小议土石坝快速施工方法及质量控制

摘要：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。文章主要对土石坝快速施工的方法进行分析，并探讨了施工实施过程中应如何确保工程质量。

关键词：土石坝 渗流原理及其控制 工程质量

根据资料统计，近几十来年，土质心墙堆石坝已逐渐成为世界上高坝建设的主流坝型之一，随着新型土石方机械的大量投入及填筑施工工艺水平不断提高，同时筑坝材料试验研究的深入，极大地拓宽了土石坝的用料范围和用料模式，为土石坝更广泛地应用提供了有利条件，改变了土石坝长期存在着建设工期长、填筑强度低的不足，笔者就参加了不少土石坝的填筑的经验与体会，浅析在确保填筑施工质量及安全运行的前提下探讨土石坝的快速施工。

一、快速施工的主要方法

在完成各项准备，具备填筑条件后，对施工单位而言，按计划进行坝体填筑，加强各工序的衔接、减少中间环节，是快速施工的重中之重。

1、合理的坝面分区流水作业，是填筑工作快速施工的关键由于土石坝体型较大，为坝面分区流水作业提供了必要的场面，一般将填筑工序分为铺料、摊铺、洒水、压实、质检等工作，如防渗土料还需进行表面刨毛处理，根据实际情况，将分为工段数与工序数，如果工段数与工序数相等，人、机、地不闲；如果工段数大于工序数，人、机不闲，地闲；如果工段数小于工序数，人、机闲，地不闲，流水作业不能正常进行，进行工段数及工序数的确定和划分有很多种方法。在填筑前由于施工情况并不很明朗，一般采用先按现有设备进行理论计算后，按流水作业的要求和注意事项初步拟出工序数目、工作段面积及工段数目，再根据前期填筑对设备及运行时间的统计，进一步进行修正，确保施工有序进行。

2、平起填筑与临时断面填筑

为加快施工进度，一般采用平起填筑施工，在越来越多的工程实践中，为满足渡汛的要求、分期蓄水提前发挥效益的要求，均要求施工单位在短时间内大坝上升到某一高程，而受多方面的制约，全断面填筑不具备可能性，一般均采用临时挡水断面填筑施工方法，在冬雨季，心墙部位不能进行填筑的情况下只得进行堆石料填筑时也只能进行临时断面的填筑，临时断面的设计应综合多方面的因素的考虑并通过稳定性复核，在临时断面填筑至设计高度后，再进行尾部坝料填筑，为加快施工进度，在临时断面填筑中，应正确分析临时断面尺寸与坝体填筑的需要，不可为一味减少临时断面填筑量而影响大型机械的正常施工，反而达不到经济、快速的目的，在后期的填筑中，接缝、接坡、削坡工作将增加很多工程量，为保证施工质量，这也是必须要确保施工到位的项目，同时也是填筑临时断面必须多付出的代价。

3、大型设备的投入

在坝体填筑量一定的情况下，要缩短填筑时间，必然要增大填筑强度，而填筑强度的能否达到预期目的，设备的投入是极为重要的方面，虽然目前新型设备、大型设备不断投入到工程中，但在目前水利建设整体属于恶性竞争、低价中标的大环境下，要在一个工程中投入大量新型设备、大型设备进行高强度的施工也比较困难，因此，我们可以看到，在许多工程，均拿着施工中小型工程的设备去完成大型工程的修建。在这种情况下，许多单位已进行了积极的探讨，一个最重要的方面就是充分发挥社会资源，组织社会上的设备进场，实践证明，这是解决施工单位自身设备不足的良好办法，通过社会引进的设备，设备新、数量多，可挑选的余地大，能够最大限度满足施工需要，同时利用当地设备，可以减少很多不必要的麻烦和协调工作，因此，施工单位应吸取经验教训，逐步完善管理机制，才能达到快速施工、经济节约的目的。

4、加强冬季施工研究和组织，是加快坝体填筑的一个方向由于受冬季的影响，大坝填筑（特别是防渗土料部位）往往在该阶段不能填筑或填筑强度极低，致使坝体填筑受到影响，一般而言，在我国南方，冬季施工影响为2~3个月，而北方，冬季施工影响比南方更长，如何在冬季保持正常施工，是加快坝体填筑的一个方向性问题，如该问题得到突破性进展，将对土石坝快速填筑带来质的飞跃。对土石坝，在冬季施工原则上要求进行保温，说到保温，一般均指搭设暖棚进行施工。

5、成立强有力的协调机构，是保证快速施工的重要方面归根到底，能不能保证快速施工，主要还是取决于人的能动性和创造力，由于土石坝具有填筑坝料多、工序衔接多、机械设备投入多等特点，坝面（包括料场）协调范围广、事情繁琐，成立强有力的协调机构，能够根据坝体填筑的需要从整体上把握全局，合理进行设备调配和场面调配，可以事半功倍，节约很多时间，否则的话，场面协调不灵，相互干扰影响，快速填筑那是非常困难的。

二、施工质量控制措施

如何组织科学有序的施工，提高工程质量，控制渗流是整个过程成败的关键。我认为土石坝过程在施工中应从以下几个方面进行控制：

1、做好基础处理，必须万无一失

很多大型土石坝，必须要满足坝基承载力及基础防渗的情况下，完成基础处理的稳固后，方可进行填筑施工，特别是在深覆盖层上修建工程，基础处理工程量大、不可预见因素多，需要经常采用防渗墙、振冲、帷幕灌浆、固结灌浆等对地基进行综合处理。

2、掌握当地地质、水文气象资料，控制好施工工期的季节性

土石坝对水文气象的因素极为敏感，在雨季，土料的含水量影响极大，直接制约着大坝填筑，施工强度将受到影响；冬季，土料上冻，如不采取积极措施，也无法进行填筑，且冬雨季填筑施工，存在着高投入、低产出的窘境。对于度汛期的施工，应编制具有针对性的施工方案。土石坝工程，一般不允许漫顶过流，故土石坝工程“施工高峰期”应控制在工程实施截流后第一个汛前达到拦洪度汛断面挡水这一阶段，截流后均需加快施工进度，以确保在汛前将坝体全断面或度汛小断面填筑至拦洪度汛高程。因此给坝体填筑的施工工期有限，在北方地区采用冬季施工时，当月平均气温在0℃以下，有些地区河流结冰、土层冻结，对开挖工程、混凝土工程、灌浆工程以及填筑工程均有不利的影响，因此必须要提高月填筑强度，方能按安全渡汛的要求按期达到拦河高程。

3、确保工程所用料场开采土、石料的材料质量

料场对土石坝的重要性不言而喻，却也是最容易影响大坝顺利填筑的软肋。根据工程实践，一般而言，料场的地质勘探工作深度远不如坝址，特别是填筑量最大的堆石料，往往仅靠几个探洞或地形勘查进行地质描述，进场后，与招标文件发生变化的可能性很大，无法形成大规模开采（或台阶开采）条件，直接影响大坝填筑级配是否得到保证。在防渗土料方面，含水量的高低也成为大坝能否快速填筑的关键，因此，完善而慎重地进行料场复查及复勘工作显得尤为重要，搞好料场复查和储量计算，做到心中有数。

4、确定合理的坝面分区，是填筑工作施工的关键

由于土石坝体型较大，为坝面分区流水作业提供了必要的场面，土石坝工程一般在填筑工序上分为铺料、摊铺、洒水、压实、质检等工作。在坝面分区流水作业中，防渗土料的施工应根据填筑的需要，应根据实际情况合理划分填筑区域和进行流水作业，以及采用的机械设备及填筑情况进行调整。对采用平起填筑与临时断面填筑的土石坝工程，不可为一味减少临时断面填筑量而影响大型机械的正常施工，必须要确保填筑质量。

5、根据工程实际情况确定并采用坝体坝基加固技术，主要指采用的土石坝坝体灌注粘土浆加固技术，包括灌浆设计、灌浆工艺采用等。