水利工程土石坝坝体施工技术要点

山东黄河河务局门户网站 时间:2022-8-8 来源:本站原创

摘要:土石坝作为具备挡水功能的构筑物,是水利工程中的一项关键技术。在现代水利工程中,传统土石坝施工技术存在诸多工艺缺陷有待解决,难以满足实际施工需求。为突破传统土石坝施工技术的局限性,提高工程质量与技术水平,促进我国水利事业的健康快速发展,施工单位及相关人员需要深入研究土石坝技术,掌握标准的施工要点,逐渐探索新技术手段,以保障水利工程土石坝施工活动的顺利开展。

关键词:水利工程;土石坝;坝体;施工技术

1土石坝施工技术在水利施工中的应用要点

1.1合理规划料场位置

在案例工程土石坝施工中需要用到大量回填料,需要有专门的堆放场地,料场位置规划是否科学合理,直接关系到土石坝施工的进度和质量。因此,在土石坝施工前必须结合水利工程现场情况,加强选址和规划。为保证施工质量和进度,从时间、空间、质量3个方面入手来规划料场位置。(1)在时间规划上,充分考虑料场和土石坝施工强度以及坝体填筑部位变化之间的相互影响,保证原材料的供给能够满足施工要求。(2)在空间规划上,合理确定料场的位置和高程,并进行科学合理的布置。(3)在质量规划上,对施工现场的地质条件、埋深、回填料储量等指标进行综合分析和试验,保证料场的总储量和质量满足土石坝施工的要求。不同施工阶段,对施工强度的要求不同。在质量规划上做到了料尽其用,提升永久性和临时性建筑物基础碴料的利用率。

1.2土石料加工技术

在正式施工前,应用土石料加工技术,对所挖取土石料开展一系列处理操作:1)做好土石料筛选工作,筛除土石料中混杂的腐殖土、淤泥质土等杂质,并将土石料经过筛分进行粗细分离,如使用圆形振动筛设备,根据施工需要设定筛网层数和目数,土石料自上至下经过多层筛网,分离成不同粒径的颗粒,清除夹杂的超径石。2)检测土石料含水率,对含水率超限的土石料采取翻晒、烘干、洒水保湿等处理手段,将土石料含水率偏差控制在允许范围内。3)从土石料开采加工角度来看,可选择采取陆地开采或是水下开采方式,如运用洞室爆破技术来完成土石料陆地开采任务,从土层中挖取土料与石料,在爆破作用力下将土石破碎形成适当粒径的颗粒物,以此来简化土石料的破损筛分工艺,提高取料加工效率。

1.3土石料的开挖和运输

土石坝结构和布置不同,对土石料开挖方式和运输量的要求也不相同,需要对比分析不同开挖运输方案的优缺点和经济性,从而选择出最佳的土石料开挖和运输方法,常用的土石料开挖运输方案有以下几种:(1)正向铲开挖后,由自卸汽车运输到土石坝施工现场进行施工。(2)正向铲开挖后,通过胶带将土石料运输到施工现场进行施工。(3)斗轮式挖掘机开挖后,采用胶带机运输,装载到自卸汽车上,再运输到施工现场进行施工。(4)采砂船开挖,然后通过有轨机车运输,再转入胶带机运输到施工位置进行施工。不同土石料开挖和运输方案有其独特的优缺点,在方案比选时,需要结合土石坝施工现场实际条件,充分机械使用效率,并最大限度上减少转用次数,并结合铺料设备的铺筑能力,充分利用好地形条件,提升施工效率。结合案例工程的特性,选择第二种土石料开挖运输方案,效果显著。

1.4土石坝填筑压实技术

土石坝填筑压实技术要点:1)明确施工步骤。将坝体材料品种作为施工步骤的设定依据。例如,在粘土填筑施工期间,依次开展卸料平料、土料铺设、泥浆涂刷、碾压、结合面处理作业。而在坝壳料施工期间,先后开展卸料平料、层厚控制与碾压作业即可,无需开展泥浆涂刷与结合面处理作业。2)施工准备。为避免在填筑压实期间出现突发问题而影响到坝体质量,要做好前期准备工作,准备内容包括现场实地考察工作、技术交底、坝体材料质量检查、试验段施工、坝基岸坡质量验收与返工处理等。3)层厚控制。施工人员采取尺量与目视相组合的方法,定期对土石坝填筑层的厚度与平整度进行检测,对过薄与过厚部位开展补铺与推土机推薄作业,采取人工填筑方式对边角部位加以修正,将填筑层厚度误差控制在允许范围内。4)结合面处理。在使用粘性土料作为坝体材料时,受到土料含水率影响,结合面的接触面光滑度较差,进而影响到土石坝压实效果。因此,在进入碾压工序前,施工人员需要使用推土机对坝体接触面开展刨毛作业,在必要情况下对接触面进行洒水保湿处理后,再开展压实作业。5)土石坝压实参数控制。提前选择一处试验段开展压实试验,根据试验结果确定压实参数,如土料压实含水率、碾压遍数等确定压实度指标要求,1-2级土石坝压实度控制在98%~100%内,将3级坝压实度控制在96%~98%区间内即可。同时,在土石坝压实完毕后,对压实质量进行现场测试,对压实度不达标部位进行补压。

1.5坝基岸坡处理技术

为保障坝体施工质量,应采取坝基岸坡处理技术,清除工程现场中分布的树枝草皮、地表植被、施工垃圾与废渣料等杂物,检查坝基与岸坡的结构状态,对结构松动及存在滑坡安全隐患的边坡进行护坡加固处理,如在边坡坡面上叠放砂包土袋,钻设若干孔洞插入锚杆,在锚杆上挂靠钢筋网并喷射混凝土层,或是直接覆盖土工织物,避免边坡在土石坝填筑压实期间受施工扰动而出现滑坡事故。同时,处理坝基结构中的局部破损与凹凸不平部位,凿除松散混凝土,使用相同或是低标号混凝土进行回填处理,或是使用石渣作为回填材料,对修补部位表面进行压实整平处理。而针对水塘、洼地、深槽等特殊部位,如果采取常规的人工清理方法,难以取得预期的清理效果,应采取机械清理与人工清理相结合的方法。最后,检查坝基与岸坡处理效果,重点检查坝基压实度、平整度,确定处理效果达到施工标准后,再进入土石坝填筑压实工序。

2未来发展趋势

2.1快速施工

在早期水利工程中,由于技术落后,施工方法单一,土石坝工期长,施工效率有待提高。这也是土石坝技术的主要技术缺陷。因此,公司应重视堆石坝快速施工技术的研究与开发,积极采用河道开挖、平填筑、分段临时填筑等新技术方法。为缩短工期,提高作业效率。其中,坝面流作业是将堆石坝填筑压实过程分为摊铺、摊铺、洒水、压实、质量检验等几个阶段。堆石坝工作面划分为多个区域。根据工期要求和施工条件,提出工序数、工段面积和工段数,分层填筑操作是保持心墙填筑厚度。从坝壳材料、反滤料等部位,使其具备大规模机械化施工的前提条件。填筑完成后,应同步进行碾压作业,以简化接缝、切坡等工序。临时路段填筑应优先考虑临时路段填筑。填筑面达到设计标高后,进行尾矿坝体填筑。在提高施工效率的同时,该段临时填筑可满足水利工程分期防洪和水利的要求,充分发挥水利工程的利用功能。

2.2土石坝冬季施工

在冬季施工条件下,由于环境温度和气候条件的影响,土石坝填筑强度普遍较低。问题严重时,土石坝填筑不具备技术条件,影响施工进度和工程质量。为了解决这一问题,在一些水利工程中选择了热棚施工方法,在热棚内进行土石坝施工活动。该方法具有棚内保温效果差、前期投资过大、加热棚施工准备期长等明显的局限性。为了尽可能减小环境温度对土石坝填筑过程的影响,有必要对土石坝填筑工艺进行进一步优化和改进。如在阳光背风处设置土石方填筑场,所用土石方材料的含水量控制在塑性极限含水量的90%以内。并对风干冻土和地表冰雪进行冬季施工试验,调整堆石坝技术方案。

3结论

土石坝施工是水利施工的核心环节,施工工序比较多,影响因素多,任何一个细节控制不当,都会影响施工质量。因此,在具体施工中,必须结合工程特性,选择有针对性的施工方法,并制定科学合理的施工方案,从合理规划料场位置、土石料的开挖和运输、土石料加工、土石坝压实施工、土石坝填筑施工等方面同时入手,并严格把控施工中的注意事项,能够更好地控制和保障施工质量,促使我国水利工程事业持续健康的发展。(刘新状)

参考文献:

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[3]于福臣.水利工程土石坝坝体施工技术要点[J].科学技术创新,2020(23):114-115.

[4]赵永宾.水利工程土石坝设计中的要点初探[J].低碳世界,2020,10(03):43-44.

责任编辑:田光

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