吳高見，張喜英

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都610066)

土石壩是一種既古老而又富有生命力的壩型，以其就地取材經(jīng)濟性好、散粒結(jié)構(gòu)適應變形能力強、結(jié)構(gòu)簡便機械化作業(yè)施工效率高、碳足跡少節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，成為河谷陡峻、覆蓋層深厚、地震多發(fā)且土石料豐富的我國西部水能資源富集區(qū)水電開發(fā)的首選壩型。目前，我國已規(guī)劃和建設(shè)中的壩高大于200 m的土石壩已不下數(shù)十座，壩高大于300 m的土石壩也有數(shù)座，超高土石壩的建設(shè)將對設(shè)計、施工及運行管理技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)。

1 土石壩施工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

土石壩施工技術(shù)的發(fā)展與土石壩設(shè)計理論、土石壩施工機械(具)、施工管理理論的發(fā)展密切相關(guān)的。早期土石壩的施工，一直沿用經(jīng)驗性土石壩設(shè)計、原始的人力組織及簡易工具的施工方式。工業(yè)革命尤其是振動碾壓設(shè)備的出現(xiàn)，帶來了土石壩施工技術(shù)的革命性進步，使土石壩施工技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，也使得碾壓式土石壩、面板堆石壩的發(fā)展成為主流。世界土石壩發(fā)展的高峰出現(xiàn)在20世紀60、70年代。這與振動碾的發(fā)明、生產(chǎn)、投放市場、開始使用等發(fā)展歷程相一致；也與固結(jié)理論、擊實原理、有效應力原理等的形成，以及運輸方式、原位測試、地基防滲、施工工藝、水文學等應用密不可分。尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展，使得當代土石壩施工技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

1.1 土石壩綜合施工技術(shù)

土石壩(碾壓式土石壩、面板堆石壩)典型的施工流程都包括有：壩肩開挖與處理、施工導截流、壩基開挖與處理、料場復勘、料場開采規(guī)劃、開采和加工、道路規(guī)劃與設(shè)備選型、壩面作業(yè)規(guī)劃、質(zhì)量檢測、變形觀測等，形成了通用的綜合施工技術(shù)。

1.1.1 施工導流及高圍堰快速施工技術(shù)

高圍堰方案可大為減少導流隧道的規(guī)模、數(shù)量，縮短施工準備工期。其快速施工決定了能否在一個水文枯水期內(nèi)完成從截流、深覆蓋防滲墻施工到圍堰加高、汛期擋水的工作，包含了截流時機的選擇、防滲墻的施工、高圍堰結(jié)構(gòu)形式及施工資源配置、施工快速組織等。目前的高圍堰相當于一座中型土石壩，如糯扎渡圍堰高84 m，江坪河圍堰高83.4 m，長河壩圍堰高53.5 m。在結(jié)構(gòu)形式上，糯扎渡及江坪河都采用土工膜斜墻防滲，長河壩采用土工膜心墻防滲，土工膜采用機械化、標準化連接，快速檢測以利于快速施工。

當高圍堰施工經(jīng)濟性較差，過水風險可接受時，堆石壩采用土石過水圍堰也是一種較好的選擇方案。土石過水圍堰擋水與過水標準、圍堰結(jié)構(gòu)與過流防護形式、消能保護等是土石過水圍堰應重點考慮的關(guān)鍵因素。

1.1.2 深覆蓋層防滲墻及帷幕的地基處理

我國西部地區(qū)河流較多分布著深厚覆蓋層，優(yōu)先選用土石壩壩型可充分發(fā)揮其散粒結(jié)構(gòu)適應變形能力強的特點。深厚覆蓋層混凝土防滲墻施工設(shè)備除常用的沖擊鉆外，沖擊反循環(huán)鉆、抓斗挖槽機、液壓銑槽機等先進設(shè)備得到推廣應用。采用先進的清孔工藝、墻段接頭技術(shù)，發(fā)展了純鉆法、鉆抓法、純抓法、銑抓法等造孔、出渣、泥漿處理以及拔管連接、雙反弧邊接、平板式接頭等墻段連接工藝。深厚覆蓋層上墻下幕防滲處理方法，充分發(fā)揮了兩種方法的優(yōu)勢，使地基處理深度得到延伸。預灌濃漿和高壓噴射灌漿也成為解決復雜地層漏漿塌孔的有力措施。深孔帷幕灌漿技術(shù)、深厚覆蓋層振沖技術(shù)都在深覆蓋層地基處理中得到了應用。

目前，154 m防滲墻、190～201 m深孔帷幕[1]都是在原常規(guī)施工機具基礎(chǔ)上加以改進達到的。國內(nèi)旁多大壩防滲墻154 m，試驗段已達到201 m深度；下坂地大壩防滲帷幕孔150 m，秀山隘口水庫防滲帷幕190～201 m 。

1.1.3 合理的料源規(guī)劃及土石方平衡

大型土石壩更注重料源規(guī)劃和利用?？茖W合理規(guī)劃料場、減少植被破壞，充分利用其他建筑物棄渣料及中轉(zhuǎn)回采，并合理使用和分區(qū)規(guī)劃含水率、含礫量、黏粒含量等物理力學指標不同的料場，使開采、運輸更加安全、均衡、經(jīng)濟、合理。

防滲土料的拓展研究，已取得了許多工程的經(jīng)驗。多成因的礫石土料、土狀、碎塊狀全風化或部分強風化土料的應用都具有工程實踐。堆石料多元化應用研究方面，建筑物開挖料利用、河灘砂礫石料利用等已有許多建造工程經(jīng)驗。

土石壩筑壩材料的用量很大，一般是混凝土重力壩的4～6倍，少則數(shù)百萬方，多則上千萬甚至上億米3。料場的合理規(guī)劃與使用，也是土石壩施工經(jīng)濟性的重要保證。土石方平衡研究方面也在設(shè)計層面進行了相關(guān)研究，施工過程中全工程范圍內(nèi)的土石方平衡還有待進一步協(xié)調(diào)。

1.1.4 配套成龍的施工機械設(shè)備

施工機械的配套選型已從經(jīng)驗選型走向科學選型。以計算技術(shù)為基礎(chǔ)的層次結(jié)構(gòu)模型和配套評價指標體系正逐步得到應用。主導機械與輔助機械相互配套更加合理。國內(nèi)的施工機械多選用挖掘機或裝載機挖裝、自卸汽車運輸、推土機平料、振動碾碾壓的機械化一條龍施工方式，也有工程采用皮帶機運輸?shù)[石土料。

1.1.5 廣泛采用大型、重型設(shè)備

高土石壩施工具有壩體體積龐大、底部橫向?qū)挾乳L、一枯度汛填筑強度大、料場初期出料能力低的特點。選擇重型、大型設(shè)備可在最短時間內(nèi)完成施工節(jié)點任務(wù)，能以較低的費用獲得最大生產(chǎn)率 ，以最好的質(zhì)量、較快地完成工程建設(shè)，為提前蓄水發(fā)電奠定基礎(chǔ)。

我國現(xiàn)普遍使用20 t、26 t的單鋼輪振動碾。目前，陜西中大機械集團、三一集團都研制成功了 32 t 單鋼輪振動碾壓設(shè)備，已有工程成功運用案例。有的工程對沖擊碾壓設(shè)備進行了碾壓試驗研究，如洪家渡、江坪河面板堆石壩堆石體沖擊碾壓，瀑布溝也進行了礫石土心墻的沖擊碾壓試驗。

重型振動設(shè)備的使用，提高了各種壩料的壓實度，加快了填筑速度，使得工期更短，施工效率更高。

1.1.6 注重機械設(shè)備的維修與保養(yǎng)

機械化施工的優(yōu)點是充分發(fā)揮了機械的效率；而機械設(shè)備的完好率是效率保證的前提，定期檢修、及時修理又是設(shè)備完好率的保證。注重設(shè)備管理，定期進廠檢修、設(shè)置流動服務(wù)車、自動化檢測設(shè)備、充分的備件(一般達設(shè)備原值的30%)，可確保施工機械完好率和施工機械日利用時間。

1.1.7 科學的循環(huán)流水作業(yè)

流水作業(yè)是一種科學的施工組織方法。土石壩填筑施工按照流水作業(yè)組織施工，從料場規(guī)劃到壩面作業(yè)，以鉆孔、爆破、挖運以及鋪料、灑水、碾壓、待檢等工序分區(qū)進行作業(yè)場地規(guī)劃，使整個施工作業(yè)形成循環(huán)流水作業(yè)線，使得整體效率發(fā)揮最佳。

1.1.8 基于GPS的數(shù)字化大壩系統(tǒng)

以糯扎渡、長河壩水電站大壩工程為代表的基于GPS的數(shù)字化大壩填筑監(jiān)控系統(tǒng)[2]，按設(shè)定的參數(shù)對施工設(shè)備安裝衛(wèi)星定位芯片，全程、全天候監(jiān)控其施工對應的材料種類與重量、行駛的位置與速度，以及碾壓軌跡、遍數(shù)、狀態(tài)等，控制大壩施工進度與質(zhì)量，從而為大壩工程驗收、安全鑒定和施工期、運行期安全評價提供強大的信息服務(wù)平臺。

1.1.9 快速試驗手段與質(zhì)量檢測

鑒于坑檢法在壓實度、含水率等指標檢測方面存在的諸多問題，多個工程對不同的檢測方法進行了探索實踐。三點擊實法、最大干密度法、紅外線含水率測試、附加質(zhì)量法、瑞雷波法與車載壓實度儀等方法都在實際應用中得到了不斷的改進。

在心墻礫石土控制與檢測方面，探索了以細料為主、全料復核為理念的質(zhì)量控制標準及以三點擊實現(xiàn)場快速檢測為主、全料室內(nèi)平行復核為輔的檢測方法。

糯扎渡水電站工程研發(fā)了直徑600 mm的擊實儀[3]；長河壩水電站工程為滿足最大粒徑150 mm礫石土壓實度要求，研發(fā)了直徑800 mm的超大型擊實儀，用于碾壓試驗階段全料壓實度檢驗和復合填筑體細料壓實度檢驗成果。擊實儀的全自動升級改造和最大干密度法及三點擊實法應用軟件的開發(fā)也為快速檢測提供了支撐。

1.1.10 特殊氣候條件下土石壩施工

對在多雨季節(jié)土料場的防排水及作業(yè)面遮蓋防水做了相關(guān)工作；對嚴寒負溫條件下的心墻土料冬季施工技術(shù)也進行了相關(guān)研究。嚴寒條件下注重大體積土料的保溫儲備和小體積土料的暖棚保溫。

加強特殊氣候條件下的相關(guān)研究，可有效利用施工時間，施工進度得到保障。

1.2 碾壓式土石壩施工技術(shù)

1.2.1 防滲材料選擇與拓展

防滲體是碾壓式土石壩的重要結(jié)構(gòu)，防滲材料選擇、工藝試驗及其施工是碾壓式土石壩關(guān)鍵的施工技術(shù)。

(1)防滲土料。防滲土料目前已有不同土料在采取相應措施后得到應用的實例，包括礫石土、風化土料、分散性土、膨脹性土、紅粘土、黃土類土以及團粒結(jié)構(gòu)類土等。礫石土采用超徑石剔出、不同P5含土摻配、含水率調(diào)整等措施；風化土料采用“薄層重碾”措施；分散性土采用石灰或水泥改性并做好反濾等措施；膨脹性土采用非膨脹性土在臨界壓力值附近約束使其保持壓強等措施；黃土類土采用增大壓實功能措施；紅粘土多數(shù)含水量偏大，除進行調(diào)整外，可不把含水量、干密度作為主要指標；團粒結(jié)構(gòu)類土干密度、含水率差別較大，可混摻使用等。

(2)瀝青混凝土施工。根據(jù)配合比碾壓試驗及生產(chǎn)性試驗采用相應的配合比進行施工；對于酸性骨料的應用和熱施工工藝、厚層碾壓施工等已有研究應用；瀝青混凝土面板坡面卸料、攤鋪及碾壓機械化流水施工工藝研究也取得進展。

(3)土工合成材料施工。碾壓式土石壩中已廣泛應用土工膜防滲(心墻、斜墻、面板)、土工織物反濾、排水及土工織物防震抗震等。

1.2.2 土料的含水量調(diào)整

土料在最優(yōu)含水率狀態(tài)下，可達到最佳的壓實效果。當土料含水率低于最優(yōu)含水率時，采用料場蓄水入滲、堆場加水畦灌、壩面噴霧灑水等方法加以改善；當土料固有含水率偏濕時，可采用深溝排水、分季分期開挖、堆土牛、翻曬、摻灰、紅外線或熱風干燥等措施加以改善。

1.2.3 礫石土礫石級配及含量的調(diào)整

礫石土因其具有較好的抗變型能力和抗?jié)B性能常被作為高心墻堆石壩的必選材料。礫石土級配調(diào)整包括超徑石剔出(條篩、給料篩)、礫石摻配(平鋪立采摻合法、機械摻配法)。在粘性土中摻入一定比例的礫石以改善土的抗變形能力，在粗粒含量較高的寬級配土料中摻入一定比例細粒含量多的土料以改善土的抗?jié)B性能。

當?shù)[石含量與含水率都與設(shè)計指標不符時，可考慮同一工序摻礫、加水一并解決。

1.2.4 不同結(jié)合部位的質(zhì)量控制

陡窄河谷地形條件下的碾壓式土石壩，岸坡對壩體、堆石體對心墻都會因為變形差異產(chǎn)生拱效應，施工中需加強心墻與岸坡混凝土接觸帶高塑性粘土施工質(zhì)量，加強心墻與反濾料、反濾料與反濾料、反濾料與過渡料、過渡料與堆石料結(jié)合部的施工質(zhì)量。如，貼坡混凝土蓋板基層泥漿噴涂設(shè)備、雙料界限攤鋪設(shè)備可有效提高結(jié)合面質(zhì)量，減少因“弱面”存在而導致的心墻破壞。

1.3 混凝土面板堆石壩施工技術(shù)

1.3.1 堆石體變形協(xié)調(diào)及沉降控制

面板堆石壩尤其是高面板堆石壩，因堆石體變形過大、與剛性面板變形不協(xié)調(diào)以及面板應力集中、面板受壓面積削弱、受壓鋼筋混凝土屈服破壞等原因，經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫、面板脫空、面板擠壓破壞和嚴重滲漏等問題。為使堆石體的彈性模量及變形性能與剛性的混凝土面板相接近，主要采取以下技術(shù)措施：

(1)提高堆石體壓實標準和壓實質(zhì)量可減小堆石體變形等對面板的影響。目前，堆石體碾壓已嘗試采用重型振動碾、沖擊振動碾進行；墊層料壓實受擠壓邊墻、翻模固坡等技術(shù)對物料側(cè)限影響和設(shè)備臨邊限制，壓實度還有待提高。

(2)分區(qū)填筑的主堆石體盡量選用硬巖石料或砂卵石料，并充分壓實。面板壩以壩體臨時斷面擋水度汛已被經(jīng)常采用，先期面板施工后的后期堆石體填筑(如三期填筑抬高后側(cè))，應使薄弱結(jié)合部及蓄水后壩體最大主應力垂直，以利于面板、堆石體受力變形協(xié)調(diào)。

(3)采用超載預壓或留出一定時段，使得堆石體充分沉降變形后再進行混凝土面板施工，可減少面板施工后的堆石體變形。一般先期面板施工壩體超高不小于10 m(水布埡水電站超高采用24 m、三板溪水電站超高25 m)，沉降期一般選擇3～6個月。

(4)用干硬性堆石混凝土對陡峻巖坡快速補齊，可實現(xiàn)快速施工，也減少了堆石體與巖坡彈模及變形性能差異。

1.3.2 墊層料施工技術(shù)

目前，墊層料施工主要有斜坡碾壓、擠壓式邊墻(切槽)、 預制邊墻、翻模固坡等技術(shù)。擠壓式邊墻已為許多工程所采用，水布埡工程采用沿面板垂直縫切槽10 cm，回填小區(qū)料，以改善對面板約束。而斜坡碾壓優(yōu)點是密實度有保證，但需要超填、削坡，浪費材料及人工；擠壓式邊墻及翻模固坡技術(shù)是近年來發(fā)展起來的墊層料施工新技術(shù)，具有工序少、速度快、節(jié)約材料的優(yōu)點，并能及時形成抵御沖刷的坡面用以防洪度汛；另外，也有在墊層料中摻入一定的水泥、石灰及粉煤灰等，以使其變形性能與面板更為接近。

1.3.3 趾板混凝土及混凝土面板施工技術(shù)

目前，混凝土趾板及面板混凝土施工的主要技術(shù)有：①摻用微膨脹劑、引氣劑、摻粉煤灰、聚丙纖維、鋼纖維等，優(yōu)化配合比，改善混凝土抗裂及施工性能。②趾板混凝土不設(shè)永久縫，兩序施工，后澆塊摻微膨脹劑[4]；趾板上填筑粉細土，利于裂縫愈合；臨近壩體混凝土建筑物與面板連接縫采用高趾墻進行連接。③設(shè)置面板加厚區(qū)、可變形的垂直壓性縫和改善鋼筋受力的箍筋方式。④趾板與覆蓋層防滲墻的柔性連接。⑤混凝土面板無軌滑模施工。⑥收面壓光機械化施工。⑦土工織物覆蓋、灑水養(yǎng)護或涂表面養(yǎng)護劑的養(yǎng)護和保護。⑧利用帕斯卡堵漏劑進行裂縫缺陷處理技術(shù)，國內(nèi)已有水布埡大壩成功應用的實例。

1.3.4 止水系統(tǒng)施工技術(shù)

動態(tài)穩(wěn)定的止水系統(tǒng)是混凝土面板堆石壩防滲體系的重要結(jié)構(gòu)。止水系統(tǒng)施工方面主要技術(shù)有：①銅止水成型機銅帶輥壓成型工藝；②異型接頭模制成型工藝；③面板分縫止水嵌縫材料“GB”、“SR”及機械化施工工藝；④表層粉煤灰、粉細土等自愈結(jié)構(gòu)；⑤HDPE土工膜的應用。泰安抽水蓄能電站和溧陽抽水蓄能電站采用了HDPE土工膜庫底防滲。

1.3.5 施工期安全監(jiān)測及分析

根據(jù)面板堆石壩的變形特性和沉降機理，結(jié)合堆石面板壩沉降過程明顯的階段性和各時期沉降規(guī)律的差異性，采用預測模型建立并分析堆石面板壩沉降歷時關(guān)系曲線。根據(jù)擬合曲線，確定堆石體沉降基本穩(wěn)定時段及選擇面板施工時段。

目前，超長水平位移(500 m級)檢測技術(shù)、光柵測溫滲流檢測技術(shù)、光纖陀螺位移檢測技術(shù)等新儀器、新工藝與普遍采用的引張線位移計、固定式測斜儀、滲壓計、量水堰等先進的聯(lián)合監(jiān)測技術(shù)得到應用。

2 土石壩施工技術(shù)未來發(fā)展趨勢

2.1 目前在建和規(guī)劃設(shè)計中的高土石壩

土石壩以其能就地取材，主要材料運輸距離短；壩體散粒體結(jié)構(gòu)適應變形性能強，對地基要求低；施工程序簡便，利于機械快速施工等優(yōu)點，成為未來壩工發(fā)展的優(yōu)勢壩型。

2.1.1 我國在建及規(guī)劃設(shè)計中的高土石壩

我國在建及規(guī)劃設(shè)計中的高土石壩見表1。

2.1.2 在建及規(guī)劃中的高土石壩特點

(1)工程項目多集中于金沙江、大渡河、瀾滄江、怒江、黃河上游以及新疆、西藏、青海等偏遠地區(qū)，相對經(jīng)濟發(fā)展水平低，環(huán)境差。

(2)項目多處于高原、高寒、高蒸發(fā)、缺氧地區(qū)，平均海拔3 500 m，空氣中含氧量是平原地區(qū)的50%，施工期短，生產(chǎn)效率受到影響。

表1 我國在建及規(guī)劃設(shè)計中的高土石壩

(3)項目多位于歐亞大陸板塊與印度板塊相交處的青藏高原，受板塊移動影響，地震、坍塌、泥石流等地質(zhì)災害頻發(fā)，生態(tài)環(huán)境脆弱。

(4)項目所在流域山高溝深、河流湍急、岸坡陡峻、河谷狹窄、覆蓋層深厚。雖修建土石壩所需的冰磧土、沖積土、坡積土、堆石體、砂礫石等建筑材料豐富，但由于形成原因不同，物理力學指標差異很大，極不均勻。

2.2 土石壩施工技術(shù)發(fā)展的未來

2.2.1 科學的施工整體規(guī)劃及水流控制

(1)我國未來高土石壩多建在西部崇山峻嶺區(qū)域，這些區(qū)域內(nèi)河流湍急、兩岸陡峻、流量相對變小、河床庫容少、臨時圍堰或永久大壩所形成的水庫洪水期水位容易陡漲陡落；給高圍堰擋水導流、水庫初期蓄水、導流及泄水建筑物過流的時機選擇帶來了挑戰(zhàn)。土石壩施工在導流規(guī)劃及水流控制的基礎(chǔ)上，如何正確選定整體施工進度、施工強度，并以此進行土石方平衡、資源配置、料場、渣場規(guī)劃及施工道路布置、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)布置等仍有廣闊的發(fā)展空間。深覆蓋層上的高土石壩壩基防滲體系工程量大、技術(shù)難題多，且底部斷面和第一個枯期要求達到擋水度汛高程所面臨的填筑工程量巨大，而大壩中、后期斷面縮小，填筑強度相應減少。這一特點與大壩料源開采面前小后大、開采強度前低后高形成矛盾；因此，在變形協(xié)調(diào)條件下開展高堆石壩施工總進度和合理資源配置研究具有重要意義。

(2)作為高土石壩主體部分的土工膜高土石圍堰可能會成為其臨時擋水建筑物的首選?？焖俳亓?，加快防滲墻施工速度，設(shè)計方便施工的圍堰防滲結(jié)構(gòu)，高圍堰快速施工將成為發(fā)展方向。當一個枯水期不能實現(xiàn)圍堰施工時，過流保護下的防滲墻度汛或過水圍堰度汛也將成為今后的選擇。

(3)高土石壩一般都會遇到泄水建筑物布置較為困難的問題，如何將導流建筑物改造成為永久泄水建筑物的組成部分仍需不斷進行嘗試和研究。

2.2.2 合理的料源規(guī)劃及土石方平衡

(1)“凡料皆可用”的理念將更加深入貫徹到工程管理中，更加精細、精準的管理及制備工藝將使壩區(qū)各種料得到充分利用。

(2)大壩心墻料從底到頂各項指標始終如一的歷史將有所改變，有限元計算結(jié)果可使心墻在不同的受力環(huán)境下分階段采用不同的抗?jié)B、抗剪等指標。

(3)工程各建筑物的施工進度將基本遵循總體土石方平衡的成果進行控制。整個工程的棄料和棄料場占地將大為減少。

2.2.3 高土石壩安全快速施工技術(shù)

(1)料場是大壩的糧倉，勘測技術(shù)的進步，使得土料場不同類、不同含水量的土料在平面、立面、時間、儲存等方面更為精確，坡面控制更趨安全，出現(xiàn)因前期勘測原因產(chǎn)生變更的幾率小。

(2)作為大壩防滲體系重要組成部分和關(guān)鍵結(jié)合點的基礎(chǔ)墊層、灌漿廊道、刺墻、貼坡和防浪墻等輔助混凝土結(jié)構(gòu)，防裂防滲要求高。其施工多占據(jù)關(guān)鍵線路；因而其施工工藝、進度、質(zhì)量及出現(xiàn)裂縫后的處理措施至關(guān)重要。

(3)施工道路規(guī)劃與運輸機械配置是高土石壩機械化快速施工的重要保證。施工運輸方式規(guī)劃(皮帶洞、輸料豎井)、施工道路的規(guī)劃、成龍配套的機械化流水作業(yè)、機械設(shè)備的維修與保養(yǎng)、上壩道路規(guī)劃、跨心墻技術(shù)、長交通隧道的通風排煙、長下坡路段的安全避險等尚需不斷優(yōu)化。

(4)心墻填筑進度是大壩整體進度的控制項目，心墻料制備、堆存技術(shù)將是心墻均衡、快速填筑的重要保證。采用圖像處理技術(shù)快速獲取礫石土相關(guān)顆粒的圖形分布曲線，即時確定摻配比例仍需進行應用研究。

(5)分區(qū)填筑、快速施工的壩面施工將更為精細，流水作業(yè)效率將更高效。土工格柵等加筋結(jié)構(gòu)、釘結(jié)護面板、壩頂緩坡等高土石壩抗震結(jié)構(gòu)會廣泛應用。

(6)級配精良的面板壩墊層料生產(chǎn)系統(tǒng)，墊層料攤鋪、振實、砂漿保護一體施工技術(shù)將得到發(fā)展應用。

(7)混凝土面板壩面施工系統(tǒng)的不斷改進，包括銅止水機壓成型、熱熔焊接、護具保護、鋼筋網(wǎng)片自動化焊接、鋼筋整體運輸安裝、混凝土防雨、防曬、防蒸發(fā)、溜送系統(tǒng)面板滑模改進等；高效、可靠的新型壩面止水結(jié)構(gòu)、新型的止水材料的應用；新型縱縫充填材料的研究，高分子材料的進一步應用，等等。

2.2.4 壩體協(xié)調(diào)變形與施工控制技術(shù)

為有效控制高土石壩心墻與堆石體因相互間變形性能差異產(chǎn)生的變形不協(xié)調(diào)。施工中需：

(1)對高堆石壩施工期進行分期、分區(qū)施工的有限元分析，要研究分期填筑高差、填筑超高、填筑上升速度與心墻體、堆石體沉降變形的關(guān)系，以指導和控制大壩心墻上升速度，減少心墻拱效應。

(2)結(jié)合堆石壩不同分區(qū)壩料力學性能試驗和現(xiàn)場施工期壩體沉降等監(jiān)測成果，以大壩沉降觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立大壩沉降預測變形模型，預測大壩堆石體及心墻體沉降變形趨勢，實現(xiàn)施工期變形和施工質(zhì)量的快速反演，以期對現(xiàn)場施工起到一定的指導作用。

(3)在面板壩應力控制、裂縫防治方面仍有很大技術(shù)發(fā)展空間。如通過控制堆石體沉降降低面板不均勻應力；通過增加河床段面板頂部厚度[5]，采取合理的分縫結(jié)構(gòu)，改善面板柔度和面板應力分布。

2.2.5 施工質(zhì)量檢測與控制及安全監(jiān)測與分析

(1)心墻料的含水率、壓實度快速檢測及堆石體快速、非破損性的實時密度檢測需要與儀器生產(chǎn)廠家一起攻關(guān)。

(2)心墻料上壩前含水率采用時域反射法TDR、駐波比法SWR以及碾壓后含水率采用微波、紅外線快速檢測需深入研究、推廣應用。

(3)建立大壩變形、沉降、滲流等安全監(jiān)測布置的三維可視化模型(實體或透明)，安全監(jiān)測動態(tài)信息的可視化管理和監(jiān)測點觀測值的統(tǒng)計分析有待進一步發(fā)展；施工期沉降、變形、滲流觀測的方法和適應高堆石壩的監(jiān)測儀器及優(yōu)化監(jiān)測項目[6]，基于高精度的GPS安全監(jiān)測技術(shù)、基于光纖、光柵傳感技術(shù)的應用等有待進一步研究。

2.2.6 節(jié)能減排綠色施工技術(shù)

(1)大孔徑、寬孔距、耦合裝藥混裝炸藥車爆破技術(shù)，可有效減少鉆爆孔數(shù)量，提高炸藥爆破效能，加快施工效率和施工效益，是一種具有本質(zhì)安全的施工技術(shù)。

(2)運輸車輛的混合動力化與天然氣、工業(yè)乙醇運輸車輛改造將成為選擇項目；具有適合土石壩壩料運輸特性的節(jié)能燃油添加劑和不同性能輪胎成為可能。

(3)高海拔寒冷地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境、抗干擾能力低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)易發(fā)生變化、功能極易被破壞，植物養(yǎng)護、喬木生長比較困難；因而，工程施工需在加強生態(tài)環(huán)境保護和環(huán)境綠化工作方面做一些積極探索。

(4)爆破震動、施工和道路揚塵以及輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的能源消耗、水循環(huán)利用、污水排放將得到更好的控制。

(5)對施工影響區(qū)域的地質(zhì)災害采用工程措施進行處理及防治，工程開挖、棄渣及臨時堆渣等施工需采取合理可靠的技術(shù)措施，防止形成新的地質(zhì)災害。

2.2.7 信息化施工輔助決策支持系統(tǒng)

(1)建立基于GIS、GPS、BIM等技術(shù)的高土石壩施工信息平臺，如集成數(shù)字大壩模型、基于GIS的土石壩碾壓質(zhì)量監(jiān)控與評價系統(tǒng)與基于GPS的土石壩碾壓參數(shù)控制系統(tǒng)、大壩質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動錄入系統(tǒng)。

(2)基于排隊論、粒子群算法的仿真模型，賦予動態(tài)權(quán)重系數(shù)的時間——費用目標為評價函數(shù)，進行機械設(shè)備配置方案優(yōu)化。

(3)建立施工全過程動態(tài)模擬及生產(chǎn)調(diào)度指揮輔助系統(tǒng)，包括開挖子系統(tǒng)、交通運輸子系統(tǒng)、填筑子系統(tǒng)、土石方調(diào)配子系統(tǒng)，通過時間、產(chǎn)量變量值的設(shè)置，實現(xiàn)作業(yè)時段完成的工程量、工程形象的預判，以此來進行施工資源的調(diào)配及對未來施工進度的預期。

(4)建立基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能施工系統(tǒng)。如，施工作業(yè)可視化、圖像自動識別處理、車輛自動識別與計量、遠程故障診斷、流動快速檢測車、流動維修服務(wù)車等集成技術(shù)的施工信息管理系統(tǒng)。

3 結(jié) 語

隨著我國高土石壩的陸續(xù)規(guī)劃和建設(shè)，巖土力學、滲流理論和設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展，土石壩的設(shè)計更趨經(jīng)濟和安全；土石壩散粒體結(jié)構(gòu)所具有的適應變形能力使其在地震多發(fā)、具有深厚覆蓋層的西部地區(qū)更具合理性；超大型土石方施工機械制造技術(shù)，進一步提高了土石方施工的機械化水平，從而在工期、造價等方面比其他壩型更具競爭優(yōu)勢；地基防滲處理技術(shù)的突破，使高土石壩在深厚覆蓋層、基巖軟弱或存在地質(zhì)缺陷地區(qū)筑壩更具有經(jīng)濟性；現(xiàn)代通訊技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、BIM虛擬建造技術(shù)的發(fā)展將使這種具有較強生命力的壩型插上騰飛的翅膀，使這種古老的、經(jīng)驗性的技術(shù)更加精準化、科學化，實現(xiàn)“土石壩不土”。

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[2] 黃宗營, 唐先奇, 張耀威, 等. 糯扎渡水電站超高心墻堆石壩關(guān)鍵施工技術(shù)[J]. 水力發(fā)電, 2012, 38(9)： 55- 58．

[3] 王柏樂, 劉瑛珍, 吳鶴鶴. 中國土石壩工程建設(shè)新進展[J]. 水力發(fā)電, 2015, 31(1)： 63- 65．

[4] 馬洪琪, 曹克明. 超高面板壩的關(guān)鍵技術(shù)問題[J]. 中國工程科學, 2007, 9(11)： 4- 10．

[5] 馬洪琪. 糯扎渡高心墻堆石壩壩料特性研究及填筑質(zhì)量檢測方法和實時監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國工程科學, 2011(12)： 9- 14．

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[7] 中國水力發(fā)電工程學會, 中國水電工程顧問集團公司, 中國水利水電建設(shè)集團公司. 中國水力發(fā)電科學技術(shù)發(fā)展報告(2012年版)[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013．