断面填筑是优先开展临时断面填筑作业，在填筑面到达设计标高后，再行开展尾部坝体填筑作业，在提高施工效率的同时，切实满足水利工程渡汛与分期蓄水要求，提前发挥水利工程的使用功能。

2.2 投入大型设备

在现代水利工程中，随着建设规模与土石坝填筑量的持续增大，导致工期延长，传统的填筑压实技术缺乏实用价值，难以通过长时间开展高强度施工活动来追赶工期进度。问题根源在于，虽然采取机械施工与人工施工组合的方式，有效兼顾了土石坝施工精度与工期效率，但所配置机具设备多为中小型工程设备，且设备使用功能单一。因此，土石坝施工技术的未来发展趋势在于投入大型工程设备，组合应用平起填筑等技术手段，奠定开展大规模机械化施工活动的良好基础，通过提高设备更新换代频率、提升设备运行效率、丰富设备使用功能的方式，实现追赶工期进度与增大施工强度的技术目的。

2.3 土石坝冬季施工

在冬季施工背景下，受到环境温度与气候条件影响，所修筑土石坝普遍存在填筑强度偏低现象，问题严重时不具备开展土石坝填筑施工的技术条件，对工期进度与工程质量造成影响。针对这一问题，在部分水利工程中选择采取搭设暖棚法，在棚内开展土石坝施工活动，这一方法存在明显的局限性，如棚内保温效果不佳、前期投入过大、搭设暖棚准备周期长等。因此，需要进一步优化改进土石坝工艺技术，尽可量减小环境温度对土石坝填筑工艺过程造成的影响，如在向阳背风区域中设置土石料场，将所使用土石料的含水率控制在塑限含水率90%以内，提前铲除土石坝作业面中的土壤表层风干冻土与冰雪，开展冬季施工试验来调整土石坝技术方案。

3 结语

综上所述，土石坝作为具备挡水功能的构筑物，是水利工程中的一项关键技术。在现代水利工程中，传统土石坝施工技术存在诸多工艺缺陷有待解决，难以满足实际施工需求。为突破传统土石坝施工技术的局限性，提高工程质量与技术水平，促进我国水利事业的健康快速发展，施工单位及相关人员需要深入研究土石坝技术，掌握标准的施工要点，逐渐探索新技术手段，以保障水利工程土石坝施工活动的顺利开展。