摘要:近年来,我国的水利工程建设有了很大进展,其土石坝施工技术也越来越先进。土石坝是水利水电工程的组成部分,其主要是以石料、土方为主要原材料,辅以其他混合料经初级碾压、抛填堆砌形成的水坝,其具有很多优势。在实际施工过程中能够就地取材,无须投入大量人力、物力等资源。因此,论文对水利水电工程中的土石坝施工技术进行了研究。
关键词:水利水电工程;土石坝;施工技术
引言
土石坝是水库建设的首选坝型,其原因是土石坝与其他坝型相比有以下优势:①坝位选择对地形、地质条件要求低;②能最大限度的利当地材料,包括开挖过程中的弃料和库区土料;③造价经济指标比其他坝型相对较低;④上坝强度可以人为控制,工期保障率高;⑤施工工艺简单,技术成熟,现场质量检测简单直观,质量容易控制。
1水利工程土石坝施工技术特点
在水利工程中,工程师经常会选择土石坝作为挡水坝体,其造价成本低、质量高,故而目前已经成为世界应用范围最为广泛的一种堤坝类型。土石坝的施工技术较为独特,其主要是通过对土石料进行一定的设计,逐层回填和碾压,形成挡水坝,采取这种方式建造的堤坝一般具有极好的防渗效果,可以大幅度提升水利工程的施工质量。在建造土石坝之时,施工单位所运用的最重要的技术就是控制碾压料的材质、含水率、压实系数,然后确定碾压料施工时应该选择的碾压方法和遍数。在建造土石坝时选取的材质都是遵从就近原则选取的,施工方应该研究材料的类型和主要特点,然后根据材料的实际情况选择加工方式和施工技术。此外,原材料都是天然的,所以容易受到自然气候的影响,含水率较难控制,施工单位应该严格注意选取材料的材质,正确选取施工技术。
2水利工程土石坝施工技术
2.1合理规划料场
土石坝通常是指用土、石混合料填筑、堆砌而成的坝体,由于填筑用料量较大,因此,务须于施作前对料场予以全面勘察,并根据水利工程土石坝施作实际,做好料场空间、时间、质量以及储量等全方位的规划,从而为土石坝施建质量、进度与成本管控提供有利条件。(1)空间规划。空间规划是指合理选择与规划料场的位置与高程,其中,料场位置应便于开采设备进出、交通便利且土石料上坝的运距宜短,高程适宜即坡度宜缓不宜陡,以便于重型车辆下坡。(2)时间规划。根据现场作业强度及坝体填筑的实际情况,合理选择料场使用时机,并依照季节变化与蓄水情况,做好材料使用时间的规划,确保整体运输任务保持均衡,避免窝工。其中,为确保用料的平衡调度,应尽量遵循“高料高用、低料低用”的原则,若高料场材料较为充裕则可高料低用;其次,作业强度高用近料场,作业强度低用远料场,且近料场取料后应确保附近坝体的抗渗性及稳定性不受影响;另外,先用近料场及易遭受水淹的料场,后用远料场及不易受淹的料场;此外,干旱时用高含水量料场,雨多时用低含水量料场。需要注意的是,用料规划时还应于近料场剩余足够填料供合拢段及拦洪时填筑。(3)质量与储量规划。施工前对料场储量及料源予以全面勘察,主要包括料场产状、存储量以及填料各项物理力学指标如含水量、容重、级配、渗透性及压缩性等,从而有效确保料场储量满足土石坝总方量要求,填料质量满足坝体施工质量的相关要求。
2.2土料的挖掘运输
土石坝施工过程中的料场开挖、坝体平料和压实过程需要投入大量机械设备作为支持,实现施工的综合化、机械化,尤其注重土石料运输,提高土石坝强度。同时,技术人员需要考虑坝体结构、坝体强度要求、土石料性质和运输距离等各项影响因素,确定挖掘、运输和上坝方式,如采砂船挖掘、胶带机运输和自卸汽车上坝。
2.3填筑施工作业技术
在建造土石坝时,填筑施工是最重要的环节,其施工效果将直接决定土石坝的建造效果。土石坝的填筑施工包括铺料、摊铺、洒水、压实和质检等环节。在进行填筑施工之前应该先做好相关准备工作,保证施工正常进行。在施工过程中,可以采用平起填充的方式进行施工。采用这种方式可以提高施工效率和质量。除此之外,在施工过程中合理应用机械设备也可以提高施工效率。在填筑过程中,可以采用分层压实方式保证土石厚度和建筑密度。分层压实是指先利用小型碾动力预压,再采用大型振动碾复压,最后进行终压,完成填筑工作。
2.4碾压施作
坝面填筑后的碾压作业务须严格按照流程依次进行,避免出现漏压、超压等情况。防渗体土料碾压应与坝轴线保持平行,且坝料分区边界应做好重叠碾压,防止因局部漏压而造成渗流带。通常,为避免出现漏压,碾压机械每行重叠量至少为20cm~30cm。(1)碾压设备选型。碾压设备不同所产生的压实作用外力也有所不同,因此,碾压时应结合填筑实际要求合理选择碾压设备。据以往实践经验,碾压时所用设备应能够满足碾压施工强度及压实要求,并与填料物理学性质、作业面大小相互适应。(2)碾压方式选定。根据碾压设备选择合理的碾压方式,较为常见的碾压方法有两种:其一是进退错距法,其二是圈转套压法。首先,进退错距法操作简单便捷,碾压、铺土以及检测等各工序协调作业,对于分段流水作业及压实成效的确保十分有利。其次,圈转套压法对于工作面要求较大,适于多碾滚组合碾压,该法作业效率高,但因转弯交接多易重压而导致超压,若转弯为小半径时易导致土层发生扭曲而出现剪力破坏,且转弯处四角易出现漏压,压实质量难能确保。
3特殊地形条件下心墙截槽的设计与施工
心墙截槽的主要作用:一是延长水的渗径,降低渗透坡降;二是使心墙直接与基岩结触,避免接触带漏水。以下三种特殊地形难于开挖成常规截槽形状,为了避免投入太多的费用去开挖截槽,可以根据实际地形采取相应工程方案,仍然可以达到了降低渗透坡降的目的。(1)河床基础截槽时,如果基础基岩比较完整,就不必再往下开挖截水槽,继续挖往往会破坏基岩的完整性,另外截水槽回填时无法用重型机械碾压,人工夯实密实度往往达不到最佳密实度,可以采取增加心墙底宽来达到延长渗径的目的。同样的道理,常规的混凝土齿墙也没有必要设置。(2)截槽位置地形是凸出的山脊时,可采取环包山脊的形式来达到延长接触部位渗径的目的,环包长度不小于心墙宽度的1.5倍。(3)当坝轴线与河床轴线不基本正交时,要满足开挖的截槽成槽状和截槽纵断底板开挖线与坝轴线水平正交两个条件,开挖量会很大,为了节约投资,两岸截槽只要开挖到完整基岩,自然形成槽状就行,没有必要要求截槽纵断底板开挖线与坝轴线水平正交。
结语
综上所述,“大坝建设,功在当代,利在千秋,福泽万众”,因而,其施建质量切不得小觑。对此,参建各方的各级管理人员务须对其施建质量予以高度重视,全面贯彻各项具体质量保障举措,紧抓各重点施作环节的施作质量,严抓紧控,多措共举,互助互督,协同共建,竭力促使土石坝施作质量得以优质达标,造福万千民众。
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