碾压式土石坝施工技术的要点探析

尤 臻

(福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000)

0 引 言

近年来，中国逐步加大了水利水电工程建设力度，碾压式土石坝在众多坝型中有着，就地取材、施工进度快、节约成本的特点，能充分发挥出水利水电工程应有的作用和功能。在工程建设中，碾压式土石坝的实施成效对整座水利水电工程使用安全、施工质量、使用寿命等皆有较大影响。因此，在水利水电工程施工中，碾压式土石坝开挖、选料、碾压、防渗等关键环节的处理是大坝的关键。基于此，文章就云南省镇沅县丙果河水库中碾压式土石坝施工技术进行分析、探讨。

1 工程概况

镇沅县丙果河水库位于云南省普洱市镇沅县者东镇者东村的丙果河上，集农田灌溉、集镇供水、农村居民人蓄饮用水等功能的新建蓄水工程，水库的总库容为435.32万m3。大坝为沥青混凝土心墙防渗风化料碾压坝，最大坝高66.5m，坝顶长171.0m，坝顶宽度8.0m；由正槽无闸控制溢洪道布置在大坝左岸全长235.7m；采用右岸导流洞导流，并设有输水洞、引水渠道总长19.773km。丙果河水库工程为四等工程，主要建筑物拦河坝、溢洪道、导流输水隧洞为4级建筑物，次要建筑物及渠道为5级建筑物。

2 碾压式土石坝施工技术要点

2.1 施工前准备工作

碾压式土石坝施工过程中，在施工前做好技术交底、施工准备等综合管理工作，前期对建筑材料质量、数量等进行质量检验及设备的选型等采用大数据分析、统计，为后续的碾压式土石坝施工提供参考数据，规范工程建设施工过程的控制，有助于提高碾压式土石坝技术水平[1]。

2.2 施工前准备合理布置施工道路

施工便道是工程建设的前题，需充分结合施工区域内现有道路进行布置修建，能提高施工效率，可适当的节约施工成本。在两岸坝肩开挖工作面修建施工临时便道、改扩建道路及永久道路等施工道路，各层施工道路之间采用临时支线道路连接，总体平面上形成“Z”“工”形道路网络，缩短运输距离的同时，提高道路的通过能力。各层施工道路之间采用临时支线道路连接。施工道路结合开挖区成型后的马道高程布置，按每条施工道路控制3个马道即30m高差的原则布置，满足最大开挖出渣和边坡支护施工。

2.3 工程测量

在坝基岸坡清理之前，对提供的测量数据进行审核与复测，为碾压式土石坝轴线、高程提供保障。在放线测量的过程中，对放线的高度、距离等进行控制，起坡线应放大处理。在完成清坡工作后，开始填筑施工，以边测量边绘制为基本原则，在心墙、坝壳上料前，开始进行边线测量，并绘制相应的图纸，以此为依据，保证填筑工作的有序开展。

在坝体施工过程中工程测量放样以及坝体开挖、填筑等为重点进行综合控制，通过标记桩位的纵横轴线，水平控制测量等，对坝体轴线、平面高程、边坡坡度、平整度等测量精度、误差等进行控制调差、平差。在坝体施工过程中利用GPS全站仪进行测量，在测量定位后，开展填筑施工作业，应用大数据分析，对全过程测量数据进行分析动态调整。

2.4 坝基与岸坡处理

坝基与岸坡的处理是大坝基础的重要保障且属于隐蔽工程，也是土石坝施工中的重要分部工程。在对坝基以及岸坡进行开挖及地基处理过程中，采用“先上后下、实时监控”分层开挖清理的方式，对坝基以及坝肩等进行开挖、清理，保证坝基、坝肩的综合质量。坝基与岸坡处理达标后，经专业监理工程师验收、审核达标后才能进行下一道工序的施工。

在施工过程中秉承着土方平衡利用，保护生态环境，尽可能节省成本的要求和原则，结合本工程地质资料分析和坝料平衡计算，大坝开挖料70%可用于填筑大坝。工程开工后，详细制定石料的开采和利用计划，开挖过程中地质工程师配合工程师对有用料和无用料进行鉴别，无用料提前剥离扬弃，对用于大坝填筑的石方开挖认真进行爆破设计及生产性碾压试验，保证开挖渣料级配满足大坝填筑需要。

2.5 基础开挖方法及措施

1)边坡开口采取“先清、后锚、再开挖”的措施。

边坡开口要按照“先清、后锚、再开挖”的顺序进行施工，在边坡开口前，需要对边坡进行清理，对砌石进行清理，并结合地质环境，对边坡环境进行清理，在清理后进行锚固处理，在边坡开挖过程中，可通过支护结构搭建，稳固整体开挖环境，并保证边坡的整体稳定性。

2)按“治坡先治水”的原则，处理好边坡开挖与排水的关系。

治坡先治水的原则下，对边坡开挖与排水之间的关系进行调整，其中包含截水沟、排水沟等，在排水设施开挖处理下，对地下水露出情况、排水系统管道等进行综合控制，避免出现边坡渗漏的情况。马道排水沟以及地表排水系统在搭建与应用中，为避免出现内渗的情况，则需要在边坡稳定控制的基础上，对边坡结构的稳定性、排水结构的施工进行控制，提高边坡施工的稳定性与有效性。

3)采取“自上而下、逐层开挖、逐层支护”的开挖支护程序。

“自上而下、逐层开挖、逐层支护”的开挖支护施工，是按照从上至下的方式分层开挖，并在逐层开挖的过程中，可对支护结构的施工过程进行完善，在工程师同意后，保证边坡的稳定性。为限制卸荷松弛的问题，开挖工作面以及施工过程中，支护结构各层的高度差要控制在10m以内，并逐层控制支护结构的施工过程，上层的支护结构要符合下层开挖的施工要求。

4)“分区分层、由外向内、梯次施工”，实现开挖支护流水作业。

“分区分层、由外向内、梯次施工”是根据工程开挖要求，对支护结构的平行作业进行控制，尽可能的减少边坡揭露面积以及暴露的时间，并进行快速支护施工作用。每一梯段在实际施工中，可按照从外向内的顺序进行开挖，每次爆破作业后，需要对爆破后作业面进行整形处理，在这一过程中，尽可能的不采用压渣爆破的方式进行施工，对自由面进行整形处理后，可对排水孔、锚杆、混凝土等进行综合控制，保护边坡开挖支护结构。

5)加强安全监测和爆破震动监测指导施工。

基坑开挖施工要从安全监测以及爆破震动监测的角度，对安全施工过程、埋设变形监测点作业等进行综合控制，在加强边坡变性监测控制下，可对边坡稳定性进行分析，对锚固施工以及准确预测过程等进行优化汇总，可提高施工质量控制的综合水平。为降低爆破作业对边坡稳定性以及边坡结构等产生影响，在正常作业的过程中，可对爆破质点震动频率、爆破药量使用等进行控制，在对爆破参数进行动态调整与分析的基础上，可通过对爆破药量以及爆破点的控制，提高爆破震动控制的综合水平。

2.6 坝体填筑施工

坝体填筑施工是在坝基与岸坡工序验收合格后，对坝体进行填筑的质量控制过程。在填筑前，为保障坝体填筑的质量，必须开展填筑料的碾压试验工作，明确坝体填筑的材料粒径、铺筑厚度、含水量、碾压机具选择、碾压遍数等参数，并进行实时全过程动态调整。

坝体心墙是大坝防渗的关键工序，在心墙填筑过程中，要保证与坝轴线平行，遵循原材料开采→材料加工→运输卸料→机械摊铺→机械碾压→成型施工流程控制，铺筑与碾压作业应连续施工，如果出现断歇的情况，则会影响心墙填筑的综合质量。

坝壳填筑的工作内容以及程序与心墙的操作施工过程基本一致，但是，在实际施工作业中，坝壳填筑的技术要求相对比较高，在时机施工的过程中，工程材料的选择要求比较严格，对浸润线以下的填料，可选择风化石渣为主原料。从坝上的填料角度进行分析，避免填筑材料杂质超标的情况出现，与此同时，对坝体本身的含水率进行控制。如果坝底水分达不到技术要求，需要在碾压前进行洒水处理，并对填筑厚度进行控制，提高碾压式土石坝的填筑质量。碾压式土石坝的施工质量控制，则需要从结构、造价以及外观等角度进行分析，对坝基、选料、坝体建筑等进行质量控制。

2.7 反滤排水设施与护坡施工

在反滤排水作业中，铺设反滤层要保证碾压质量。在完成碾压工作后，可以划出反滤层的开挖线，并根据开挖线进行填筑施工处理。在填筑施工的过程中，对反滤层的厚度进行控制，可有效避免反滤层过厚或过薄的情况出现。

在坝趾排水阶段，可对选料质量进行控制，并选择坚硬的石料，利用石料本身的饱和抗压强度、几何尺寸以及软化系数等相关参数，保证坝趾施工的基本质量。从石料分布的角度进行分析，考虑反滤层位置，可选择颗粒相对较小的石料。坝体的外层则可以选择颗粒相对较大的石料。在实际铺设的过程中，将石料的铺设厚度控制在1m以内。石料铺设结构方面，可采用上下交互填充的方式进行作业，不能预留过大的空隙以及缝隙，避免石料之间相互垂直，避免坝体不稳的情况出现。

护坡施工根据坝体施工高程，逐层填筑待两岸坡面达到设计高程后，分层进行铺设。铺设的过程中，要按照垫层、砌石的顺序进行铺设，并保证垫层的层、面、体的有效统一，保证碾压式土石坝的护坡施工质量。

2.8 施工安全质量管控

由于碾压式土石坝的工程建设环境相对复杂，存在潜在的危险源较多。①施工过程中会应用到诸多大型设备，因此需要施工管理人员要加强对特种设备操作人员的安全培训，规范他们的行为。②要加强对各种施工材料的质量控制。在工程建设中的原材料、混凝土等的质量控制尤为重要，是工程质量保证的重要环节。例如在混凝土浇筑的时候，需要做好混凝土的振捣工艺，防止混凝土出现空鼓等现象。另外还要做好混凝土的运输控制，比如在混凝土运输的过程中要合理设计运输路线，避免运输距离过长而影响混凝土的性能。③要增强施工作业人员的质量控制意识。在大坝工程施工芝程中存在诸多隐蔽工程，如果忽视施工质量，则会为后续水利工程的运行埋下安全隐患，造成不可挽回的损失。

3 结 语

根据现国家的生态发展要求，绿色、生态、节能的工程建设能为社会节约能源及成本，并发挥工程最大的社会效益及经济效益，就此而言水利水电工程中碾压式土石坝的“就地取材、节约成本、绿色生态”特点，成为目前中小型水利工程中优先选择的方案。为保证工程建设安全及质量，在施工过程中要对施工准备、施工技术、工序流程、施工机具、建筑材料质量、施工方案、试验参数、实施质量成果等主要环节进行综合控制，并不断的动态优化，做好每个环节，严格要求提高碾压式土石坝的施工控制水平。在国家不断发展的过程中，同类工程还需不断探究、提高施工效率、优化施工方法、增强工程可靠性和安全性，本项目建设施工可为今后同类项目提供参考借鉴。