(道真仡佬族苗族自治縣水務(wù)局水庫建設(shè)運行中心,貴州 遵義 563500)
土石壩成本較低,運用廣泛且發(fā)展速度較快,而且其材料組成較簡單,一般為取材地的土、石料等,有效地降低了施工成本和建設(shè)過程中遠途運輸?shù)膸茁?。其施工方法一般有碾壓式、沖填式、定向爆破堆等,技術(shù)和結(jié)構(gòu)較簡單,易于操作、維修、擴建等。同時,由于土石壩壩身主要由土石散粒組成,適應(yīng)性較高,變形影響較小,可以更好地保證其整體的使用壽命。下面將探討碾壓式土石壩填筑施工技術(shù)以及質(zhì)量管理措施。
土石壩又稱當(dāng)?shù)夭牧蠅危柰潦弦话憔偷亻_采,同時還可充分利用各種開挖料,且具有對基礎(chǔ)要求低、適應(yīng)基礎(chǔ)變形強的特點,根據(jù)填筑施工方法,一般可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水力沖填壩、水中填土壩及砌石壩幾種,其中拋填式堆石壩目前基本不用,定向爆破堆石壩存在著后期沉降大、不能在壩內(nèi)埋設(shè)原型觀測設(shè)備等不足,目前也用的很少,水力沖填壩、水中填土主要用在特殊地區(qū)的壩高較低的中小型工程,砌石壩嚴格說應(yīng)屬于圬工壩類,目前廣泛運用的是薄層鋪筑并分層壓實的碾壓式土石壩。
碾壓式土石壩是指將土石料用分層碾壓的方法建成的壩。碾壓土石壩施工簡便,易滿足質(zhì)量要求,世界上絕大多數(shù)土石壩均為碾壓土石壩。采用土、砂、砂礫石、卵石、塊石、風(fēng)化巖等材料分層填筑并壓實而成的土石壩。根據(jù)土石壩采用的防滲體形式可以分為均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和非土質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩三種。
為了使得料場的布置更加科學(xué)合理,需要注意:一是,要準(zhǔn)確制定料場的方位和高度,而且要對料場的空間分布做好科學(xué)的規(guī)劃以充分利用料場空間;二是,要將物理力學(xué)中的專業(yè)知識與施工所用的材料兩者之間相互結(jié)合,通過將理論和實際結(jié)合來實現(xiàn)料場規(guī)劃的科學(xué)性和合理性以滿足相關(guān)的行業(yè)要求;三是,要將料場和施工強度以及壩體填筑部位三者之間的相互作用作為考慮的重點問題,以便處理好三者之間的關(guān)系。
土石壩施工所用的土石料含水率需要進行合理的控制,以確保合格料在填筑壓實時含水率在最優(yōu)含水率±2%左右??梢酝ㄟ^在土石料場加水,對土石料的料堆添加水,采取加水的方法在土石壩開挖、裝料、運輸過程中提高土石料的含水量。在大、中型水利工程土石壩的施工建設(shè)過程中,尤其是在高土石壩的施工過程中,運用現(xiàn)代化的水利工程土石壩施工技術(shù)和先進的機械化水平,可以加快水利工程土石壩的建設(shè)速度,實現(xiàn)現(xiàn)代化綜合高技術(shù)、高水平機械施工,保證水利工程土石壩施工質(zhì)量。
土石料的壓實,是土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。壓實效果受到土料顆粒粗細組成的影響,顆粒愈細,空隙比就愈大。我國常用的壩體壓實機械主要有羊角碾、氣胎碾、振動碾等。羊角碾主要應(yīng)用在黏性材料的壓實,將羊角插入到材料中,使其底部和上部的黏性材料都受到壓實,且羊角碾能對表面的土層進行翻松,簡化施工程序,也有助于材料的級配與含水量達到較均勻的狀態(tài)。氣胎碾既可以應(yīng)用于黏性材料也可以應(yīng)用于非黏性材料的壓實。振動碾則是運用碾重靜壓和振動力對材料進行壓實,其可使用的范圍較大。
壩體的填筑材料所包括的物理、化學(xué)特性、力學(xué)原理等指標(biāo)需要嚴格控制,比如粘土內(nèi)粘粒的含量、含水量、塑性的指數(shù)、滲透的系數(shù)及塊石、沙礫的密度、形狀和級配等,這些是關(guān)系土石壩的質(zhì)量的一些決定性的因素;施工準(zhǔn)備的階段,須對設(shè)計的料源、料場進行比較詳細的勘察,利用現(xiàn)場的取樣以及第三方實驗等來確認質(zhì)量能否滿足施工的要求;之后借助現(xiàn)場的測量來標(biāo)定開采的范圍,還要核實具體數(shù)量來確定是否可以滿足壩體的填筑需要等。壩料的碾壓試驗一般選擇收斂法也就是淘汰法,就是便于在滿足施工規(guī)范的前提條件下,盡量減少試驗的數(shù)量,進而提高效率。試驗的場地的大小、數(shù)量都要負荷碾壓實驗的規(guī)范以及要求,碾壓的試驗成果要達到標(biāo)準(zhǔn)并且具有一定的實際意義。
依照碾壓式土石壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及不同的分區(qū)及其及施工的要求,填筑期間要采用壩殼方向向心墻的方向的施工順序,也就是壩殼料到過渡料,過濾料到反濾料,反濾料到粘土心墻,這是在施工的過程中必須嚴格遵守的先后順序。堆石區(qū)應(yīng)該采用退卻的方法有序進行,這就使得上料的設(shè)備可以順利地進入。
現(xiàn)場的取樣以及實驗室的試驗是評判整個填筑的質(zhì)量能否滿足設(shè)計規(guī)范的核心判據(jù)之一,采用的環(huán)刀法是用來測定粘土的壓實指標(biāo),反濾以及堆石體的檢測一般選用的是試坑法?,F(xiàn)場的取樣部位、數(shù)量應(yīng)該要準(zhǔn)確的衡量整個土石壩的壓實質(zhì)量。實驗的結(jié)果需要滿足設(shè)計的要求,者是轉(zhuǎn)入到下道工序的不可或缺的條件。總而言之,除了技術(shù)環(huán)節(jié)上要嚴格把關(guān),在施工中的質(zhì)量環(huán)節(jié)上也不能放松要求,好的監(jiān)管措施才是確保整個工程穩(wěn)定可靠,能夠及早完成的重要保障。因此,很有必要做好以上提高的幾個環(huán)節(jié),從每一步走起,嚴格要求,切實抓好每一步,做好每一步。
隨著土石壩運用范圍越來越廣,對其施工工藝的要求也越來越高。從施工效率、質(zhì)量、環(huán)保、成本等方面對土石壩的施工進行合理的設(shè)計和控制。一方面有利于確保施工質(zhì)量,縮短施工時間,另一方面有利于相關(guān)施工材料的合理分配,提高其使用率,降低施工成本。從土石壩施工的各個環(huán)節(jié)對其進行控制,進而推動我國建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。