水利工程土石壩壩體施工技術(shù)探索

時間:2022-04-09 04:08:11

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水利工程土石壩壩體施工技術(shù)探索

摘要:土石壩作為古往今來應(yīng)用最為普遍的擋水構(gòu)筑物,其施建質(zhì)量歷來是社會各界廣泛關(guān)注的焦點所在。對此,本文結(jié)合筆者各方所學與相應(yīng)水利建設(shè)項目施工實踐經(jīng)驗,對土石壩壩體的相應(yīng)施工前期準備與施工技術(shù)要點展開全面、細致探討,以期可以為廣大水利建設(shè)施工管理同仁在開展相應(yīng)土石壩施工實踐時提供些許可供借鑒參考之處。

關(guān)鍵詞:水利工程;土石壩;壩體施工;技術(shù)要點

1土石壩壩體施工前期準備

1.1合理規(guī)劃料場。土石壩通常是指用土、石混合料填筑、堆砌而成的壩體,由于填筑用料量較大,因此,務(wù)須于施作前對料場予以全面勘察,并根據(jù)水利工程土石壩施作實際,做好料場空間、時間、質(zhì)量以及儲量等全方位的規(guī)劃,從而為土石壩施建質(zhì)量、進度與成本管控提供有利條件。(1)空間規(guī)劃??臻g規(guī)劃是指合理選擇與規(guī)劃料場的位置與高程,其中,料場位置應(yīng)便于開采設(shè)備進出、交通便利且土石料上壩的運距宜短,高程適宜即坡度宜緩不宜陡,以便于重型車輛下坡。(2)時間規(guī)劃。根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)強度及壩體填筑的實際情況,合理選擇料場使用時機,并依照季節(jié)變化與蓄水情況,做好材料使用時間的規(guī)劃,確保整體運輸任務(wù)保持均衡,避免窩工。其中,為確保用料的平衡調(diào)度,應(yīng)盡量遵循“高料高用、低料低用”的原則,若高料場材料較為充裕則可高料低用;其次,作業(yè)強度高用近料場,作業(yè)強度低用遠料場,且近料場取料后應(yīng)確保附近壩體的抗?jié)B性及穩(wěn)定性不受影響;另外,先用近料場及易遭受水淹的料場,后用遠料場及不易受淹的料場;此外,干旱時用高含水量料場,雨多時用低含水量料場。需要注意的是,用料規(guī)劃時還應(yīng)于近料場剩余足夠填料供合攏段及攔洪時填筑。(3)質(zhì)量與儲量規(guī)劃。施工前對料場儲量及料源予以全面勘察,主要包括料場產(chǎn)狀、存儲量以及填料各項物理力學指標如含水量、容重、級配、滲透性及壓縮性等,從而有效確保料場儲量滿足土石壩總方量要求,填料質(zhì)量滿足壩體施工質(zhì)量的相關(guān)要求。1.2開展相應(yīng)試驗。首先,于料場取具有代表性的土樣進行相應(yīng)試驗,如含水量、密度、土的擊實試驗等,其中,通過土的擊實試驗?zāi)軌虼_定土體最大干密度,進而為后期填筑時的壓實度提供參考標準。其次,不同功能分區(qū)的填筑材料不同,壓實控制指標也有所不同。因此,填筑作業(yè)前應(yīng)根據(jù)不同填料分別開展碾壓試驗,通過碾壓試驗判斷土料填筑標準、壓實度是否合理,填筑工藝是否妥當,并確定滿足填筑要求時的填筑方式、填筑厚度、碾壓次數(shù)、填料含水量及行車速度等各項作業(yè)參數(shù)。

2土石壩壩體施工技術(shù)要點

2.1填筑施作。填筑作業(yè)時應(yīng)首先劃分填筑壩面為若干工作面,每個工作面應(yīng)盡量與壩軸線保持平行,且平面尺寸應(yīng)能夠允許機械進入施作。同時,壩面填筑須嚴格依照流程予以作業(yè),避免漏壓、過壓,并在壓實合格后方可填筑新料。(1)填料鋪筑。卸料與平料多使用自卸汽車采用進占法卸料,即汽車在平整好的松土層上行進并卸料,然后利用推土機嚴格按照設(shè)計厚度向前進占平料。首先,填料鋪筑時應(yīng)保持與壩軸線平行的方向作業(yè),并嚴格按照“隨卸、隨平、隨檢”的原則,確保鋪筑厚度平整均勻且向上游設(shè)1%~2%的坡度,對于粒徑超標的石料務(wù)須打碎處理,并將雜物清除干凈;其次,對于防滲體內(nèi)實施鋪料作業(yè)時,為避免自卸汽車對壓實土層造成剪力破壞,通常宜采取進占法倒退鋪料,確保自卸汽車始終處于松土層上行進;另外,自卸汽車由反濾層行駛至防滲體鋪筑時,極易將反濾料帶入防滲體,致使防滲土料出現(xiàn)一定雜質(zhì)而影響防滲質(zhì)量,因而應(yīng)設(shè)置專用“路口”,除了能夠防止填料混合而影響整體壩體的質(zhì)量外,還能夠?qū)Α奥房凇碧幍馁|(zhì)量問題予以集中處理;此外,整個鋪筑過程中,卸料時使用帶式運輸機或自卸汽車,然后利用推土機或平土機依照設(shè)計厚度平料,確保填鋪后的壩面起伏保持均勻,防止坑洼不平而造成積水。(2)填料加水。對于含水量偏低的黏性土料,若含水量比允許范圍值低,則加水作業(yè)應(yīng)于填筑前1~2天于料場進行。而對于非黏性填料,為避免運輸途中失水,則主要于壩面處加水,并嚴格按照“少加、勤加、勻加”的原則加水,以有效確保壓實效果與質(zhì)量。另外,為確保各填筑層層間實現(xiàn)緊密結(jié)合,填筑前應(yīng)采用灑水車或人工膠管對上層填筑面灑水,確保填筑面隨時保持濕潤,若采用光輪振動碾碾壓時,下層鋪料填筑前還應(yīng)對上層鋪面實施刨毛,刨毛深度應(yīng)≥5cm。2.2碾壓施作。壩面填筑后的碾壓作業(yè)務(wù)須嚴格按照流程依次進行,避免出現(xiàn)漏壓、超壓等情況。防滲體土料碾壓應(yīng)與壩軸線保持平行,且壩料分區(qū)邊界應(yīng)做好重疊碾壓,防止因局部漏壓而造成滲流帶。通常,為避免出現(xiàn)漏壓,碾壓機械每行重疊量至少為20cm~30cm。(1)碾壓設(shè)備選型。碾壓設(shè)備不同所產(chǎn)生的壓實作用外力也有所不同,因此,碾壓時應(yīng)結(jié)合填筑實際要求合理選擇碾壓設(shè)備。據(jù)以往實踐經(jīng)驗,碾壓時所用設(shè)備應(yīng)能夠滿足碾壓施工強度及壓實要求,并與填料物理學性質(zhì)、作業(yè)面大小相互適應(yīng)。(2)碾壓方式選定。根據(jù)碾壓設(shè)備選擇合理的碾壓方式,較為常見的碾壓方法有兩種(如圖1):其一是進退錯距法,其二是圈轉(zhuǎn)套壓法。首先,進退錯距法操作簡單便捷,碾壓、鋪土以及檢測等各工序協(xié)調(diào)作業(yè),對于分段流水作業(yè)及壓實成效的確保十分有利。其次,圈轉(zhuǎn)套壓法對于工作面要求較大,適于多碾滾組合碾壓,該法作業(yè)效率高,但因轉(zhuǎn)彎交接多易重壓而導致超壓,若轉(zhuǎn)彎為小半徑時易導致土層發(fā)生扭曲而出現(xiàn)剪力破壞,且轉(zhuǎn)彎處四角易出現(xiàn)漏壓,壓實質(zhì)量難能確保。2.3防滲體結(jié)合面施作。(1)防滲體與壩基結(jié)合面。壩基作為承受整個壩體自重及其他外加荷載的重要部位,其穩(wěn)定性與承載性直接決定著大壩的安全穩(wěn)定運行,因此,與壩基結(jié)合面處理時應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)自然承載力、壩高、筑壩材料等予以綜合考量。首先,對于土質(zhì)壩基,應(yīng)調(diào)節(jié)其表層含水量至施工含水量允許上限,然后用與防滲填料相同的壓實系數(shù)予以碾壓,之后刨毛再填筑壓實。其次,對于非粘性土壩基,應(yīng)先壓實再鋪土,然后調(diào)整含水量至施工含水量允許上限,并用輕型碾壓設(shè)備壓實。另外,對于無須進行特殊處理的壩基如巖基,填筑前應(yīng)先將巖基局部凹凸部位修整平整,然后將表面節(jié)理、裂縫等做好封閉處理。(2)防滲體與岸坡結(jié)合面。與岸坡結(jié)合面的處理是壩體施工控制的關(guān)鍵,一旦處理不到位,就會形成滲水薄弱部位而出現(xiàn)滲水通道,甚至還會引發(fā)“管涌”現(xiàn)象,對此,必須嚴格控制與岸坡結(jié)合面的處理質(zhì)量。首先,填料鋪填前,應(yīng)首先沖洗岸坡結(jié)合面處的污物,將松動巖石予以清除處理并灑水濕潤,然后將配制好的濃粘土漿或水泥漿砂,于結(jié)合面處涂刷5cm厚,邊涂刷邊填筑邊壓實;其次,施工時于近岸坡處形成的便道,應(yīng)于施作至標高時將其挖除,然后依照試驗確定的松鋪厚度逐層鋪筑并壓實,直至檢測質(zhì)量達標方可隱蔽進入下一環(huán)節(jié)。此外,為避免原岸坡土基在碾壓時受到破壞,與岸坡結(jié)合位置寬1.5m~2.0m及邊角位置,嚴禁使用羊角碾、夯板等實施碾壓,并確保壩體壓實搭接寬度>1m。(3)防滲體與砼結(jié)合面。首先,壩體填筑作業(yè)須對稱施作,從而有效避免因側(cè)向壓力過大而影響壩體安全性。其次,對于壩體砼結(jié)構(gòu)成品,應(yīng)做好相應(yīng)保護,且3m范圍內(nèi)填筑時應(yīng)使用小型機具,禁止使用重型設(shè)備填筑,需要時可使用人工擺砌至孔隙率達標。另外,砼與土工布結(jié)合時,應(yīng)預(yù)留鋼筋并澆筑砼,從而確保兩者的有效結(jié)合。2.4反濾層施作。(1)砂石反濾層主要分為先土后砂法及先砂后土法,砂石反濾層施工時,應(yīng)嚴格依照設(shè)計要求由下向上逐層鋪設(shè),不同粒徑組反濾層厚應(yīng)滿足要求且層間不得混雜。分段鋪筑作業(yè)時,接縫層次應(yīng)清晰不得錯位、混雜,填筑完畢后應(yīng)做好全面檢查,確保鋪填厚度、填料質(zhì)量及級配等均能達標,對于檢查質(zhì)量不達標者,應(yīng)予以重新鋪筑。(2)土工布反濾層鋪設(shè)前,應(yīng)對反濾料予以徹底清理,避免尖石、樹根等破壞土工布,鋪設(shè)后不得長時間暴曬,且覆土至一定厚度后方可實施碾壓,每塊土工布搭接寬度須>30cm。

3結(jié)語

“大壩建設(shè),功在當代,利在千秋,福澤萬眾”,因而,其施建質(zhì)量切不得小覷。對此,參建各方的各級管理人員務(wù)須對其施建質(zhì)量予以高度重視,全面貫徹各項具體質(zhì)量保障舉措,緊抓各重點施作環(huán)節(jié)的施作質(zhì)量,嚴抓緊控,多措共舉,互助互督,協(xié)同共建,竭力促使土石壩施作質(zhì)量得以優(yōu)質(zhì)達標,造福萬千民眾。

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作者:張敏 單位:安徽省交通航務(wù)工程有限公司