浅谈水利工程土石坝施工的技术与趋势
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摘要:在现在的水利土木工程建筑中，土石坝因其运行费用低廉，因为其施工的取材方便(一般都可以就地取材)，需要的水泥、钢筋以及木材都比较少，对于施工的地基的要求也不高，施工过程中技术相时简单，应而被广泛运用。
中图分类号： TV 文献标识码： A
土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝，当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝;当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝具有就地取材，对坝基地质条件要求不高，结构简单，节约三材和易于施工等优点，随着大型高效机具的采用，坝体防渗结构和材料的改进，施工人数的大量减少，施工工期的进一步缩短以及施工费用的显著降低等，为土石坝的发展开辟了广阔前景。当今国内外不仅中低坝广泛采用土石坝，而且兴建的高土石坝也越来越多自70年代以来，世界各国兴建的土石坝无论数量上还是高度上，都超过了混凝土坝;特别是近20年来，混凝土面板堆石坝的经济性和快速施工，已成为坝上建设中具有很强竞争力的一种新坝型，更是使土石坝“锦上添花”。
一、概述土石坝的分类以及优缺点
1.土石坝的分类。坝建工程的中一般按土石坝的高度给土石坝分为低坝、中坝和高坝。他们的区分是以它们的坝建高度来决定的。一般的区分范围如下:低坝―H70m。
此外，土石坝还可以按照其施工方法分成碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝四大类型。碾压式的土石坝在现今的坝建工程在运用得最为广泛。
2.土石坝的优点。
(1)一般的土石坝建工程都是就近取材或者就地取材，大大节省了钢材、水泥和木材等建筑用材，单从建坝过程中的运输费上算就节省了一笔不小的开支，减少了工程的成本。
(2)土石坝的建筑结构简单，建成后的维修业比较简单，在原有的坝建基础上进行加高和扩建比较容易实行。
(3)由于土石坝的坝身是土石散粒结构，它的适应变形的特点非常的突出，因此在选择搭建坝基的时候，对地基的要求很低。
(4)一般的建筑工程都要经过复杂的施工技术，大量的施工工序，而土石坝的施工则相反，技术简单，工序少，组合机械能很快地进行施工。
3.土石坝的缺点。
(1)对于排洪方面由于坝顶不能溢洪，一般要另外设计溢洪道。
(2)由于土石坝的材料很大一部分都是勃性的土料，因此它的填筑会因气候的变化而受到影响。
(3)散粒结构的坝身容易导致坝体沉陷和不均匀沉陷。
二、土石坝施工技术要点
1.料场布置。坝体的施工质量和工期长短以及工程的投资造价都和料场的合理规划与使用关系有着紧密的联系。因此，在施工前应该堆料场从时间、空间以及质量上做一个科学合理的全面规划。
(1)在空间规划上，应该对料场的位置、高低作出合理地选择，合理的布置。
(2)质量是一个工程的核心，在土石坝的施工过程中，要充分考察其地基的地质成因、深埋度以及各种物理力学的指标，进行全面的勘探和试验。这样不仅在坝体总方量的方面满足要求，还满足了施工各阶段对土石坝强度的要求。做到料尽其用，把永久性和临时性的建筑基础开挖渣料充分利用。
2.土石料加工。
(1)土料加工。土料加工的过程中，表层清除下来的不合格料和上山料场的土料均可以用作为上坝填筑用料，但是由于睡对土料工程的影响比较大，而黏土的颗粒又比较小，亲水性还很强，因此在填筑压实的过程中会存在含水率的问题，鉴于这个特点，在施工填筑过程中，要对土料的含水率进行控制，在必要的时候按施工规范进行水分比例进行调解处理，以保证在填筑压实的过程中土的含水率达到2%的最优状态，是为合格料。
(2)土石料开挖运输。所谓的综合机械化施工就是在土石坝建施工里，从料场的开挖运输到坝面的填筑压实平面，都可以经由互相配套的工程机械来完成，形成一条龙式的流水线施工流程。特别是在大中型土石坝建工程中，实现综合机械化施工技术，对于施工技术、机械化水平、土石坝工程的建设速度的提升都有十分重要的意义。
坝料的开挖运输方案可分为正向铲开挖、斗轮式挖掘机开挖、采砂船开挖等等方案，但无论采用何种方案，都要把运输方案和工程施工的具体条件相结合，提高机械的使用率，减少坝料的运输次数，减少相关的辅助设施和设备，充分利用地理条件，进行合理的统筹规划与设置。
3.填筑施工。土石坝建筑工程施工中一般采用的填筑方式是平起填筑施工，平起填筑施工技术包含了以下几个优点:第一，在工序上简单化，减少了坝体接缝、接坡以及削坡等工序，不仅保证了填筑质量，还尽可能地保证有大的堆石填筑面，保证了填筑质量，有利于综合机械的施工，有利于在继续进行填筑施工时进如防渗料去的施工道路的布置，有利于减小填筑料之间的偏差和相邻填筑料之间的跨缝碾压，使坝体的施工强度得以均衡。尽管在防渗土料和反滤过渡料的填筑关系上，有先填土后填沙以及先填沙后填土两种做法，但是为了施工的速度和边界的控制，一边都采用的是先填沙后填土的施工方法。
4.土料压实
土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力(粘结力和摩擦力)、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。
(1)土料压实特性
土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。对于粘性土和非粘性土的压实有显著的差别。一般粘性土的粘结力较大，摩擦力较小，具有较大的压缩性，但由于它的透水性小，排水困难，压缩过程慢，所以很难达到固结压实。而非粘性土则相反，它的粘结力小，摩擦力大，具有较小的压缩性，但由于它的透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。
上料颗粒粗细作成也影响压实效果。颗粒愈细，空隙比就愈大，所以含水量矿物分散度愈大，就愈不容易压实。所以粘性土的压实干表观密度低于非粘性土的压实干表观密度。颗粒不均匀的砂砾料，比颗粒均匀的细砂可能达到的干干表现密度要大一些。土料的含水量是影响压实效果的重要因素之一。用原南京水利实验处击实仪(南实仪)对粘性土的击实试验，得到一组击实次数、干表观密度与含水量的关系曲线非粘性土料的透水性大，排水容易，压实过程快，能够很快达到压实，不存在最优含水量，含水量不做专门控制。这是非粘性土料与粘性土料压特性的根本区别。压实功能大小，也影响着土料干表观密度的大小，击实次数增加，干表观密度也随之增大，而最优含水量则随之减小说明同一种土料的最优含水量和最大干表观密度并不是一个恒定值，而是随压实功能的不同而异。
一般来说，增加压实功能可增加干表观密度，这种特性，对于含水量较低(小于最优含水量)的土料比对于含水量较高(大于最优含水量)的土料更为显著
(2)土石料的压实标准
土料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。但土料的过分压实，不仅提高了压实费用，而且会产生剪力破坏，反而达不到应有的技术经济效果。可见对坝料的压实应有一定的标准，由于坝料性质不同，因而压实的标准也各异。
5.雨季施工
土石坝防渗体土料，在雨季施工总的原则是“避开、适应和保护”。一般情况下应尽量避免在雨季进行土料施工;选择对含水量不敏感的非粘性土料适应雨季施工，争取小雨日施工，以增加施工天数;运输道路也是雨季施工的关键之一。一般的泥结碎石路面，当遇雨水侵泡时，路面容易破坏，即使天晴坝面可复工，但因道路影响了运输而不能即时复工，不少工程有过此教训。所以应加强雨季路面维护和排水措施，在多雨地区的主要运输道路，可考虑采用硅路面。
6.冬季施工
寒冷地区，当日平均气温低于0℃时，粘性土料按低温季节施工。日平均气温低于-10℃时，一般不宜填筑土料。冬季施工的主要问题在于;土的冻结使土体强度增高，不易压实;而冻土的融化却使土体的强度和土坡的强度和土坡的稳定性降低;处理不好，将使土体产生渗漏或朔流滑动。
结语:
在土石坝施工中，应严格执行规程规章的规定，采用合理的施工方法和施工技术，在满足使用要求的同时，尽量做到节约材料、降低造价。
参考文献:
[l]杨忠书.水利工程中土石坝施工初探[J].中国高新技术企业，2009,(18).