劉 利

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

在水利工程建設(shè)中，土石壩憑借其就地取材、結(jié)構(gòu)簡單、適應變形、對地基沒有太高要求和技術(shù)簡單等優(yōu)勢得到廣泛應用。為保證土石壩質(zhì)量，需根據(jù)工程實際情況，結(jié)合以往工程經(jīng)驗，制定合理可行的施工技術(shù)。

1 水利工程土石壩施工主要內(nèi)容

按施工方法，可將土石壩分成以下幾種類型：碾壓式土石壩、水中填土土石壩、水力沖填土石壩、定向爆破修筑土石壩，目前碾壓式土石壩比較普遍，它的施工主要包括以下四項內(nèi)容：其一，準備工作，如現(xiàn)場的四通一平，建設(shè)臨時用房和排水清基；其二，基本作業(yè)，即對土石料進行開采、裝車、運輸、卸車和壩面作業(yè)；其三，輔助作業(yè)，如對施工場地進行清理，在料堆上清除粒徑不滿足要求的石塊及雜物，為壩面施作臨時或永久排水，在層間進行刨毛等；最后為附加作業(yè)，如對壩坡進修整，可采取鋪設(shè)草皮或砌筑護面磚方式[1]。

2 土石壩壩料開采

2.1 土料開采

對于土石壩的土料，目前主要有兩種開采方式，即平面與立面開采，這兩種開采方式的對比如表1所示。

表1 土石壩土料平面與立面開采方式對比

2.2 砂礫料開采

對于土石壩的砂礫料，目前也常用兩種開采方式，即水上與水下開采，這兩種開采方式的對比如表2所示。

表2 土石壩砂礫料水上與水下開采方式對比

2.3 石料開采

在土石壩中使用的石料，開采方式以微差爆破為主[2]。

3 土石壩壩面作業(yè)

土石壩的壩面作業(yè)分成以下幾個步驟：土石料鋪料、土石料整平與灑水、土石料碾壓和質(zhì)量檢查。為防止不同工序間產(chǎn)生相互干擾，建議按照流水作業(yè)方式進行施工組織。

3.1 土石料鋪料及整平

（1）土石料鋪料按照與壩軸線相平行的方向進行，由自卸汽車進入到防滲體中采取進入占法倒退的方式鋪料。（2）嚴格按照設(shè)計要求的厚度進行鋪料與整平是達到理想壓實效果重要前提。（3）考慮到黏性土料實際含水量相對較低，故需要在料場中進行加水；而對于非黏性涂料，應避免在運輸過程中水分大量散失，運輸?shù)綁蚊婧筮m量加水。對于砂礫料與石料，均在壓實之前適量加水，以保證壓實質(zhì)量[3]。（4）采用光面壓實機具進行碾壓的土層，需要做好刨毛處理，確保層間良好結(jié)合，刨毛的深度一般按3～5 cm嚴格控制。

3.2 碾壓

完成土石料的鋪料及整平后，立即開始碾壓，常用碾壓方法有進退錯距與圈轉(zhuǎn)套壓，分別如圖1（a）、1（b）所示。

圖1 土石壩碾壓方式

其中，對于進退錯距碾壓，其主要優(yōu)勢在于操作便利，能實現(xiàn)分段流水作業(yè)且碾壓質(zhì)量易于保證，先在碾壓帶兩側(cè)進行往復碾壓，然后開始錯距碾壓。碾壓時，錯距的寬度采用以下公式計算：

式中：b——錯距寬度（m）；B——碾滾凈寬（m）；n——設(shè)計確定的碾壓遍數(shù)。

而圈轉(zhuǎn)套壓需要有足夠的工作面，在多個碾滾相組合的情況下較為適用，它的優(yōu)點在于具有很高作業(yè)效率，然而，交接部位容易重壓與超壓，施工中需要予以嚴格控制。

3.3 接頭處理

（1）對壩體進行填筑時，在層間的接頭處要有足夠錯開，另外分段條帶需要和壩軸線保持平行，在分段間不能有太大高差。當設(shè)置接坡時，坡度應控制在1：3以內(nèi)。（2）在壩體填筑過程中，大多采取土、砂平起法，或先土后砂、或先砂后土。（3）針對壩體和其他建筑物之間的連接，如刺墻與涵管，在與結(jié)構(gòu)物相距較近的部位無法使用大型設(shè)備進行碾壓施工時，由人工使用小型機具將其夯實。此外，碾壓中必須注意兩側(cè)填料應保持均衡，否則會產(chǎn)生側(cè)壓，對結(jié)構(gòu)物的安全造成不利影響[4]。

3.4 干容量測試

干容量測試是檢查確認土石方填筑質(zhì)量的有效方法，在實際的干容重測試過程中，應注意下列幾個要點：在鋪好并碾壓完每一層土石料以后，需對其進行干容重測試，確認干容重是否滿足設(shè)計要求，只有達到要求以后才能對上層實施鋪料。干容重的測試方法為環(huán)刀法，對于水庫工程，環(huán)刀的內(nèi)徑應達到100 mm以上，而對于堤防工程，其環(huán)刀的內(nèi)徑應達到70 mm以上，這是保證測試順利完成，并得到準確結(jié)果的關(guān)鍵，必須引起測試人員的重視。每一層土石料的實際取樣數(shù)量按100～150 m3/個控制，在較為狹長的堤防工程中，應按照20～30 m的間距進行取樣，取樣點的分布應盡可能均勻，且取樣的數(shù)量不能少于3個，而對于取樣位置，以每層下部1/3厚度處為宜。經(jīng)取樣測試發(fā)現(xiàn)不合格時，應對該部位進行二次碾壓，或采取其他措施進行局部處理，直到復測結(jié)果合格，方可開始下一道工序的施工。

3.5 雨季填筑注意事項

在雨季填筑施工中，應充分注意下列要點：心墻和斜墻土石方填筑表面宜向上游的方向小幅傾斜，對于均質(zhì)壩，則可在中間凸起的基礎(chǔ)上，兩端向上游和下游分別小幅傾斜，以此為雨水的排匯創(chuàng)造良好條件。施工時應加強雨前預報，在降雨前利用汽車對壓實層上的松土進行碾壓，同時注意使填筑表面保持平整，避免產(chǎn)生積水。切實加強壩面防護，在降雨和雨后都不允許踩踏壩面，也不允許車輛通行，只有在經(jīng)過一段時間的晾曬后，才可以復工。在較為狹窄的場面，可通過塑料布的覆蓋來防雨。降雨前，需將大型機械設(shè)備移動到填筑面以外。加強坡面保護，避免坡面受到雨水的沖刷而失穩(wěn)滑動。

3.6 冬季填筑施工注意事項

在冬季氣溫較低的情況下進行填筑施工時，應充分注意下列要點：在氣溫相對較低的情況下進行施工時，需在使用正溫土料的基礎(chǔ)上，盡可能加快每個環(huán)節(jié)的施工。對土料進行碾壓時，氣溫應達到-1 ℃以上。如果當日的最低氣溫低于-10 ℃，或當日的最低氣溫低于0 ℃，但風速超過10 m/s，則不允許進行施工。在氣溫相對較低的情況下進行施工時，黏性土實際含水量不能超過其極限值的90%，而砂礫料的實際含水量應控制在4%以內(nèi)。冬季填筑施工中，應盡可能減小鋪土厚度，也可提高壓實功，改用重型機械設(shè)備進行碾壓。施工開始前，對填筑表面的積水和冰雪進行清理，避免在填土料中混入冰雪。對所有防滲體都進行有效保溫處理，避免完成壓實的土層因低溫凍結(jié)。

4 土石壩施工質(zhì)量控制

4.1 料場

（1）取料時經(jīng)常性檢查土料實際情況，包括粒徑、含水量及雜質(zhì)的含量，尤其是含水量，必須準確檢測與嚴格控制，在現(xiàn)場用手捏，若能成團，且搓可成塊，則可初步斷定其含水量符合要求。（2）如果土料實際含水量過高，首先要對料場排水條件進行改善，并采取必要防水和防雨措施，然后要對這部分土料實施翻曬，以降低其含水量。當上述方法難以奏效時，可借助機械設(shè)備將土料烘干。（3）如果土料實際含水量較低，當為黏性土料時，可直接在料場進行加水，而為非黏性土料時，為防止在運輸途中散失水分，可將其運輸?shù)綁蚊婧筮M行噴灑加水。（4）對于石料也應做到經(jīng)常性的檢查，以確定石料形狀、大小、性質(zhì)和風化程度等，若經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)無法滿足要求，則應立即處理。

4.2 壩面

（1）壩面施工中，需要做好鋪料厚度、土石料大小及含水量和碾壓后土石料干密度等重要參數(shù)的檢測。含水量可借助專門的測定儀進行測定；干密度，黏性土與砂料采用環(huán)刀取樣后進行測定。反濾料、砂質(zhì)土及砂礫料均采用灌砂法來測定。對于堆石，因其空隙相對較大，所以應采取灌水法來測定。另外，對于砂礫料，如果由于細料較少導致架空，則也可采用灌水法來準確測定[5]。（2）施工特征處及防滲體內(nèi)，均應確定全用斷面，在5～10 m壩高處，隨機選取具有代表性的試樣30個以上在室內(nèi)開展性能試驗，將試驗的結(jié)果作為對工程設(shè)計與施工進行核對的重要依據(jù)。

5 結(jié)語

綜上所述，土石壩作為目前水利工程常用壩體形式，其施工主要包含準備工作、壩料開采、運輸、鋪料和碾壓幾個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都要根據(jù)工程實際情況，嚴格按照設(shè)計與規(guī)范的要求進行，以此保證土石壩施工質(zhì)量。