试析碾压式土石坝施工技术要点

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　　【摘 要】在水利工程施工中，碾压式土石坝工程因就地取材方便，施工简便，对施工区域地质要求低，且成本相对其他坝型，造價相对便宜，成为水利工程施工中选择最多的一种坝型。本文对碾压式土石坝施工技术及其质量控制要点进行探讨分析，希望能够给同行们提供一些有益的参考和借鉴。
　　【关键词】水利工程；土石坝；碾压式施工；技术要点
　　土石坝成本较低，运用广泛且发展速度较快，而且其材料组成较简单，一般为取材地的土、石料等，有效的降低了施工成本和建设过程中远途运输的机率。其施工方法一般有碾压式、冲填式、定向爆破堆等，技术和结构较简单，易于操作、维修、扩建等。同时，由于土石坝坝身主要由土石散粒组成，适应性较高，变形影响较小，可以更好的保证其整体的使用寿命。下面将探讨碾压式土石坝填筑施工技术以及质量管理措施。
　　一、碾压式土石坝概况
　　土石坝又称当地材料坝，所需土石料一般就地开采，同时还可充分利用各种开挖料，且具有对基础要求低、适应基础变形强的特点，根据填筑施工方法，一般可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水力冲填坝、水中填土坝及砌石坝几种，其中抛填式堆石坝目前基本不用，定向爆破堆石坝存在着后期沉降大、不能在坝内埋设原型观测设备等不足，目前也用的很少，水力冲填坝、水中填土主要用在特殊地区的坝高较低的中小型工程，砌石坝严格说应属于圬工坝类，目前广泛运用的是薄层铺筑并分层压实的碾压式土石坝。
　　碾压式土石坝是指将土石料用分层碾压的方法建成的坝。碾压土石坝施工简便，易满足质量要求，世界上绝大多数土石坝均为碾压土石坝。采用土、砂、砂砾石、卵石、块石、风化岩等材料分层填筑并压实而成的土石坝。根据土石坝采用的防渗体形式可以分为均质坝、土质防渗体分区坝和非土质材料防渗体分区坝三种。
　　二、碾压式土石坝施工技术要点
　　2.1料场的规划布置
　　为了使得料场的布置更加科学合理，需要注意：一是，要准确制定料场的方位和高度，而且要对料场的空间分布做好科学的规划以充分利用料场空间；二是，要将物理力学中的专业知识与施工所用的材料两者之间相互结合，通过将理论和实际结合来实现料场规划的科学性和合理性以满足相关的行业要求；三是，要将料场和施工强度以及坝体填筑部位三者之间的相互作用作为考虑的重点问题，以便处理好三者之间的关系。
　　2.2土石料的加工
　　土石坝施工所用的土石料含水率需要进行合理的控制，以确保合格料在填筑压实时含水率在最优含水率±2%左右。可以通过在土石料场加水，对土石料的料堆添加水，采取加水的方法在土石坝开挖、装料、运输过程中提高土石料的含水量。在大、中型水利工程土石坝的施工建设过程中，尤其是在高土石坝的施工过程中，运用现代化的水利工程土石坝施工技术和先进的机械化水平，可以加快水利工程土石坝的建设速度，实现现代化综合高技术、高水平机械施工，保证水利工程土石坝施工质量。
　　2.3压实土料
　　土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。压实效果受到土料颗粒粗细组成的影响，颗粒愈细，空隙比就愈大。我国常用的坝体压实机械主要有羊角碾、气胎碾、振动碾等。羊角碾主要应用在黏性材料的压实，将羊角插入到材料中，使其底部和上部的黏性材料都受到压实，且羊角碾能对表面的土层进行翻松，简化施工程序，也有助于材料的级配与含水量达到较均匀的状态。气胎碾既可以应用于黏性材料也可以应用于非黏性材料的压实。振动碾则是运用碾重静压和振动力对材料进行压实，其可使用的范围较大。
　　2.4心墙的填筑
　　心墙的填筑需要与碾压坝的轴线平行，填料的宽度主要包括了心墙两侧的反滤料的宽度。其次，料场的开采一般采用的是挖掘机的开采、自卸汽车的运输、人工进行粉碎、人工进行平整等，铺土前需要刨锚压实的结合面，之后还要洒水进行湿润。心墙必须同上、下游的反滤料以及坝壳进行料平起的填筑。为了便于进行施工，坝体料和反滤料以及心墙材料一般采用2m至5m宽的过渡带使其与心墙填筑面能够保持同等高度，这样就有利于混合并碾压心墙材料，同时，心墙的碾压与铺筑必须连续的进行。
　　2.5坝面的处理
　　坝面的施工是确保坝体整体质量的核心部分，应该严格检查各个工序的完成进度。因此，这就要求在进行粘土的铺料时要与压实同时、连续进行；上层的土料应该与下层严格压实，并且在刨毛之后洒水进行铺填；粘土的洒水应该少、匀、勤，目的则是为了确保压实的效果；卸料应该尽量采取进占法进行退铺；铺料保持均匀，大的土块必须打碎；上下游之间保持1～2%左右的坡度，便于排除在施工期间降落的雨水；压实过程必须按照次序有序的进行，不要过压、欠压、漏压；碾压的机械要平行于坝轴线，利用进退以及错距的方式进行开行；分段进行碾压时，顺时针碾压的方向搭接的长度不应该小于0.3至0.5米。汽车需要穿越的反滤层在进入之后的防渗体需要设立专用的“路口”。
　　三、碾压式土石坝施工质量控制
　　3.1准备过程的质量要求
　　坝体的填筑材料所包括的物理、化学特性、力学原理等指标需要严格控制，比如粘土内粘粒的含量、含水量、塑性的指数、渗透的系数及块石、沙砾的密度、形状和级配等，这些是关系土石坝的质量的一些决定性的因素；施工准备的阶段，须对设计的料源、料场进行比较详细的勘察，利用现场的取样以及第三方实验等来确认质量能否满足施工的要求；之后借助现场的测量来标定开采的范围，还要核实具体数量来确定是否可以满足坝体的填筑需要等。坝料的碾压试验一般选择收敛法也就是淘汰法，就是便于在满足施工规范的前提条件下，尽量减少试验的数量，进而提高效率。试验的场地的大小、数量都要负荷碾压实验的规范以及要求，碾压的试验成果要达到标准并且具有一定的实际意义。
　　3.2施工过程的质量要求
　　依照碾压式土石坝内部结构以及不同的分区及其及施工的要求，填筑期间要采用坝壳方向向心墙的方向的施工顺序，也就是坝壳料到过渡料，过滤料到反滤料，反滤料到粘土心墙，这是在施工的过程中必须严格遵守的先后顺序。堆石区应该采用退却的方法有序进行，这就使得上料的设备可以顺利的进入。
　　3.3施工之后的质量检查
　　现场的取样以及实验室的试验是评判整个填筑的质量能否满足设计规范的核心判据之一，采用的环刀法是用来测定粘土的压实指标，反滤以及堆石体的检测一般选用的是试坑法。现场的取样部位、数量应该要准确的衡量整个土石坝的压实质量。实验的结果需要满足设计的要求，者是转入到下道工序的不可或缺的条件。总而言之，除了技术环节上要严格把关，在施工中的质量环节上也不能放松要求，好的监管措施才是确保整个工程稳定可靠，能够及早完成的重要保障。因此，很有必要做好以上提高的几个环节，从每一步走起，严格要求，切实抓好每一步，做好每一步。
　　四、结语
　　随着土石坝运用范围越来越广，对其施工工艺的要求也越来越高。从施工效率、质量、环保、成本等方面对土石坝的施工进行合理的设计和控制。一方面有利于确保施工质量，缩短施工时间，另一方面有利于相关施工材料的合理分配，提高其使用率，降低施工成本。从土石坝施工的各个环节对其进行控制，进而推动我国建筑行业的进一步发展。
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　　（作者单位：青海青水工程监理咨询有限公司）
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