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水利水電工程土石壩施工技術(shù)研究

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水利水電工程土石壩施工技術(shù)研究

【摘要】本文對現(xiàn)階段我國土石壩施工技術(shù)進(jìn)行了分析,詳細(xì)論述了此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),并對土石壩施工進(jìn)程中對工程質(zhì)量及工程進(jìn)度影響較大的料場選取與壩基處理開展探討,旨在促進(jìn)我國土石壩施工不斷向科學(xué)化、嚴(yán)謹(jǐn)化方向發(fā)展,提升我國水利工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程土石施工技術(shù);料場選取

引言

土石壩施工具有工程技術(shù)簡單、工期短、工程成本低等優(yōu)點(diǎn),雖存在一定功能上的缺陷,但在我國水利工程中仍得到了廣泛的應(yīng)用。對土石壩施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,利于施工團(tuán)隊(duì)更加合理的選取施工方案,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1施工成本較低

土石壩施工進(jìn)程中,施工原料主要在施工地采集而得,相較于混凝土施工節(jié)省了大量的原材料購買成本。此外,由于就地采集原材料,避免了大型施工中原材料的運(yùn)輸而產(chǎn)生的巨大成本。是防水壩修建進(jìn)程中經(jīng)濟(jì)效益較高的技術(shù)方案[1]。

1.2工程技術(shù)簡單

土石壩施工技術(shù)僅包含原料采集、壩基處理、石料拋填及固定等,施工中無精度或難度較高的步驟,且原料地的選取與采集方式的選擇均由施工設(shè)計(jì)人員控制。因此,在土石壩技術(shù)施工進(jìn)程中,相較于其他施工技術(shù),施工單位不必雇傭大量的技術(shù)型人員,可節(jié)省工程建設(shè)的用人成本。

1.3施工時間較短

土石壩施工技術(shù)因其就地采集原料的特點(diǎn),常無需大量的前期準(zhǔn)備工作。同時,施工技術(shù)決定了壩體中無法進(jìn)行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在土石壩施工中,大型機(jī)械設(shè)備可以貫穿工程的始終,工程時間相較于混凝土等其它施工方案有明顯的優(yōu)勢。另外,由于設(shè)備擔(dān)當(dāng)施工的主力,施工人員的安全也能得到保障。

1.4改建過程較為便捷

從施工技術(shù)上進(jìn)行分析,土石壩為土料、石料等簡單堆積而成,結(jié)構(gòu)較為簡單,內(nèi)部受力均勻。后期因環(huán)境變化或者工程需求進(jìn)行擴(kuò)建時,僅需以現(xiàn)有結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)向上或者兩側(cè)繼續(xù)延伸,土石壩整體施工質(zhì)量依舊可以得到保證[2]。此外,如工程需要,對壩體進(jìn)行局部的破壞,其穩(wěn)定性也不會受到較大的影響。

2水利水電工程總土石壩施工技術(shù)的缺點(diǎn)

2.1壩體自重較大

如圖1所示,土石壩為傳統(tǒng)技術(shù)堆砌而成的壩體,其功能與壩體的體積有直接關(guān)聯(lián),因此現(xiàn)階段水利工程中的土石壩均具有自重較大的特點(diǎn)。且土石壩施工進(jìn)程中往往不會對地基進(jìn)行深度處理,在施工結(jié)束后一段時間內(nèi),土石壩會發(fā)生一定的沉降。

2.2無溢洪功能

受施工原料與施工技術(shù)簡單的影響,土石壩結(jié)構(gòu)較為單一,常在溢洪功能上由較大的缺失,需在工程后期修建專業(yè)的溢洪通道確保其洪水?dāng)r截功能的完善性。

2.3工程受氣候影響較大

由于施工技術(shù)的簡單,其常不具備排除外界干擾的能力。尤其在土石壩施工階段,其受氣候控制明顯,如南方梅雨時期常不會進(jìn)行土石壩施工,避免大量降水使原料的含水量過高而影響土石壩的穩(wěn)定性。在北方土壤封凍時期,土石壩施工也無法正常開展:①土壤封凍使原材料采集較為困難;②冷凍的石料與土料均會產(chǎn)生不規(guī)則的體積變化,此時修建土石壩在氣候轉(zhuǎn)暖時會出現(xiàn)明顯的滲水現(xiàn)象,壩體將無法正常發(fā)揮其效用,如圖1所示。

3水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)應(yīng)用

3.1土石壩施工進(jìn)程中料場的分析

3.1.1料場的選擇土石壩施工進(jìn)程中,料場常設(shè)置在作業(yè)現(xiàn)場的周邊。但距離并非料場位置選擇的唯一標(biāo)準(zhǔn),要綜合考慮多方面因素進(jìn)行選取[3]。首先,原材料性質(zhì)的考量。土石壩建設(shè)雖然施工技術(shù)較為簡單,但其依據(jù)不同的施工環(huán)境,會選取不同種類的材料且建設(shè)性質(zhì)存在一定區(qū)別的土石壩。如在徑流較小,僅用于簡單防水的壩體會選取土壤與沙粒進(jìn)行修建;而針對于有洪水暴發(fā)可能的區(qū)域,為保證壩體的穩(wěn)定性,常會在原材料中加入大量的石料。此外,因季節(jié)與氣候的不同,原材料使用也存在差異性。因此,在料場選取的進(jìn)程中,需要優(yōu)先對施工環(huán)境進(jìn)行分析,并制定完善的用料計(jì)劃。其次,料場空間選擇。料場空間選擇需要注重的因素較多,通常可從以下幾個方面進(jìn)行分析:①料場選擇進(jìn)程中要保證其對周邊已有建筑物無影響。一般處于建筑物輪廓線的300m之外,避免取土進(jìn)程中破壞建筑物原有的地基防水措施。此外,因材料開掘進(jìn)程中,常采用爆破手段,若周邊存在居民區(qū),需保證爆破對居民正常生活無影響。②料場選擇過程中,應(yīng)充分考慮原材料運(yùn)送的便捷性。除較為常規(guī)的距離控制外,料場要通常要具有比施工地點(diǎn)更大的高程,避免質(zhì)量較大的原材料運(yùn)輸時在陡坡出現(xiàn)運(yùn)輸困難,甚至出現(xiàn)后翻的現(xiàn)象,最大程度保證施工的安全。為保證施工效率,除主料場外,上下游及兩岸都需選取輔料場,確保不同施工段壩體同步上升,避免工程內(nèi)部相互干擾的情形出現(xiàn)。最后,料場的質(zhì)量與數(shù)量規(guī)劃。料場的質(zhì)量主要指原材料采集的難易程度,料場選取前,需要先進(jìn)行詳細(xì)的勘探,勘探內(nèi)容包括地質(zhì)成因、產(chǎn)狀、埋藏深度等,保證主料場原材料采集的便捷,并且原材料開采進(jìn)程中不會造成大規(guī)模的地質(zhì)擾動,保證施工效率與施工安全性。對原材料的物理性質(zhì)進(jìn)行分析,包括石料的成分、凝聚力,土壤材料的含水量、滲透系數(shù)等,保證原材料滿足工程質(zhì)量的要求。此外,要對主料場的儲藏量開展分析。常規(guī)施工進(jìn)程中,為保證突發(fā)事件的應(yīng)對能力,主料場的儲量應(yīng)在工程使用總量的兩倍以上。主料場選取進(jìn)程中還應(yīng)避免過早被壩體修建造成水位上升淹沒,保證其滿足施工全程的需求。

3.1.2料場的使用時間規(guī)劃土石壩施工進(jìn)程中常會準(zhǔn)備多個輔料場,為保證資源的最大使用效率與工程的順暢開展,輔料場使用時間上也要有詳細(xì)的規(guī)劃,常見的規(guī)劃原則有:(1)優(yōu)先使用較易被淹沒區(qū)域的料場,避免料場在使用之前已經(jīng)被淹沒。從而導(dǎo)致最終原材料不足。(2)優(yōu)先使用上游的料場。土石壩施工進(jìn)程中對上游環(huán)境影響較大,避免上游料場在使用之前已經(jīng)遭受破壞。(3)優(yōu)先使用距離較遠(yuǎn)的料場。該措施主要為保證近距離料場儲備的豐富,在土石壩修建進(jìn)程中,越到后期,施工強(qiáng)度越大,此時近距離料場充足的儲備與及時供料就成了工程順利實(shí)施的保障,尤其在大壩合龍階段,必須保證原材料的充足供給。(4)合理季節(jié)性調(diào)配。當(dāng)壩體修建部分時間處于雨季時要預(yù)備充足的干料,即優(yōu)先使用含水量較高的料場,確保土石壩施工的質(zhì)量。

3.2土石施工進(jìn)程中壩基處理

土石壩施工進(jìn)程中,壩基的處理較為簡單,更多的集中于表層土壤挖掘。由于水利工程中壩基常位于河岸,其上通常含有較多的雜草、樹根、亂石、水井等,表面土壤有機(jī)質(zhì)較為豐富,甚至部分地區(qū)存在大量地下土壤表層排水通道,如不進(jìn)行深入挖掘,土石壩在修建完成后難以具備較高的防水性質(zhì)與穩(wěn)定性,工程質(zhì)量無法得到保證。壩基處理進(jìn)程宏通常要注重以下幾點(diǎn):

3.2.1挖掘順序壩基處理進(jìn)程中,通常以自上而下的順序進(jìn)行挖掘。這種挖掘順序原因有:①施工進(jìn)程中不會造成土壤的塌方,最大程度上保證施工人員的安全;②若從下部開始挖掘,將會產(chǎn)生施工進(jìn)程內(nèi)部干擾,上部土壤將會不斷對已挖掘區(qū)域進(jìn)行掩埋,下部挖掘效果得不到保證,同時,上部土壤自由陷落不利于后期岸坡的修理。

3.2.2岸坡處理(1)岸坡處理進(jìn)程中要保證足夠的深度,即挖掘進(jìn)程中需要看到不透水層為止。避免壩體防滲體搭建深度過淺,在其下端留下滲水通道,使土石壩的防水效果無法得到保障。(2)岸坡的坡度控制。岸坡坡度是壩體與防滲體結(jié)合緊密性的重要保障,對于土石壩修建的工程質(zhì)量有重大意義。坡度的控制與土壤的性質(zhì)關(guān)聯(lián)性較大,需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行針對處理。若岸坡為巖石,其坡度需控制在1:0.75以下,且?guī)r石無法與防滲體進(jìn)行有效結(jié)合,需要在連接處充填粘土漿液,保證土石壩施工質(zhì)量;若岸坡土壤為粘土,其坡度應(yīng)控制在1:1.5以下,并要對岸坡進(jìn)行休整,保證其表面的平整;若岸坡為非粘土壤,其坡度需要依據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r確定,基本原則為不能高于當(dāng)?shù)赝寥里柡蜖顟B(tài)最大穩(wěn)定坡度。

3.3壩基處理

覆蓋層比較淺的,一般開挖成截水槽,并回填與壩體的防滲體相同的土料;覆蓋層比較深的,一般用灌漿法法處理。對于斷層、破碎帶、節(jié)理裂隙、泉眼等特殊問題,要采取具有較強(qiáng)針對性的方法進(jìn)行修復(fù),最大程度上保證壩基的穩(wěn)定性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工程整體質(zhì)量的保障。

4結(jié)論

土石壩在我國水利工程中應(yīng)用較為廣泛,占據(jù)我國壩體修建的80%以上。為保證我國水利工程整體的修建質(zhì)量,設(shè)計(jì)人員與施工人員需依據(jù)施工環(huán)境的不同進(jìn)行針對性的材料選擇與施工方案設(shè)計(jì),確保土石壩正確地發(fā)揮其防洪、防滲的作用,促進(jìn)我國水利工程不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]陳慶宇.水利水電工程中的土石壩施工技術(shù)研究[J].科技風(fēng),2020(2):117.

[2]王友春.水利水電工程中土石壩施工技術(shù)的相關(guān)研究[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2019(12):171-172.

[3]陳瑞林.水利水電工程中土石壩施工技術(shù)分析[J].建材世界,2019,40(3):89-91.

作者:樸吉星 單位:中國水利水電第七工程局有限公司試驗(yàn)檢測研究院

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