土石坝施工工艺控制要点探析

土石坝施工工艺控制要点探析

摘要：土石坝由于其具有基础要求低、适应基础变形强的特点而被广泛运用。本文从土石坝施工料场布置、材料开挖运输和渗流控制等几个方面探析土石坝施工工艺的控制。

关键词：土石坝；料场布置；开挖运输；渗流

土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝。土石坝具有就地取材， 对坝基地质条件要求不高，结构简单节约三材和易于施工等优点。随着大型高效机具的采用，坝体防渗结构和材料的改进，施工人数的大量减少，施工工期的进一步缩短以及施工费用的显著降低等，为土石坝广泛应用奠定了良好基础，而合理控制每个施工环节尤为重要。

一、土石坝料场布置

坝体的施工质量和工期长短以及工程的投资造价都和料场的合理规划与使用关系有着紧密的联系。土石坝的建筑工程环境也会受到料场布置的影响，因此，在施工前应该对料场从时间、空间以及质量上做一个科学合理的全面规划。

1、在空间规划上，应该对料场的位置、高低作出合理的选择，合理的布置。

2、时间上要考虑到施工强度的变化以及坝体填筑部分的改变。

3、质量是一个工程的核心，在土石坝的施工过程中，要充分考察其地基的地质成因、深埋度以及各种物理力学的指标，进行全面的勘探和试验。这样不仅在坝体总方量的方面满足要求，还满足了施工各阶段对坝体强度的要求。做到料尽其用，把永久性和临时性的建筑基础开挖渣料充分利用。

二、土石料开挖运输

土石坝施工中，从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，都可由互相配套的工程机械来完成，构成“ 一条龙”式的施工工艺流程，即综合机械化施工。

1、正向铲开挖，自卸汽车运输上坝

运距<10 km，正向铲一般都采用立面开挖，汽车运输道路可布置成循环路， 装料时停在挖掘机一侧的同一平面上，既汽车鱼贯式地装料与行驶。这种布置形式，可避免或减少汽车的倒车时间，正向铲采用60°～90°的转角侧向卸料，回转角度小，生产率高，能充分发挥正向铲与汽车的效率。

2、正向铲开挖、胶带机运输

胶带机的爬坡能力大，架设简易，运输费用较低，比自卸汽车可降低运输费用 1/3～1/2，运输能力也较高，胶带机合理运距<10km，胶带机可直接从料场运输上坝；也可与自卸汽车配合，作长距离运输，在坝前经漏斗由汽车转运上坝； 与有轨机车配合，用胶带机转运上坝做短距离运输。

3、斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝

当填筑方量大，上坝强度高的土石坝，料场储量大而集中，可采用斗轮式挖掘机开挖，它的生产率高，具有连续挖掘、装载的特点，斗轮式挖掘将料转入移动式胶带机，其后接长距离的固定式胶带机至坝面或坝面附近经自卸汽车运至 填筑面。这种布置方案，可使挖、装、运连续进行，简化了施工工艺，提高了机械化水平和生产率。

三、控制渗流

土石坝建设最大的病害即是渗流。如何控制和预防渗流是土石坝工程建设中最主要的工作之一。为预防和控制渗流，在施工中应从以下几个方面进行控制：

1、做好基础处理，必须万无一失。很多大型土石坝，必须要满足坝基承载力及基础防渗的情况下，完成基础处理的稳固后，方可进行填筑施工，特别是在深覆盖层上修建工程，基础处理工程量大、不可预见因素多，需要经常采用防渗墙、振冲、帷幕灌浆、固结灌浆等对地基进行综合处理。

2、掌握当地地质、水文气象资料，控制好施工工期的季节性。土石坝对水文气象的因素极为敏感，在雨季，土料的含水量影响极大，直接制约着大坝填筑，施工强度将受到影响；冬季，土料上冻，如不采取积极措施，也无法进行填筑，且冬雨季填筑施工，存在着高投入低产出的窘境。对于度汛期的施工，应编制具有针对性的施工方案。

3、确保工程所用料场开采土、石料的材料质量

料场对土石坝的重要性不言而喻，却也是最容易影响大坝顺利填筑的软肋 根据工程实践，一般而言，料场的地质勘探工作深度远不如坝址，特别是填筑量最大的堆石料，往往仅靠几个探洞或地形勘查进行地质描述，进场后，与招标文件发生变化的可能性很大，无法形成大规模开采（或台阶开采 ）条件，直接影响大坝填筑级配是否得到保证。在防渗土料方面，含水量的高低也成为大坝能否快速填筑的关键，因此，完善而慎重地进行料场复查及复勘工作显得尤为重要，搞好料场复查和储量计算，做到心中有数。

此外材料的碾压试验也是非常重要的一项工作。对土石坝而言，碾压试验是填筑前最为重要的技术参数论证工作，也是确定大坝能否顺利填筑及确保大坝安

全的重要环节。碾压试验工作的好坏，直接影响坝体的填筑

碾压试验中还需对防渗土料的含水量进行确定及调节，同时还应确定好对堆石料洒水量。此外，为确保土石坝填筑质量，土石坝工程的施工必须要求进行试坑取样，只有在填筑面碾压合格并能过验收后方可进行上一层填筑。

4、确定合理的坝面分区，是填筑工作施工的关键。由于土石坝体型较大，为坝面分区流水作业提供了必要的场面，土石坝工程一般在填筑工序上分为铺料、摊铺、洒水、压实、质检等工作。对采用平起填筑与临时断面填筑的土石坝工程，不可为一味减少临时断面填筑量而影响大型机械的正常施工，必须要确保填筑质量。

④根据工程实际情况确定并采用坝体坝基加固技术，主要指采用的土石坝坝体灌注粘土浆加固技术，包括灌浆设计、灌浆工艺采用等。

四、土料压实

土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力( 黏结力和摩擦力)、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。例如，干密度为 1．4t / m的砂壤土，压实后若提高到1．7 t/ m，其抗压强度可提高4倍，渗透系数将降低至1/ 2000。由于土料压实结果，可使坝坡加陡，加快施工进度，降低工程投资。

1、土料压实特性

土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。

一般黏性土的黏结力较大，摩擦力较小，具有较大的压缩性，但由于它的透水性小，排水困难，压缩过程慢，所以很难达到固结压实。而非黏性土料则相反， 它的黏结力小，摩擦力大， 具有较小的压缩性，但由于它的透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。所以黏性土的压实干密度低于非黏性土的压实于密度。颗粒不均匀的砂砾料，比颗粒均匀的细砂可能达到的干密度要大一些。

压实功能大小，也影响着土料干密度的大小，击实次数增加，干密度也随之增大而最优含水量则随之减小。一般说来，增加压实功能可增加干密度，这种特性，对于含水量较低(小于最优含水量) 的土料比对于含水量较高(大于最优含水量)的土料更为显著。

2、压实机械

①羊脚碾

羊脚碾的羊脚插入土中，不仅使羊脚底部的土料受到压实，而且使侧向上部

土料也受到挤压，从而达到均匀的压实效果。羊脚碾仅适用于压实黏性土料和黏土，不适合压非黏性土。此外，羊脚碾还能起到混合土料的作用，可以使土料级配和含水量比较均匀。羊脚顶端接触应力的过大或过小，都会降低碾压效果。

②振动碾

振动碾是一种以碾重静压和振动力共同作用的压实机械，较之没有振动的压实机械，土中应力可提高 4～5倍，因而它能有效地压实堆石体、砂砾料和砾质土；也可用与压实黏性土和黏土。

五、结束语

近年来，土石坝的经济性和施工方面的速度的优越性，让其在坝建工程中的地位逐渐提升，具有很强的竞争能力，使土石坝“锦上添花”。因此，在以后的土石坝施工中，更应该充分探索土石坝施工技术的要点，采用科学合理的施工方法和施工技术，让土石坝坝建工程得到更好的应用。