李家明，周佳興

(攀枝花學院，四川攀枝花617000)

人工土石壩是擋水壩的一種，通過多種方法堆筑而成，通常采用的方法有碾壓、拋填等，所采用的原料則以石料、土料或者混合料為主而根據所選用的原材料，可以將人工土石壩分為三種類型，即堆石壩、土壩和混合壩。人工土石壩對于壩基的地質條件要求較低，取材方便、價格低廉，而且壩的結構并不復雜，所以施工較為方便。隨著大型高效施工設備的使用以及施工人數的減少、新材料的選用、防滲結構的優(yōu)化，使施工所需費用大幅度降低，施工工期逐漸縮短。當前世界各國興建的人工土石壩，其高度和數量都有著其獨特的優(yōu)點和優(yōu)勢尤其是近年來興起的混凝土面板堆石壩，其競爭力很強，施工周期短、經濟性更高，所采用的石壩施工工藝也受到了業(yè)內人士的普遍關注。

1 人工土石壩的分類

人工土石壩主要是由土料、石料或混合料經過拋填、輾壓等施工方式堆筑而成的壩型，建筑材料中的絕大部分材料，避免了運輸過程，既節(jié)省了時間，又節(jié)約了成本，具有其他類型壩所無法比擬的優(yōu)點。材料的特點，結構比較簡單，地基的要求不高，能很好地適應地形，在施工中，工藝簡單，對機械的要求也不是很高。但人工土壩也存在缺陷，即壩體不能溢出，施工導流不如混凝土壩方便，而粘性土材料的填充受氣候條件的影響較大。

人工壩根據不同材料的比例，可分為土石壩和砂礫石壩，主要是碎石、石方爆破，而兩種材料在土石壩中占有相當大的比例。施工方法不同，有碾壓式、填筑式、充水土壩和爆破堆石壩。人工土石壩根據壩高度來區(qū)分，則有低壩、中壩和高壩三種。

2 人工土石壩滲流產生的原因

2.1 滲流分析

人工土石壩由于其構成材料主要是土料或石料，這兩種材料的顆粒物質之間有一定間隙，當水庫裝滿了水，由于水壓力的作用，水通過土石顆粒間隙滲透到下游的壩體和壩基的基礎，產生一定的滲漏。壩體、壩基和大壩周圍可能發(fā)生滲漏，如果流量小，水不含土壤顆粒，清澈透明，一般不會造成對大壩的滲流和滲流破壞；但如果流量大，夾帶有土石顆粒，水渾濁，不透明，這是異常滲水，將造成壩或壩基破壞。

2.2 滲流產生的原因分析

(1)反濾層設計原因：在大壩填筑和排水體之間應設置反濾層，如果反濾層之間的層間系數過大發(fā)生故障或混合層土壤不密實，一旦滲漏，會帶走土壤疏松的物質粒子，從而破壞過濾層，增大影響大壩安全的滲流。

(2)防滲體施工不到位：在人工土石壩防滲結構的施工過程中，施工是非常重要的，但有時施工未達到設計要求，不在一個連續(xù)的和可靠的底部達到或不透水黏土層基巖，切槽開挖達不到設計標準，由于施工不到位給人工大壩安全留下隱患。

(3)岸坡處理不到位：若是人工大壩溢洪道已定，必須使岸坡坡度相對平穩(wěn)，變坡應確保邊坡角之間的誤差小于15°，加工平臺，填充高度達標夯實，防止突變的沉降，降低裂紋的發(fā)生，進而規(guī)避滲透破壞。

3 土石壩在施工中的應用

3.1 料場布置

壩體的施工質量、所需的投資和工期，同料場的規(guī)劃及使用有著密切的聯(lián)系，因此，在人工土石壩施工過程中，應合理地規(guī)劃和使用料場，保護生態(tài)環(huán)境。在施工前做好相應的準備工作，進行全方位的設計和規(guī)劃。

在對料場進行設計和規(guī)劃時，應根據壩體總方量來進行布置，使料場的布置能夠滿足需要，并且必須滿足最大土壩強度，合理利用建筑物基礎開挖渣料，降低資源消耗。

3.2 土石料加工

3.2.1 土料加工

土料的工程性能，受到很多因素的影響，而水的因素則起到很大的作用。尤其是對于黏土顆粒來說，其表面積大，顆粒小，具有很強的親水性在填筑壓實階段，存在最優(yōu)含水率的問題。對于清除不合格料和表層后的土料，應嚴格控制其含水率，根據相關的規(guī)范，進行含水率調節(jié)處理，從而使含水率達到標準。通?？梢圆捎脙煞N方法來對土料含水量進行調節(jié)，一種是在挖裝運卸的過程中，充分運用烘烤、翻曬、自然蒸發(fā)以及摻料的方式，使土料含水量降低；另外一種是開挖裝料以及運輸的過程中，在料場和料堆加水。

3.2.2 砂礫石料和堆石料開采

根據開采位置來劃分，可以將砂礫石料開采分為水下和陸上開采兩種方式。對于塊石料的開采，開采方法通常選為深孔梯度爆破，并且作業(yè)方式應為流水作業(yè)，多工作面，而機械破碎法和淺孔破碎法則是處理超徑塊石料的主要方法。

3.2.3 土石料開挖運輸

隨著科技的進步，料場開挖、運輸等人工土石壩施工的工序，都可以通過現(xiàn)代化的工程機械來完成，極大提高生產的效率。即所謂的綜合機械化施工在規(guī)模較大的人工土石壩施工中，如高人工土石壩的施工，綜合機械化施工的應用，不僅提高了人工土石壩工程建設的速度，同時還在很大程度上提高了機械化的水平，施工技術也獲得了改進和提高。

在人工土石壩施工中，可以選擇和采用的運輸方案有很多種，應根據工程的實際情況合理選用，充分發(fā)揮機械利用率，合理利用地形的有利條件，使壩料的運轉次數減少、壩料的鋪筑方法和設備有關，在此基礎上進行統(tǒng)籌規(guī)劃和布置。

3.3 填筑施工

(1)人工土石壩的壩面作業(yè)需制定合理的施工組織規(guī)劃，因為壩面作業(yè)所采用的機械設備較多，涉及很多工種，工作面相對狹窄、工序多。流水線作業(yè)是人工土石壩壩面作業(yè)的主要方式，采用這種方式能夠有效保障施工的進度，減少壩面施工中的干擾因素。具體施工時，應對壩面進行分段，所采用的依據是施工工序的數目，并組織專業(yè)的施工人員開展施工。

(2)平起填筑施工在人工土石壩施工中獲得了廣泛的應用，不僅能夠提高填筑的質量，還減少了對施工質量造成不良影響的一些工序，適用于大機械化的施工。這種方法有助于繼續(xù)填充，不透水面積道路填料，可使施工力量均衡。越來越廣泛地應用于砂濾和過渡料防滲土料填筑的施工，這是因為這個方法有利于沙土邊界控制，也可以使施工加快發(fā)展。

(3)控制好每層土石填筑的厚度，一般在10～20 m之間。對人工土石壩進行分層強夯為了避免土石料發(fā)生變形，使土石料密度增加，應采用大能量的夯擊動力預壓鋪筑和夯實都應分層進行，填筑新的土石層后重新進行夯擊，最終使壩體的高度滿足設計和使用需求對于夯擊動力能量和土石的填筑厚度進行嚴格的控制，降低工程造價，減少施工所需的工程量，盡可能地增加土石料的密度，從而使壩體的沉降減少。

4 總 結

土石壩是最普遍采用的一種壩型，其具有就地取材、節(jié)省建筑材料及減少建壩過程遠途運輸等優(yōu)點。土石壩的結構設計簡單，便于維修和加高、擴建，且由于土石壩的壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能。在水利工程人工筑壩，特別是小型水利工程施工現(xiàn)場的廣泛應用，人工大壩施工應嚴格遵守相關法規(guī)和技術標準，施工技術方案科學合理，確保大壩人工可以滿足使用要求，并盡量節(jié)約工程成本這樣的人工壩，可以起到較好的社會效益和經濟效益。