【摘要】碾壓土石壩取材方便,又易于施工和管理,所以成為世界上廣泛應用的壩型。本文針對土石壩特點,對壩基與岸坡處理、壩體施工、大壩排水與護坡施工方面的技術(shù)進行了探討。
【關(guān)鍵詞】碾壓土石壩;施工技術(shù)
土石壩就地取材,建造方便,因而成為世界上應用最廣泛的一種壩型。在土石壩各種建造方法中,碾壓筑壩無疑是應用最普遍的一種方式。雖然碾壓土石壩施工方法并不算太復雜,但技術(shù)上也有很細致的要求,要達到質(zhì)量目標必須按照正確的方法進行施工,因此本文對碾壓土石壩施工技術(shù)進行了探討。
1、壩基、岸坡處理
1.1 壩基處理
壩基處理的主要目的是滿足滲流、穩(wěn)定和變形方面的要求,處理方法包括開挖、防滲加固、壩基面處理。開挖主要針對表層土壤、淤泥、風化巖石、沉積物、滑坡體、草木及各種建(構(gòu))筑物等的清理,以改善壩體與壩基的連接效果,減少接觸面滲流。易風化軟巖(如頁巖、泥巖等)開挖時應預留保護層,最好隨挖隨填,若挖后不馬上填筑,應噴射混凝土或水泥砂漿保護。透水性壩基(如砂礫石基、透水性巖基等)必須進行防滲處理,常采用黏土截水墻、混凝土防滲墻、帷幕灌漿、防滲鋪蓋、排水減壓等措施。軟弱壩基必須進行加固處理,淺層軟基可以全部挖除,但深厚軟基就要采用其他措施處理,如真空預壓、振沖置換、塑料排水帶、深層攪拌樁等。壩基開挖清理后,為了加強壩體與壩基的連接效果,常在壩基面上做結(jié)合槽、混凝土齒墻。
1.2 岸坡處理
岸坡處理方法與壩基基本相同,但壩體與岸坡之間應采用斜面連接,也就是岸坡應削成傾斜面或折面,不得施工成臺階、急劇變坡和反坡形式。巖石岸坡不能陡于1:0.5,土坡不能陡于1:1.5。局部凹坑、反坡、不平順巖面應利用混凝土填平。
2、壩體施工
2.1 概述
壩體施工包括土石料開采、加工、運輸、上壩填筑等內(nèi)容,其中壩體填筑是關(guān)鍵部分,并由卸料、鋪土、灑水、壓實、檢查等工序組成。但土石料開采、加工也很重要,關(guān)系到壩體施工效率和質(zhì)量。一般情況下,料場勘察深度比壩址差多了,由于探查數(shù)量少,常常不能全面反映料場實際情況,往往因填料級配不佳而影響填筑質(zhì)量,所以要重視料場復查與儲量計算工作。
2.2 壩料制備
碾壓土石壩分為均質(zhì)壩和分區(qū)壩兩大類。均質(zhì)壩采用一種筑壩材料,雖然施工比較簡單,但壩坡緩,用料多,主要用于中低壩,中高壩多采用分區(qū)壩。分區(qū)壩按防滲體位置分為心墻壩和斜墻壩,也有采用水泥混凝土或瀝青混凝土作防滲體的碾壓土石壩,本文主要討論前一種分區(qū)壩。分區(qū)壩一般由防滲土料、壩殼料、反濾料、過渡料組成。防滲土料包括一般黏性土料、礫石土料和其他防滲土料。黏性土料應控制粘粒(<0.005mm)在10%~40%之間,如果粘粒超過40%,壓實困難,而且容易開裂。級配良好的礫石土料壓實性好、壓縮性低、抗剪強度高,普遍用于高土石壩中。土料加工重點是控制含水率和級配,不同土料的摻混應采用分層立采,再根據(jù)抽樣含水率決定補水量,悶水7d以上并檢測含水率達到要求后上壩。反濾料要控制小于0.075mm細顆粒不超過5%,所以應通過篩選砂礫料進行控制。
2.3 壩體填筑
壩體填筑采用分層鋪土、逐層壓實的方式,其中土料級配與含水率、鋪土厚度、碾壓設備選型、碾壓遍數(shù)等都是影響壓實質(zhì)量的重要因素。填筑標準是根據(jù)設計要求通過試驗確定的。黏性土料采用壓實指標進行控制,砂礫石料采用相對密度進行控制,堆石料采用空隙率進行控制。設計階段通過室內(nèi)壓實試驗和公式計算等方法確定填筑標準,施工階段則通過碾壓試驗論證填筑標準的合理性,同時確定碾壓設備及碾壓參數(shù)的適宜性。所以碾壓試驗是土石壩施工中一項非常重要的技術(shù)措施,一般采用淘汰法選出適宜的參數(shù),再經(jīng)過復核試驗確定碾壓參數(shù)。
壩料運輸常采用自卸汽車直接運料上壩,并用推土機平料。卸料、鋪料多采用進占法,可避免汽車在已壓實料面上行駛,鋪料厚度易控制,平料也易實現(xiàn),壓實條件好。反濾料、過渡料一般方量不大,但施工要求高,應與防滲土料、一定寬度的壩殼料平起填筑。壩料加水可以在料場、運輸途中和壩面上進行。黏性土料含水率比較低時,應在料場加足水量;如果含水率接近最佳含水率時,也可在壩面加水,但應按照“少、勤、勻”的原則加水。非黏性土料運輸過程容易脫水,所以主要在壩面加水,一般碾前加一次,邊加邊碾,這樣易于控制。壓實設備包括凸塊碾(羊足碾)、氣胎碾、振動平碾等。壩殼料應采用自行式振動平碾,并且重量應大于10t。反濾料、過渡料一般采用振動碾壓實,邊角等難以抵達部位的碾壓可以輔以夯擊或平板振動器,并在壓實過程中與相鄰防滲土料騎縫碾壓。防滲土料一般采用8t以上的凸塊振動碾壓實。碾壓設備行進方式有圈壓法和進退錯距法,一般多采用進退錯距法,易控制碾壓遍數(shù),減少漏壓和重壓。碾壓方向一般應與壩軸線平行。壩體采用分期分塊方式填筑會形成接縫,在接縫相鄰處不易壓實,必須采用留臺法或削坡法進行處理。靠近岸坡處填筑也容易出現(xiàn)問題,應采取措施處理,如減小鋪料層厚、限制粒徑、充填細料、夯擊等。心墻結(jié)合部位也需要特別注意,應制定專門的措施,例如與混凝土結(jié)合部位應先涂濃泥漿,再鋪土和夯實。
3、大壩排水與護坡施工
3.1 壩體排水
壩體排水有棱體排水、貼坡排水、壩內(nèi)排水等方式,以棱體排水為例,采用堆石砌成,要求石料堅固,軟化系數(shù)在0.85以上,分層累砌,接縫必須逐層錯縫,不能有通縫。
3.2 護坡施工
護坡常見形式有砌石護坡、混凝土護坡、草皮護坡等,以砌石護坡為例,砌筑前應削坡至設計坡面,鋪設墊層后再砌石,并選用0.2~0.35cm石塊分層砌筑。
4、結(jié)語
碾壓土石壩建設中,滲流控制貫穿于整個建造過程,成為工程成敗的關(guān)鍵,應從壩基與岸坡處理、壩料選擇、碾壓參數(shù)控制等方面采取切實有效的措施,并在施工過程中加強技術(shù)方法的研究與質(zhì)量控制手段的應用,確保施工科學有序、質(zhì)量控制得法,以為大壩的安全穩(wěn)定創(chuàng)造堅實基礎。
參考文獻:
[1]朱長軍. 碾壓式土石壩施工技術(shù)與質(zhì)量控制[J]. 水利科技與經(jīng)濟,2013,19(5):90-92.
[2]劉勇林,李洪濤,黃鶴程,等. 土石壩礫石土心墻料摻配及含水量調(diào)整技術(shù)[J]. 中國農(nóng)村水利水電,2014(11):93-97.