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關(guān)于土石壩填筑施工技術(shù)和質(zhì)量控制的探討

2014-10-21 20:03:07甄健強(qiáng)
建筑遺產(chǎn) 2014年7期
關(guān)鍵詞:土石壩探討

甄健強(qiáng)

摘要:土石壩是目前應(yīng)用最廣泛的壩型,其突出的優(yōu)點(diǎn)是就地取材,適應(yīng)地形能力強(qiáng)。土石壩有多種壩型,應(yīng)用最多的是碾壓土石壩。本文根據(jù)實(shí)例對(duì)碾壓土石壩的填筑施工技術(shù)和質(zhì)量控制作以下詳細(xì)探討。

關(guān)鍵詞:土石壩;填筑技術(shù);探討

前言

土石壩是歷史最悠久的壩型,也是目前世界上應(yīng)用最廣泛的壩型。土石壩的突出優(yōu)點(diǎn)是就地取材,可以利用各種開挖料,且對(duì)地形變化的適應(yīng)能力很強(qiáng)。土石壩按照施工方法分成碾壓式壩、充填式壩、水中填土壩及定向爆破堆石壩等壩型,但應(yīng)用最多的還是碾壓式的土石壩。碾壓土石壩又可分成均質(zhì)土石壩和組合式土石壩(防滲體分區(qū)壩)。前者主要是一種防滲材料,一般是粘土或者摻合料。后者壩體結(jié)構(gòu)中有壩殼和防滲體,滲透系數(shù)大的材料,如礫石、砂等構(gòu)成壩殼;滲透系數(shù)很小的材料用作防滲體,如粘土心墻、粘土斜墻、鋼筋混凝土心墻、鋼筋混凝土面板、瀝青混凝土面板或斜墻等。

工程概況:

大山塘水庫位于廣東省恩平市良西鎮(zhèn)境內(nèi),壩址位于良西鎮(zhèn)那灣居委會(huì)谷西自然村的西面,距恩平市人民政府所在地恩城20km,是一座以灌溉為主,兼有防洪、養(yǎng)魚等綜合利用的?。┬退畮?。

一、壩基處理技術(shù)

1.1 壩基處理的原則

壩基開挖要按照設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求進(jìn)行,通過清理壩基地表覆蓋層和風(fēng)化破碎的巖石,使大壩建筑在堅(jiān)實(shí)的地基上。

⒈開挖的次序由上至下、先挖岸坡后挖河床。壩肩岸坡的開挖要在填筑前完成,如對(duì)高壩開挖有困難,應(yīng)按施工時(shí)間分段,避免出現(xiàn)邊填筑邊開挖的現(xiàn)象。

⒉施工程序受導(dǎo)流方式以及壩區(qū)地形的制約,施工程序應(yīng)與導(dǎo)流方式協(xié)調(diào)。

⒊要充分考慮施工場(chǎng)地條件,合理安排工期和施工機(jī)械設(shè)備。

⒋壩基開挖料應(yīng)考慮壩體回填問題,并選擇好填筑部位,盡量做到開挖和填筑同時(shí)進(jìn)行;開挖料不能直接上壩填筑時(shí),應(yīng)安排好卸料點(diǎn),臨時(shí)堆放點(diǎn)不應(yīng)影響現(xiàn)場(chǎng)施工。

⒌要嚴(yán)格控制防滲體地基處理質(zhì)量。

⒍充分研究水文氣象條件對(duì)開挖施工的影響。

1.2壩基處理技術(shù)

⒈清理壩基與岸坡表層的淤泥、細(xì)砂、粉土、腐植土、泥炭等覆蓋物;清除壩基、岸坡與鋪蓋地基上的雜草、樹根、亂石、墳?zāi)购透鞣N構(gòu)筑物;徹底處理壩區(qū)范圍內(nèi)的泉眼、水井、洞穴、地道及平洞、豎井、試坑、勘探孔等。

⒉開挖土質(zhì)壩基與岸坡,盡量使用推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、挖掘機(jī)等機(jī)械施工;開挖巖石壩基與岸坡,應(yīng)采取小型爆破和預(yù)裂爆破的方式。

⒊當(dāng)壩基與岸坡開挖后不能及時(shí)回填,而裸露的巖石或土壤易受風(fēng)化影響時(shí),應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施,留保護(hù)層,或噴水泥漿或混凝土保護(hù)。

⒋處理防滲體、反濾層和均質(zhì)壩體巖坡時(shí)要挖成設(shè)計(jì)要求的平順的斜面,不能有臺(tái)階、急劇變化的坡段,更不允許有反坡。非粘性土料壩殼的巖石坡也不能有反坡。同時(shí)灌漿封閉基巖表面的節(jié)理、裂隙,以防止?jié)B水沖蝕防滲體。當(dāng)開挖局部凹坑、反坡與不平順的巖面不經(jīng)濟(jì)時(shí),可用混凝土灌漿填平;開挖斷層、構(gòu)造破碎帶時(shí),挖除一定深度的充填物后用混凝土灌漿處理;處理巖石節(jié)理、裂隙應(yīng)視裂縫的寬度、塊體大小及壩的高低等實(shí)際狀況而定。

1.3壩基質(zhì)量控制要點(diǎn)

⒈壩基處理時(shí),嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量控制。

⒉砌筑前按《碾壓式土石壩施工規(guī)范》相關(guān)規(guī)定對(duì)壩基進(jìn)行檢查。

二、壩體填筑技術(shù)

2.1 壩面作業(yè)方式

壩面作業(yè)組織是土石壩填筑的核心,對(duì)保證施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度及降低施工成本,都有重要的作用。按照施工的方法、條件以及土石料性的差異,壩面作業(yè)可分為鋪料、整平、壓實(shí)、質(zhì)檢四道工序。為了提高施工效率,避免各工序間干擾,應(yīng)組織流水作業(yè),將壩面劃分為若干個(gè)工作段或工作面。垂直壩軸流水一般用于大壩底部或較寬的心墻施工;平行壩軸流水適用于大壩頂部或較窄的心墻;交叉流水多用于心墻面積較大,長(zhǎng)寬相差不大的場(chǎng)合。

目前土石壩土石料裝卸多使用自卸汽車,按照汽車進(jìn)出場(chǎng)的卸料方式又分成進(jìn)占法、后退法和綜合法三種方式,使用進(jìn)占法施工壩面平整,有利于汽車運(yùn)輸,鋪料厚度較容易控制,但層厚不宜過大,一般0.6m以內(nèi);后退法可以避免粗細(xì)料分離,多用于砂礫料及壩殼礫質(zhì)土,但不利于推土機(jī)工作,層厚一般在1m內(nèi);綜合法可以鋪填層厚1~2m的堆石料,能夠改善粗細(xì)料分離現(xiàn)象。

2.2 壩體填筑

2.2.1 防滲體施工

前面已經(jīng)提及,防滲體有心墻(包括斜心墻)、斜墻兩種形式,填筑材料主要包括粘性土、礫質(zhì)土、風(fēng)化料和摻合料,一般要求碾壓后滲透系數(shù)不大于1×10cm/s(均質(zhì)壩防滲土滲透系數(shù)不大于1×10cm/s)的土。

防滲體包括基本作業(yè)和輔助作業(yè),基本作業(yè)為鋪料、整平、壓實(shí)和質(zhì)檢;輔助作業(yè)是灑水、刨毛、清理壩面與處理接縫等。

⒈防滲體填筑的原則

2心墻應(yīng)與反濾料、相鄰壩殼料平起填筑,跨縫碾壓,并采用先填反濾料后填土料的方法施工。

⑵斜墻既可與下游反濾料、相鄰壩殼料平起填筑,也可在壩殼料后面填筑,但須考慮場(chǎng)地問題,筑好的壩殼料要削坡后才能進(jìn)行下道工序。

⑶填筑一層土料的作業(yè)時(shí)間應(yīng)控制合理,一般在一個(gè)班的時(shí)間內(nèi)完成。

⒉鋪料。應(yīng)沿壩軸線鋪筑,采用自卸汽車卸料,推土機(jī)平料,汽車進(jìn)場(chǎng)方式采取進(jìn)占法。施工時(shí)應(yīng)控制鋪土厚度和保證壩面平整。在壩面上適當(dāng)距離設(shè)專用道口,以防止汽車穿越反濾層時(shí)將反濾料帶入防滲體內(nèi)。在上下游邊坡鋪料時(shí)應(yīng)預(yù)留1m的富裕寬度,以保證設(shè)計(jì)斷面要求。

⒊整平。按設(shè)計(jì)厚度分層整平,采用拉線控制土層厚度。推土機(jī)整平粘土心墻壩或粘土斜墻壩時(shí)鋪筑面應(yīng)向上游傾斜坡度1~2°,均質(zhì)壩可鋪成龜背樣子分別向上下游傾斜坡度1~2°,以利施工期間雨水順利排走。

⒋壓實(shí)。用釬插檢查厚度符合設(shè)計(jì)要求后即可壓實(shí)操作。碾壓機(jī)械有羊足碾、氣胎碾、凸塊振動(dòng)碾等。碾壓時(shí)用拖拉機(jī)拖帶碾輪碾壓。碾壓的方向應(yīng)當(dāng)平行于壩軸線方向,碾壓的方式有進(jìn)退錯(cuò)距法、轉(zhuǎn)圈套壓法,一般多使用進(jìn)退錯(cuò)距法,轉(zhuǎn)圈套壓法需要壩面面積較大。碾壓次數(shù)必須嚴(yán)格控制,避免漏壓或者過壓,對(duì)發(fā)生剪切破壞的“彈簧土”,必須全部清除,重新鋪筑壓實(shí)。要分段碾壓,垂直碾壓方向的搭接寬度不小于0.3~0.5m,順碾壓方向的搭接寬度不小于1.0~1.5m。特殊部位,如防滲體截水槽內(nèi)或與岸坡結(jié)合部,采用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。

⒌灑水與刨毛。土料太干的時(shí)候就需要灑水,一般在料場(chǎng)進(jìn)行。當(dāng)土料僅是稍干時(shí),可以在壩面加水,鋪土?xí)r加水量1/3,鋪好后再加余下2/3;灑水后要停歇一段時(shí)間再碾壓,以便水分有時(shí)間均勻分布。土料太濕時(shí)需要干燥,使用犁或耙翻松土晾曬。當(dāng)汽車或碾壓機(jī)具壓實(shí)后土料表面形成光面時(shí)需要刨毛,以保證前后土層結(jié)合良好;刨毛使用松土器或刨毛耙齒等。

⒍結(jié)合部位鋪填。⑴鋪填壩體與岸坡接縫部位時(shí),應(yīng)將表層松土鏟除至壓實(shí)土層,并控制岸坡比不超過1:3;坡面刨毛后水分合適時(shí)鋪填新土壓實(shí)[3]。⑵與混凝土結(jié)合部處理時(shí)先清除混凝土表面的乳皮、粉塵等雜物,然后灑水潤(rùn)濕涂刷濃泥漿,邊刷邊鋪土邊夯實(shí)。⑶與壩基結(jié)合部位,要使用薄層、輕碾的方法,不能使用重型設(shè)備。

2.2.2 反濾層施工

反濾層、墊層、過渡層等方量不多,要求嚴(yán)格,鋪料時(shí)不能分離,一般反濾層要與壩殼料平起上升,鋪料時(shí)以機(jī)械輔以人工進(jìn)行。平起法根據(jù)防滲體、反濾層填筑的次序、搭接方式又可分為先砂后土法、先土后砂法、土砂平起法等。

先土后砂法是先鋪2~3層土料,壓實(shí)邊緣留出30~50cm松土帶,再鋪反濾料與土料平齊,騎縫碾壓。先砂后土法先以反濾料筑一小堤,再填2~3層土料與反濾料平齊,壓實(shí)接縫帶。由于土砂之間不可避免地出現(xiàn)犬牙交錯(cuò)現(xiàn)象,因而要注意反濾料的厚度不應(yīng)影響防滲體斷面,也不能伸入到心墻內(nèi)。

2.2.3填筑質(zhì)量控制

土料填筑主要控制鋪土厚度、壩體土方培厚加固,壩體填筑土料選用與原壩體填筑土性質(zhì)相同的土料,培厚土料的透水性應(yīng)略大于原壩體,滲透系數(shù)為5×10-4~1×10-3cm/s,具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,壩體填筑壓實(shí)度不小于0.96。壩體填筑含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%。

填土塊度、土料含水率、壓實(shí)干密度等,需要經(jīng)常抽查檢測(cè);還要檢查壩體表面裂縫、坍塌、滑坡等現(xiàn)象;檢查壩基有無管漏、流土等;檢查護(hù)坡有無翻起、松動(dòng)等現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重問題,要加強(qiáng)檢查和采取措施。檢查時(shí)要記錄、歸檔,必要時(shí)向上級(jí)部門匯報(bào)。

三結(jié)語

土石壩填筑的質(zhì)量取決于整個(gè)施工過程中細(xì)節(jié)的把控,因此需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范和技術(shù)要求進(jìn)行施工,對(duì)質(zhì)量問題以預(yù)防為主,把困難和問題考慮到前面;對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的問題,采取有針對(duì)性的措施加以解決,以保證大壩質(zhì)量與安全。

參考文獻(xiàn):

[1]本書編委會(huì). 水利水電施工工程師手冊(cè)[M]. 北京:中科多媒體電子出版社,2003.

[2]楊超. 論中小型水庫土壩填筑施工技術(shù)[J]. 城市建設(shè),2010.

[3]王德彬. 直崗拉卡水電站左岸土石壩填筑工程施工方法[J]. 甘肅水利水電技術(shù),2010.

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