摘要:水利工程是为帮助人民解决民生问题而建造的工程,其主要作用就是合理控制水资源,提高水资源的利用率。近几年,我国在科学技术方面有所成就,越来越多的科学技术可以被用于水利工程的施工过程。如今,我国水利工程的施工技术已经取得了很大的进步,可以提高水利工程的施工质量,各大施工单位也很重视水利工程施工技术的更新和发展。对此,文章对水利工程土石坝施工技术进行了研究,并简述施工技术未来的发展方向。
关键词:水利工程;土石坝;施工技术
引言
水利工程与我们生活密切相关,是人们正常用水的保障。在社会不断发展过程中,随着人们用水量不断增加,水利工程建设规模不断扩大。土石坝作为水利工程重要组成部分之一,其设计科学合理性直接影响水利工程建设。因此设计人员在进行土石坝设计前,必须对当地环境进行调查分析,进而实现理想化设计效果[。
1水利工程土石坝介绍
1.1土石坝概念
土石坝是指采用当地石料、混合料或土料,经过特殊工艺堆砌而成的挡水坝。在土石坝施工中采用的施工技能相较于其他技能,具有较好经济性能及应用性能,因此在水利工程中应用较为广泛。在实际施工中,由于对土石坝施工使用材料没有明确要求,部分施工队伍使用当地材料,进而有效降低施工成本,提高水利工程经济价值。就拿云南省文山地区来讲,目前已建成的土石坝较多,均采用当地材料进行筑坝,多数土石坝坝型为粘土心墙堆石坝,少部分为粘土心墙风化料坝和混凝土面板堆石坝。此外,土石坝施工步骤简单,只需借助简单的机械设备就能快速完成施工。在施工结束后,检查周围土壤密实度,出现松散情况应进行碾压,确保土壤紧密度,进而提高土石坝的稳定性。随着现代科技不断发展,施工技术、观念不断更新,进一步提升土石坝施工技术。
1.2土石坝优势及设计类型
土石坝是水利工程的一种坝体,在土石坝施工中具有优势众多:①施工使用材料简单,并且价格低廉,减少施工成本支出;②采用科学合理的设计理念,保障坝体性能良好,使用寿命较长;③水利工程施工技术不断创新,进一步提高土石坝施工水平。在土石坝设计前,首先根据施工使用材料、方法及坝高进行分类,高度低于30m的为低坝,30-70m的为中坝,超过70m的为高坝。其施工方式主要有两种:一种是碾压土石坝、另一种是水力冲填土石坝,常用的是碾压土石坝。
2水利水电工程中的土石坝施工技术的优点
2.1施工成本较低
土石坝施工进程中,施工原料主要在施工地采集而得,相较于混凝土施工节省了大量的原材料购买成本。此外,由于就地采集原材料,避免了大型施工中原材料的运输而产生的巨大成本。是防水坝修建进程中经济效益较高的技术方案。
2.2工程技术简单
土石坝施工技术仅包含原料采集、坝基处理、石料抛填及固定等,施工中无精度或难度较高的步骤,且原料地的选取与采集方式的选择均由施工设计人员控制。因此,在土石坝技术施工进程中,相较于其他施工技术,施工单位不必雇佣大量的技术型人员,可节省工程建设的用人成本。
2.3施工时间较短
土石坝施工技术因其就地采集原料的特点,常无需大量的前期准备工作。同时,施工技术决定了坝体中无法进行复杂的结构设计,在土石坝施工中,大型机械设备可以贯穿工程的始终,工程时间相较于混凝土等其它施工方案有明显的优势。另外,由于设备担当施工的主力,施工人员的安全也能得到保障。
3土石坝施工技术工序流程与施工要点
3.1筑坝料场规划阶段要点
在水利水电工程土石坝施工阶段中,需要开展施工准备工作,例如工程坝基挖掘作业、坝基两侧岸坡处理作业等。将坝基表面所分布的各类杂质、障碍物进行清理,明确坝基挖掘与清理作业顺序。开展坝基清理作业,随后自上而下开展坝基挖掘作业,有效控制坝基两侧岸坡的坡度。在筑坝料场规划设计阶段中,应对水利水电工程施工区域周边环境开展地质勘察作业,探测不同区域中土石料的分布情况、储量;在地质勘察报告基础上对筑坝料场制定开采计划;同时对筑坝料场规划与开采计划开展优化设计工作。在空间层面上,对不同筑坝料场的规划需要遵循短运输距离、适中料场水平高度、筑坝料场全方位分布、安全间隔距离等原则。具体来讲,则是优先选择规划与坝基施工现场距离较短、水平高度较低、在坝基施工区域四周分散分布、周边一定距离内没有分布建筑物、群众的土石料场,从而降低土石料运输时间、避免运输事故与安全事故出现、降低施工干扰;在时间层面上,综合分析季节的变幻对土石料场蓄水高度的影响,优先对水平分布高度较低、容易被淹的土石料场进行开采;在数量层面上,需要确保土石料探明储量的总量高于土石坝施工对土石料的最高需求量,并确保不同阶段土石料开采计划中的开采将可满足不同施工阶段的强度、对土石料的需求量;在废料处理层面上,在土石料场规划、开采计划制定的同时,也需要对废弃料的堆料地点、处理方式加以分析。
3.2土石料运输与挖掘阶段要点
借助于施工机械设备,在土石料场内开展土石料开挖施工作业,并结合不同土石料场的地质结构、土石料分布结构,选择适当的开挖形式。结合水利水电工程土石坝实际施工情况选择自卸自走运输土石料运输方式、转自卸自走土石料运输方式、胶带机土石料运输方式等,将土石料运输至指定堆放位置。土石料常用挖掘方式主要为立体挖掘与平面挖掘两类,可结合实际施工情况从中选择其中一种挖掘方式,或是结合两种方式开展土石料组合挖掘施工作业。并结合实际施工情况(如不同土石料场分布位置、土石料施工需求量等),选择适当规格型号、运力的施工机械设备。
3.3土石料压实阶段要点研究
在土石料压实施工阶段中,施工人员借助于施工机械设备将所开采、运输的土石料加以碾碎压实,直至土石料的颗粒粒径大小、密实度、孔隙比等物理力学性质符合土石坝施工要求。而在土石料压实施工阶段中,施工人员在操纵相应施工机械设备对土石料开展压实作业时,需要注重保障土石料的内部主力、防渗等物理力学性能的提升幅度符合施工要求。此外在土石料含水量越高时,土石料的压实施工难度系数也会相应提升。
3.4土石坝筑坝阶段要点研究
施工人员选择适当的卸料方式在坝基施工区域中将所运输的、经过压实处理后的土石料进行卸载,随后操纵推土机等施工机械设备将坝基施工区域中所分布的土石料加以平整摊铺。施工人员操纵相应施工机械设备对所摊铺的土石料反复开展逐层碾压施工作业,确保不同土石坝筑层的厚度、密实度、结构稳定性与防渗性能均符合施工要求。在这一阶段中,土石坝施工现场环境较为复杂,因此,需要提前制定出全面化、体系化的筑坝施工计划。采用流水线形式开展土石坝筑坝施工作业,为规避筑坝漏压施工问题的出现,可选择操纵施工机械设备开展重叠碾压施工作业。在应用后退卸料方法时,可提高对土石料卸载的控制程度,确保将土石料相对均匀地铺洒在坝基施工区域中。
结语
综上所述,土石坝枢纽设计是水利工程重点。由于土石坝建设使用材料易得,施工工艺简单,在水利工程建设中广泛使用。但是在实际施工中,由于设计考虑因素较多,导致土石坝不能充分发挥功能,进而影响水利工程正常运行。因此在设计前,应充分考虑当地环境,确保设计合理,施工也能顺利进行。
参考文献
[1]龚红梅.水利工程土石坝枢纽设计中的要点探讨[J].建材与装饰,2019(11):298-299.
[2]王震宇.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].工程建设与设计,2018(20):173-174.