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水利施工中面板堆石坝坝体填筑施工技术探讨姚金盛

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：姚金盛

[导读] 摘要：土石坝是应用最为广泛的一种挡水建筑物，我国是世界上100m以上高土石坝数量最多的国家，在100～200m级高土石坝建设与运行安全保障方面积累了丰富经验，同时，已建、在建和拟建坝高200m以上特高土石坝数量亦居世界之首。

        身份证号码：36042419870221xxxx 浙江杭州 310000
        摘要：土石坝是应用最为广泛的一种挡水建筑物，我国是世界上100m以上高土石坝数量最多的国家，在100～200m级高土石坝建设与运行安全保障方面积累了丰富经验，同时，已建、在建和拟建坝高200m以上特高土石坝数量亦居世界之首。复杂地形地质条件和恶劣气候环境给这些高坝大库建设与长期安全运行带来了严峻挑战，其中坝体渗流问题是土石坝工程中需要重点关注的问题之一，虽然通过面板坝、心墙坝等坝体设计达到了一定的防渗效果，但仍有管涌、流土、接触冲刷等破坏的发生，据统计国内外45%的土石坝失事原因都是渗流破坏。
        关键词：水利施工；面板堆石坝；坝体填筑；施工技术；探讨
        引言
        我国土石坝筑坝技术快速发展，设计、建设能力已得到国外市场认可，近些年在海外承担了一批高土石坝建设项目.由于国内外技术规范体系、工程人员设计理念、重大工程实践经验等方面存在差异，我国土石坝技术走向海外还面临一些问题.一方面，在标准体系上应与国外标准全面对接；另一方面，应加大推广国内已积累的实践经验优势，在技术决策上占有主导地位。坝高太大的项目，由于坝料为片麻岩和风化粉砂岩混合料，模量较低，后期变形偏大，面板存在挤压破坏、拉裂破坏、翘曲脱空等多个问题，给大坝安全带来严峻挑战.基于此，本文对水利施工中面板堆石坝坝体填筑施工技术进行探讨分析，仅供相关人士参考。
        1面板堆石坝坝体填筑基本状况
        面板堆石坝在我国的水利工程建设中应用广泛，这种方式相对应用的资金较少，材料的应用较为便利，施工工期较短，有利于水利工程建设尽快地投入使用。在面板堆石坝坝体填筑的过程中，需要对于施工的区域进行划分，每个区域中的具体填筑需求也是存在差异的。在这种情况下，相应的填筑工作就继续采取分层的模式实施填筑，填筑完成之后，为了使得整体的稳定性得到增强，还需要采取铺平以及碾压的手段。在基本的施工结束之后，为了确保其质量能够与应用的需求相符合，需要保证质检程序符合工程的要求。可以说，面板堆石坝坝体的填筑工程是一个系统性的过程，其中每一个施工的环节与此前的施工状况有关，同时也会对下一个施工环节产生影响。
        2面板堆石坝坝体填筑施工工艺
        2.1进行材料摊铺的工作
        在填筑工作的初期阶段，需要从填筑部位的最低点进行材料的摊铺，根据具体的填筑需求，对于填筑的方式进行调整。一些材料需要采取特殊的垫层方式，也有一些区域由于受到外部条件的影响，需要应用进占法填筑材料。在完成材料的摊铺工作之后，需要根据具体的情况，选择适当的推土机进行材料的整理，使得材料能够呈现出基本的平整。同时，小型反铲机对于后期的材料处理也有着重要的作用。
        2.2观察设备的埋设
        目前，在观测仪器埋设过程中，首先，堆石坝观测仪器埋设，要分析水管式沉降仪的位置，不能简单地开挖，可在施工保护的基础之上，加大仪器和连接管的安装，确保施工恢复到正常的状态。参照土石坝相关的经验内容，在现场做完实验以后，对覆盖厚土进行控制，最好在1.5m左右，而连接管的覆盖厚度可以设置为1m。为了达到更好的埋设效果，需要进行土压力盒的埋设，加大仪器保护。站在技术层面，土压力盒埋设能够有效地保护周围的材料，尽可能地控制原型材料的物理化学性质。其次，在进行仪器机床面制备与感应膜保护过程中，参照国内外现有的土石坝经验，使用过渡层法进行土压力盒埋设的控制，确保感应膜面同监测结构面齐平。
        2.3排水施工
        在排水量减小的幅度方面，当排水体局部缺陷部位的渗透系数比坝体砂砾石料的渗透系数小时，排水量减小幅度较小，当排水体局部缺陷部位渗透系数小于10-6m/s时，排水体的排水量几乎不再发生变化；当淤堵部位的渗透系数比坝体砂砾石料的渗透系数大时，排水量减小幅度较大。

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这反映出，当排水体局部缺陷部位的渗透系数大于坝体砂砾石的渗透系数时，坝体渗漏水大部分会通过排水体局部缺陷部位后再进入正常的排水体排出坝体；而当排水体局部缺陷部位的渗透系数小于坝体砂砾石的渗透系数时，有部分坝体渗漏水通过坝体砂砾石进行排泄。
        2.4面板防脱空
        混凝土面板的脱空容易造成面板的隆起和塌陷，本工程中设计人员建议预留灌浆孔，运行期对面板脱空进行检测，发现脱空后予以灌浆.ARTELIA咨询团队认为，面板脱空主要发生在面板高高程部位，可在面板690m高程设置一个铰接的永久缝，这样就可以减小面板的脱空.本文对面板设水平缝的可行性进行论证.设置水平永久缝后低水位运行期面板脱空分布，脱空量最大值为1.17cm，脱空最大长度为20m，可见设置永久缝对改善面板脱空有一定效果.但是一些工程技术人员认为水平缝的设置会人为破坏面板的完整性，增加了施工的难度，同时在水压力和地震荷载下可能产生较大变位引起集中渗漏.
        2.5进行压实作业
        压实作业相对于其它的阶段，对于填筑物外部与内部产生的影响最为显见。目前应用自动振动碾的方式进行初步的压实，在振动的过程中，填筑料相互之间存在的缝隙能够减少，对于不同的区域，需要采取分步施工的方式。振动碾的运动方向需要根据堤坝的轴线方向进行安排，确保压实的方向效果。在器械的选择上，需要选择液压振动夯，通过测试中相关的数据信息，确定作业的时间长度。在压实工作完成之后，需要展开工作的检查，确保每个位置都能够达成应用的需求。需要注意的是，对于一些特殊的部位，液压振动夯的应用不能满足压实需求，可以采用人工控制的小型器械。为了确保压实效果，要对压力的大小进行适当的控制，通过这种工作，也能避免压坏材料的问题。
        3现场质量管控
        在面板混凝土大坝施工时，需要结合具体的施工工艺、施工规范做好专业人员的机械调配以及工程质量管控工作，最重要的一点是需要加大现场质量的控制。严格地参照现有的混凝土面板堆石坝施工规范，明确坝料压实质量，检查孔隙率，在推动全面质量落实过程中进行各方位的质量监管，确保各环节满足要求，分析产品的最终性能。尤其是堆石坝体的填筑操作，需要分析坝面运输材料是否合格。尤其是在进行坝面作业时，需要进行加水、碾压铺摊等，要分析振动碾的型号频率，滚筒的直径、加水量、辅料方式等，重点管控碾压街的行车速度铺料方式，此时在坝面控制时，为了避免人为因素的干扰，可以将运送到坝上的材料按照厚度、规格进行管控，充分确保材料达到密实度的要求。然后对压实密度用的灌水法进行检测，为设计人员提供有效的依据，参照国外面板堆石坝施工质量控制规范内容，使用碾压参数进行控制。然而现有的面堆石坝的坝料级配并不均匀，可能会使用单一的孔隙，在使用时导致自身质量不合格，不能承受重量，引发不必要的人员伤亡。在传统的土石坝工程中，由于砂砾料的压实干密度和含量有关，在施工控制时需要采用和含粒量相同的干密度，尤其是粘性土、砾性土风化料都应该对压实度进行控制。
        结束语
        在水利施工面板堆石坝的坝体填筑过程中，需要进行事先的施工设计，充分地考虑自然环境所产生的影响，通过合理的工程管理手段，确保工程规划的正常实施。在技术方面，需要保证施工工序的正确，做好施工的测量、材料的供应、器械的供应以及人员的安排工作。另外，不能忽视细节质量问题，细节问题会对工程整体造成影响。
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