高云

（保定市王快水庫事務中心，河北 保定 073100）

1 工程概況

某水庫設計總庫容為190.2 萬m3，其中興利庫容125.1 萬m3，調洪庫容41.6 萬m3，死庫容23.6 萬m3。工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模小（1）型，按30a 一遇洪水（P=3.3%）設計，300a 一遇洪水（P=0.33%）設計校核；下游消能防沖建筑物按20a 一遇洪水（P=5%）設計。工程主要建筑物由壤土心墻砂卵礫石壩、引水放空建筑物、溢洪道、供水建筑物等組成。壩頂高程2851.50m，校核洪水位2848.89m，設計洪水位2847.94m，正常蓄水位2846.54m，死水位2834.96m。大壩采用壤土心墻砂卵礫石壩，壩頂長272.92m，寬度6.0m，最大壩高36.26m。

2 土石壩施工技術特點

土石壩以砂、石渣、卵石、爆破石料為壩體主要原料，以黏性土為防滲體主要材料。土石壩高度在30m 以下為低壩、30～70m 為中壩、超過70m 時為高壩。土石壩按施工方式可劃分為碾壓式、充填式、定向爆破。由于土石壩是將級配良好的粗集料按一定順序進行回填、碾壓形成穩(wěn)固的受力結構，并配以黏土防滲體布置，所以適用地形條件廣泛、壩體防滲性能良好，可有效的保障工程建設質量，由于建設材料多為就地取材，能較大程度節(jié)約建設成本，因此在國內被普遍應用。修建土石壩時，施工單位把控的關鍵技術如下：針對不同土石料類型，從壓實機械、壓實參數、填筑標準、施工流程及碾壓次數等方面進行嚴格控制，從而實現高質高效施工。因此，施工單位在遵循土石材料就近選取的原則下，應對材料的類型、主要特征進行細致分析，尤其是原材料來源為天然物料，物理性質、水分含量難以控制時，應輔以試驗驗證，從而選定最恰當的施工工藝[1]。

3 水利工程建設中土石壩施工質量控制要點

土石壩是一種常見的水利工程，其建造需要高質量施工，才能確保其安全性和持久性。施工質量控制是土石壩工程中不可或缺的一環(huán)，其要點包括施工管理、夯實質量控制和分區(qū)調配。首先，施工管理是土石壩工程中最基本的質量控制要點。施工管理要有科學規(guī)范的施工方案，優(yōu)化工序，控制質量、安全、成本和進度，及時上報和處理違規(guī)情況。只有這樣，才能確保土石壩工程的施工質量和進度。其次，夯實質量控制是土石壩工程中最關鍵的質量控制要點。夯實質量控制要嚴格，保證地基與土石壩壩體體量建設目標相適應，防滲能力達到預期目標，可采用帷幕灌漿、固結灌漿等方式提升承載能力。只有這樣，才能確保土石壩壩體的夯實質量和抗?jié)B能力。最后，分區(qū)調配是土石壩工程中最細致的質量控制要點。分區(qū)調配要合理，根據土石壩壩體結構施工工序進行調節(jié)和優(yōu)化，確保整個土石壩壩體工程的建造質量。只有這樣，才能確保土石壩工程的整體質量和穩(wěn)定性[2]。

4 土石壩施工技術要點

4.1 從空間角度規(guī)劃原料場的存放布置

原料場的規(guī)劃，空間上應考充分考慮原料場材料存放布置及選址。該工程施工時結合壤土填筑量共選定2 個土料場，其中1#土料場位于下河東村下雨嶺溝溝口左岸山包，距工程區(qū)平均運距6km；2#土料場位于上河東村楊樹溝溝口左岸山包，距工程區(qū)平均運距7km。1#料場長度約100m，寬約80m，料層為沖洪積粉質壤土，結構稍密，天然密度均值1.42g/cm3，干密度均值1.32g/cm3，天然含水率均值7.6%，塑性指數均值12.13，黏粒含量均值22.43%。擊實后最大干密度均值1.74g/cm3，最優(yōu)含水率均值16.37%，擊實后滲透系數6.3×10-7～5.0×10-6cm/s，飽和抗剪強度均值為C=35.1kPa，φ=22.9°，易溶鹽含量0.56～0.7g/kg。該料場最大開采厚度約12m，有用儲量約8.97 萬m3。2# 料場長度約160m，寬約120m，料層為沖洪積粉質壤土，天然密度均值1.45g/cm3，干密度均值1.32g/cm3，天然含水率均值10.2%，塑性指數均值11.97，黏粒含量均值24.0%。擊實后最大干密度均值1.75g/cm3，最優(yōu)含水率均值16.37%，擊實后滲透系數為3.4×10-7～5.0×10-6cm/s，飽和抗剪強度均值C=29.3kPa，φ=21.9°，易溶鹽含量0.8～2.8g/kg。該料場平均可開采厚度5m，有用儲量約12.09 萬m3。

4.2 土石料加工技術

在正式施工之前，采用土、石處理工藝，對所挖掘出的土、石進行一系列的處理。

（1）進行土、石材料的篩選，將其中的腐殖土、淤泥質土等雜物過濾掉，然后將土、石材料通過篩分后再進行粗、細分級，采用環(huán)形振蕩裝置，按工程要求設置篩網的層數和孔徑；將土、石塊由頂到底，通過多層篩，將其分成大小不一的粒度，并除去其中夾有的大塊巖石。圖1 為機械鋪料。

圖1 機械鋪料

（2）對土石材料的水分含量進行測試，對超量水分含量的土石材料，采用翻曬、干燥和灑水保濕的方法，使其水分含量變化不超過容許值。

（3）從土、石材料的挖掘和處理的觀點出發(fā)，可以采用地面挖掘或者海底挖掘的方法，例如采用洞穴爆炸技術，將土層中的土石材料挖掘出來，以實現對土、石材料的挖掘；利用爆炸沖擊波將土石粉碎為合適尺寸的顆粒，從而簡化了對土石材料的破壞篩選過程，并提升了提取處理的效率。心墻土料灑水如圖2 所示。

圖2 心墻土料灑水

4.3 土石料的開挖和運輸

在土石壩工程建設中，土石壩結構和布置方式不盡相同，因此需要進行對比分析不同開挖運輸方案的優(yōu)缺點和經濟性，以便選擇最佳方案。常見的土石料開挖運輸方案有正向鏟開挖后自卸汽車運輸、膠帶運輸、斗輪式挖掘機+膠帶機+自卸汽車運輸、采砂船+有軌機車+膠帶機運輸等。在方案比選時，需要結合實際條件，提高機械使用效率，減少轉用次數，利用地形條件，提升施工效率。通過對案例工程特性的結合分析，我們選擇了第二種土石料開挖運輸方案，取得了顯著的效果。該方案具有以下優(yōu)點：首先，采用斗輪式挖掘機和膠帶機的組合，挖掘效率高，節(jié)省了人力和物力資源。其次，采用自卸汽車運輸，運輸時間短，效率高。再次，該方案特別適用于地勢較陡峭的區(qū)域，可以充分利用地形條件，提升施工效率。最后，該方案的總成本相對較低，經濟性較高[3]。

4.4 壩基處理

壩基是保證土石壩體穩(wěn)定的先決條件。土石壩特別是超高土石壩由于其自重較大，極易產生基底不均勻沉降，進而引發(fā)壩體較大變形，產生裂縫、防滲體系破損、滲漏量較大等問題?，F有監(jiān)測資料表明，高土石壩的壩體變形與設計階段的預測值相比經常偏大，且穩(wěn)定時間偏長，一些高土石壩在經過10 年擋水運行后，變形量值變化尚未穩(wěn)定，因此嚴格把控壩基施工工藝、提升基底承載力、保證壩體穩(wěn)定性是土石壩施工的第一要務。壩基施工可結合堤岸治理技術，清除壩基壩腳位置樹根草莖、地表植被、建筑垃圾，水塘、洼地等特殊區(qū)域需采用機械清掃，壩基填土應采用薄層輕碾方法，如壩基為黏性土應遵循先調節(jié)基層含水量至上限范圍→壓實→刨毛→鋪土→再壓實的施工順序，如壩基為巖石應先整平封閉巖石表面節(jié)理裂隙，適度灑水后方可鋪土壓實。施工過程中，要對壩基和邊坡結構進行監(jiān)測，對有滑坡風險的邊坡采取壓重、減載等御險措施。土石壩填筑中，陡坡面宜分段噴錨護面，緩坡面宜覆蓋土工織物，結合“超寬填滿寬壓”施工，以防填壓中由于施工干擾導致邊坡崩塌。隨時對壩基局部破壞和超挖欠填部分進行返工處理，回填宜用低等級的混凝土或石渣作填料，對修復面進行壓實、平整。嚴重漏漿段、地下溶洞段宜采用大口徑護壁管防塌堵漏灌漿新技術，用鉆機配合護筒鉆至漏失地層嚴密灌漿，有效固結地基，提升地基承載力。

4.5 填筑施工技術

該工程大壩主體反濾料填筑工程量為71709m3、壤土心墻填筑工程量為68849m3、高塑性黏土心墻2372m3、壩殼砂礫石夯填工程量為321705m3。大壩土石方填筑施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 大壩土石方填筑施工工藝流程

4.6 流水作業(yè)施工

在填筑工程施工時，需要進行鋪料、鋪料、攤鋪、灑水、壓實以及質檢等施工流程，在對土石壩的壩面進行施工作業(yè)的過程中，選擇流水作業(yè)的施工方法，壩面填筑流水作業(yè)工序設置如表1 所示，盡量避免各施工環(huán)節(jié)受到不必要的干擾，影響施工進度及施工質量。工作面的劃分及流水作業(yè)方向視上壩道路頂點與壩面連接的位置不同應有所變化，壩面作業(yè)的施工程序為卸料、鋪料、平料、灑水、碾壓、質量檢查、清理壩面、接縫處理、壩面混凝土施工、后壩坡預制框格鋪設等。為保證上、下層結合良好，在整個壩體填筑施工過程中，鋪料前壩面均應灑水、刨毛。作業(yè)面之間應采用斜坡搭接，接縫處應重點碾壓，碾壓是工序中重要的一環(huán)，直接影響填料的干容重，是壩體穩(wěn)定和變形能否達到設計要求的關鍵[4]。

表1 壩面填筑流水作業(yè)工序設置

4.7 土石壩壓實施工

壓實特性對于土石壩等工程的施工質量和性能具有重要影響。土料的壓實特性是由其基本特性決定的，包括顆粒分布情況、含水量等。不同種類和結構的土料具有不同的壓實特性，黏性土料的壓實效果較差，而非黏性土料則較好。在施工中，過度壓實會導致施工費用的提高，同時也會形成剪力破壞，難以達到理想的技術經濟效果。因此，需要根據土料的特性和實際需要，選擇適當的壓實方法和參數，以達到最佳的施工效果。土料的壓實效果越好，土石壩的物理力學性能指標越高，施工質量也越好。在施工過程中，需要通過嚴格的質量控制和檢測，確保土石壩的壓實效果符合設計要求，從而保障工程的安全和穩(wěn)定性。土料的壓實特性對于土石壩等工程的施工質量和性能具有重要影響。在施工過程中，需要根據實際需要選擇適當的壓實方法和參數，并通過嚴格的質量控制和檢測，確保土石壩的壓實效果符合設計要求，從而保障工程的安全和穩(wěn)定性[5]。平碾壓實如圖4 所示。

圖4 平碾壓實

5 結語

綜上，土石壩在水利工程建設中占有重要地位，傳統(tǒng)土石壩施工技術雖然較為成熟，但伴隨土石壩建設規(guī)模的不斷加大，對土石壩施工的安全性、穩(wěn)定性、抵抗變形能力提出新的要求。為了不斷完善發(fā)展土石壩施工技術，推動新時期水利工程建設健康快速發(fā)展，應突破現有規(guī)范要求，不斷深入研究土石壩施工技術，逐步摸索出方便可靠的新方法，保障土石壩更有效地發(fā)揮工程效益。