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【摘 要】水利工程的建设是社会发展的有效推动力，其技术的发展也随着科学技术的进步而不断前进，土石坝施工技术的应用在水利工程的建设中起到了非常重要的作用。目前，土石坝在水利工程的应用越来越广泛，它的发展前景也越来越广阔。本文介绍了土石坝的优点和缺点，分析了土石坝施工技术。
【关键词】水利工程；土石坝；施工技术
1.土石坝概述
随着我国经济的发展和社会的进步，水利工程也得到了长足的发展，水利工程中的土石坝施工逐渐引入了先进的机械进行施工，施工速度和施工质量得到了进一步保证的同时，施工费用也明显的在降低。在水利水电工程建设中，土石坝的使用率越来越高。土石坝主要指的是使用碾压、抛填等方法，利用当地的土料、石料以及混合料堆筑成的挡水坝。土石坝具有结构简单、容易施工、节省三材等优点，它对坝基地质的条件要求也不高，在目前的坝工建设工程中，土石坝已经成为发展最快、应用最广泛的一种坝型。土石坝在我国所占的比例已经超过90%。按照土石坝不同的筑坝材料，土石坝可分为筑坝材料为石渣、爆破石料和卵石的堆石坝；筑坝材料为土和沙砾的土坝以及由以上两种材料所占比例相当的土石混合坝。按照土石坝不同的施工方法可分为冲填式土石坝、碾压式土石坝、爆破堆石坝以及水中填土坝等，其中应用最为广泛的是碾压式土石坝。按照土石坝不同的坝高可分为H<30m的低坝、30m≤H<70m的中坝以及H≥70m的高坝。土石坝的类型见图1。
2.土石坝的优缺点分析
土石坝的优点：①在建筑坝体的工程中，能够达到就地取材，实现节省水泥和钢材等材料的目的，减少远途运输中所耗费的物力和人力；②坝身具有良好的性能，呈散粒体结构，很适应变形，因此对地基的要求比较低；③在维修和扩建的时候，由于土石坝的结构比较简单，施工会非常便利；④在施工的过程中，工序比较少，技术比较简单。
土石坝缺点：①需要另外设置溢洪道（正槽溢洪道布置图如图2），这是土石坝的坝顶不能溢洪造成的；②气候对黏性土料的影响会比较大；③不如浆砌石和砼石的施工导流方便；④具有比较大的沉陷或者不均匀沉陷。
3.土石坝施工实例
某水库大坝为粘土心墙坝，工程规模中型水库，工程等别为Ⅲ等，水库枢纽工程主要建筑物按3级建筑物设计，坝顶宽8m，最大坝高坝高62.2m，坝顶长150.73m，设计正常高水位1521m，校核洪水位1523.79m，坝址以上流域面积是778.1km2，总库容1182.8万m3。坝址区地质构造较为简单，岩性单一，岩层存在扭曲、褶皱现象，左肩岩层总体倾向北西、北东，右肩总体倾向南西、北西，表层岩石节理裂隙发育，较破碎，无断裂出现。库区两岸有山坡比较陡的高山，覆盖层比较薄，岩石风化比较深，节理发育，河床的基岩比较好。
4.土石坝的施工导流
该工程的坝址所处的河床比较窄，分期施工对土石坝的施工质量很难保证，不宜布置永久泄水建筑物。所以，在施工导流方案选择的时候，利用了两岸坚实的高山，导流方式采取了隧洞导流。导流隧洞断面为圆形，洞径为3.2m，总长418.5m，最大泄洪流量117.1m3/s。根据施工队伍隧洞施工的丰富经验具及较好的区域条件，隧洞施工考虑三个工作面，并可同时进行，进、出口施工面应进行洞脸开挖，开挖至成洞位置后进行衬砌锁口和护坡施工，锁口完成后再进行下一步的洞身开挖。竖井宜先完成竖井平台开挖，按设计要求挖至竖井平台高程后，井口挖深3m后浇筑砼锁口，再进行井身的全面开挖。隧洞段出碴采用人工装碴，轻轨斗车运输，出洞后由自卸汽车运至弃碴场。竖井开挖采用人工结合风搞镐、风钻完成，卷扬机吊出井口，自卸汽车运至弃碴场。隧洞施工，特别应注意，隧洞开挖应根据围岩情况及时进行支护，避免安全事故发生。
5.土石坝的施工技术
5.1土石坝施工组织设计
坝体的施工质量和工程投资均会受到材料的规划和使用的影响，并且整个工程的环境和其他部门的运行情况都会受到影响，因此在施工前要全面系统地规划时间的安排和空间的布局等。在这个过程中，首先要安排好时间，对坝体的建筑部位和施工的强度可能发生的变化要充分地考虑；其次要合理规划空间，合理选择材料的位置，合理布置材料的高程等。再者就是要规划施工现场的质量，合理检查测验地质的现状和其形成的因素等。在施工的各个阶段，材料的总体储量要满足整个坝体的要求，充分利用材料。同时，对当地的水文和地质、气象等资料都要掌握全面，控制好工程的季节性。要特别编制针对汛期的工程建设施工方案，严格控制土料的含水量，按照规范调节处理水分，在填筑压实的时候要保证含水率在最优含水率的水平上。在调整含水量的时候，要有效地降低土料的含水量，采用自然蒸发、晒干等方法。在料场和料堆里加水可以提高含水量。当沙砾质土料中超径石比较多的时候，要进行筛选和筛除。可采用料斗或者从高坡下料等方式。
5.2综合性机械化施工流程的设置
在施工过程中，由相互配套的程序机械性地完成料场到运输等环节的工序，形成一个完整的施工流程，即综合性机械化施工流程。这对那些大型的土石坝工程来说，可以更好地提高施工技术和水平，有效地提高建设速度，实现机械化施工。
5.3填筑施工技术
填筑施工过程中，辅料、洒水、质检以及压实等几个阶段都在坝面的施工程序中。在施工现场中，该工程进行了碾压实验，根据施工碾压的设计要求，用不同的土料、料场和机械组合计算出了符合碾压的参数，对施工进行指导和控制。土石坝的施工期集中在旱季，高峰期上坝较高强，上下游风化料坝壳填筑料，采用1.0m3挖掘机挖装、自卸汽车运输上坝，推土机平土，用13～14t振动碾分层压实，对振动碾压不到的边角地带，再用2～3t夯板夯实。用粘土料作为心墙填料，采用1.0m3挖掘机挖装、自卸汽车运输上坝，推土机平土，用5～7t羊脚碾分层压实，对碾压不到的边角地带，再用5～7t夯板夯实。人工夯实边角部位，人工刨毛手扶碾，蛙夯压实面清理干净混凝土建筑物接触的部位。在填筑的时候，刷浆的高度要和膨润土浆和铺土的厚度一致，把水泥浆刷在原始接触的部位上。雨天的时候要停止填筑心墙，雨后要适当处理层面，合格后再继续上升。粘土心墙和风化料坝壳填筑的填筑同步上升，做到“先料后土”，在下游坝壳的土质基础设计水平反滤层，中小石和粗砂厚50cm，进占法卸料，层厚0.8～1.0m，推土机推平，碾压6-8遍，碾压风化料的时候要洒水。特别应注意，铺土时各种不同用途的坝料级配，在大坝进行填筑前，应进行碾压试验，以确定适宜的碾压设备、铺土厚度、含水量、碾压遍数等施工参数。
5.4坝体结合部位的施工及质量控制
在土石坝施工过程中，周围的地基和岸坡要结合坝体的防渗土料，防止影响整个坝体的整体质量。坝体结合部位的施工，接坡和接缝过多会影响到整个坝体的填筑强度和机械化施工。因此，要采取可靠、合理的技术措施，加强管理和控制质量，确保坝体的质量符合设计要求。采用挡板法、削坡法和松坡接触平起法填筑，即反滤层填筑法。松坡接触平起法填筑强度比较高，按照不同的搭接形式和防渗土料反滤层填筑的次序，可以分为先砂后土和先土后砂的方法。在土和砂之间出现犬牙交错的现象，在厚度的设计上，不能过度削弱防渗体的有效断面，也不能在犬牙的厚度之内。
6.结语
在水利水电工程中，土石坝由于具有施工便捷、速度快等优点而得到了广泛的运用。为了将土石坝工程项目建设好，相关工作人员首先要根据水利水电工程的具体情况确定是否使用土石坝。在确定的基础上，根据具体的施工环境，制定科学的施工方法，采取合理的施工技术，从而确保土石坝的施工符合设计及标准要求，最终提升水利水电工程整体质量水平。
【参考文献】
[1]李辉.水利水电工程中土石坝施工技术探讨[J].陕西水利，2011，（1）：15-17.
[2]吴国晓，耿瑜平，李亚楠等.土石坝心墙孔隙水压力成因分析[J].人民黄河，2013，（1）：99-101.
【关键词】水利工程；土石坝；施工技术
1.土石坝概述
随着我国经济的发展和社会的进步，水利工程也得到了长足的发展，水利工程中的土石坝施工逐渐引入了先进的机械进行施工，施工速度和施工质量得到了进一步保证的同时，施工费用也明显的在降低。在水利水电工程建设中，土石坝的使用率越来越高。土石坝主要指的是使用碾压、抛填等方法，利用当地的土料、石料以及混合料堆筑成的挡水坝。土石坝具有结构简单、容易施工、节省三材等优点，它对坝基地质的条件要求也不高，在目前的坝工建设工程中，土石坝已经成为发展最快、应用最广泛的一种坝型。土石坝在我国所占的比例已经超过90%。按照土石坝不同的筑坝材料，土石坝可分为筑坝材料为石渣、爆破石料和卵石的堆石坝；筑坝材料为土和沙砾的土坝以及由以上两种材料所占比例相当的土石混合坝。按照土石坝不同的施工方法可分为冲填式土石坝、碾压式土石坝、爆破堆石坝以及水中填土坝等，其中应用最为广泛的是碾压式土石坝。按照土石坝不同的坝高可分为H<30m的低坝、30m≤H<70m的中坝以及H≥70m的高坝。土石坝的类型见图1。
2.土石坝的优缺点分析
土石坝的优点：①在建筑坝体的工程中，能够达到就地取材，实现节省水泥和钢材等材料的目的，减少远途运输中所耗费的物力和人力；②坝身具有良好的性能，呈散粒体结构，很适应变形，因此对地基的要求比较低；③在维修和扩建的时候，由于土石坝的结构比较简单，施工会非常便利；④在施工的过程中，工序比较少，技术比较简单。
土石坝缺点：①需要另外设置溢洪道（正槽溢洪道布置图如图2），这是土石坝的坝顶不能溢洪造成的；②气候对黏性土料的影响会比较大；③不如浆砌石和砼石的施工导流方便；④具有比较大的沉陷或者不均匀沉陷。
3.土石坝施工实例
某水库大坝为粘土心墙坝，工程规模中型水库，工程等别为Ⅲ等，水库枢纽工程主要建筑物按3级建筑物设计，坝顶宽8m，最大坝高坝高62.2m，坝顶长150.73m，设计正常高水位1521m，校核洪水位1523.79m，坝址以上流域面积是778.1km2，总库容1182.8万m3。坝址区地质构造较为简单，岩性单一，岩层存在扭曲、褶皱现象，左肩岩层总体倾向北西、北东，右肩总体倾向南西、北西，表层岩石节理裂隙发育，较破碎，无断裂出现。库区两岸有山坡比较陡的高山，覆盖层比较薄，岩石风化比较深，节理发育，河床的基岩比较好。
4.土石坝的施工导流
该工程的坝址所处的河床比较窄，分期施工对土石坝的施工质量很难保证，不宜布置永久泄水建筑物。所以，在施工导流方案选择的时候，利用了两岸坚实的高山，导流方式采取了隧洞导流。导流隧洞断面为圆形，洞径为3.2m，总长418.5m，最大泄洪流量117.1m3/s。根据施工队伍隧洞施工的丰富经验具及较好的区域条件，隧洞施工考虑三个工作面，并可同时进行，进、出口施工面应进行洞脸开挖，开挖至成洞位置后进行衬砌锁口和护坡施工，锁口完成后再进行下一步的洞身开挖。竖井宜先完成竖井平台开挖，按设计要求挖至竖井平台高程后，井口挖深3m后浇筑砼锁口，再进行井身的全面开挖。隧洞段出碴采用人工装碴，轻轨斗车运输，出洞后由自卸汽车运至弃碴场。竖井开挖采用人工结合风搞镐、风钻完成，卷扬机吊出井口，自卸汽车运至弃碴场。隧洞施工，特别应注意，隧洞开挖应根据围岩情况及时进行支护，避免安全事故发生。
5.土石坝的施工技术
5.1土石坝施工组织设计
坝体的施工质量和工程投资均会受到材料的规划和使用的影响，并且整个工程的环境和其他部门的运行情况都会受到影响，因此在施工前要全面系统地规划时间的安排和空间的布局等。在这个过程中，首先要安排好时间，对坝体的建筑部位和施工的强度可能发生的变化要充分地考虑；其次要合理规划空间，合理选择材料的位置，合理布置材料的高程等。再者就是要规划施工现场的质量，合理检查测验地质的现状和其形成的因素等。在施工的各个阶段，材料的总体储量要满足整个坝体的要求，充分利用材料。同时，对当地的水文和地质、气象等资料都要掌握全面，控制好工程的季节性。要特别编制针对汛期的工程建设施工方案，严格控制土料的含水量，按照规范调节处理水分，在填筑压实的时候要保证含水率在最优含水率的水平上。在调整含水量的时候，要有效地降低土料的含水量，采用自然蒸发、晒干等方法。在料场和料堆里加水可以提高含水量。当沙砾质土料中超径石比较多的时候，要进行筛选和筛除。可采用料斗或者从高坡下料等方式。
5.2综合性机械化施工流程的设置
在施工过程中，由相互配套的程序机械性地完成料场到运输等环节的工序，形成一个完整的施工流程，即综合性机械化施工流程。这对那些大型的土石坝工程来说，可以更好地提高施工技术和水平，有效地提高建设速度，实现机械化施工。
5.3填筑施工技术
填筑施工过程中，辅料、洒水、质检以及压实等几个阶段都在坝面的施工程序中。在施工现场中，该工程进行了碾压实验，根据施工碾压的设计要求，用不同的土料、料场和机械组合计算出了符合碾压的参数，对施工进行指导和控制。土石坝的施工期集中在旱季，高峰期上坝较高强，上下游风化料坝壳填筑料，采用1.0m3挖掘机挖装、自卸汽车运输上坝，推土机平土，用13～14t振动碾分层压实，对振动碾压不到的边角地带，再用2～3t夯板夯实。用粘土料作为心墙填料，采用1.0m3挖掘机挖装、自卸汽车运输上坝，推土机平土，用5～7t羊脚碾分层压实，对碾压不到的边角地带，再用5～7t夯板夯实。人工夯实边角部位，人工刨毛手扶碾，蛙夯压实面清理干净混凝土建筑物接触的部位。在填筑的时候，刷浆的高度要和膨润土浆和铺土的厚度一致，把水泥浆刷在原始接触的部位上。雨天的时候要停止填筑心墙，雨后要适当处理层面，合格后再继续上升。粘土心墙和风化料坝壳填筑的填筑同步上升，做到“先料后土”，在下游坝壳的土质基础设计水平反滤层，中小石和粗砂厚50cm，进占法卸料，层厚0.8～1.0m，推土机推平，碾压6-8遍，碾压风化料的时候要洒水。特别应注意，铺土时各种不同用途的坝料级配，在大坝进行填筑前，应进行碾压试验，以确定适宜的碾压设备、铺土厚度、含水量、碾压遍数等施工参数。
5.4坝体结合部位的施工及质量控制
在土石坝施工过程中，周围的地基和岸坡要结合坝体的防渗土料，防止影响整个坝体的整体质量。坝体结合部位的施工，接坡和接缝过多会影响到整个坝体的填筑强度和机械化施工。因此，要采取可靠、合理的技术措施，加强管理和控制质量，确保坝体的质量符合设计要求。采用挡板法、削坡法和松坡接触平起法填筑，即反滤层填筑法。松坡接触平起法填筑强度比较高，按照不同的搭接形式和防渗土料反滤层填筑的次序，可以分为先砂后土和先土后砂的方法。在土和砂之间出现犬牙交错的现象，在厚度的设计上，不能过度削弱防渗体的有效断面，也不能在犬牙的厚度之内。
6.结语
在水利水电工程中，土石坝由于具有施工便捷、速度快等优点而得到了广泛的运用。为了将土石坝工程项目建设好，相关工作人员首先要根据水利水电工程的具体情况确定是否使用土石坝。在确定的基础上，根据具体的施工环境，制定科学的施工方法，采取合理的施工技术，从而确保土石坝的施工符合设计及标准要求，最终提升水利水电工程整体质量水平。
【参考文献】
[1]李辉.水利水电工程中土石坝施工技术探讨[J].陕西水利，2011，（1）：15-17.
[2]吴国晓，耿瑜平，李亚楠等.土石坝心墙孔隙水压力成因分析[J].人民黄河，2013，（1）：99-101.