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土石坝施工技术在水利水电中的优缺点及应用

时间:2021-03-24作者:袁凤裕
本文导读:这是一篇关于土石坝施工技术在水利水电中的优缺点及应用的文章,现阶段,随着经济的增长,社会的发展,水利水电工程项目发挥着重要的作用,不仅承担着农业的发展,同时也起到了水利发电、抗洪等作用。水利水电工程在社会稳定中发挥着重要的价值,对于施工质量的要求也越来越高。

  摘    要: 水利水电工程是我国的一项重要基础设施,也是利国利民的一项工程项目。随着社会的发展和进步,人们越来越重视水利水电工程。要想确保水利水电工程的施工质量和施工进度,施工中就要应用先进的技术,其中一项就是土石坝施工技术,也是施工中重点和难点作业项目。文章将分析水利水电工程中土石坝施工技术的优缺点,同时阐述其实际的应用,提升土石坝施工技术水平,确保水利水电工程项目实现经济和社会效益双赢。

  关键词: 水利水电工程; 土石坝施工; 施工要点;

  Abstract: Water conservancy and hydropower project is not only an important infrastructure in China, but also a project beneficial to the country and the people. With the development and progress of society, people pay more and more attention to water conservancy and hydropower projects. In order to ensure the construction quality and construction progress of water conservancy and hydropower projects, advanced technology should be applied in the construction, one of which is the construction technology of earth-rockfill dam and is also a key and difficult project in the construction. This paper analyzes the advantages and disadvantages of earth-rockfill dam construction technology in water conservancy and hydropower projects,and at the same time explains its practical application, so as to improve the technical level of earth-rockfill dam construction,ensure that water conservancy and hydropower projects achieve win-win economic and social benefits.

  Keyword: water conservancy and hydropower project; earth-rockfill dam construction; construction key points;

  引言

  现阶段,随着经济的增长,社会的发展,水利水电工程项目发挥着重要的作用,不仅承担着农业的发展,同时也起到了水利发电、抗洪等作用。水利水电工程在社会稳定中发挥着重要的价值,对于施工质量的要求也越来越高。为此,要想提升施工质量,就要应用先进的施工技术。在水利水电工程项目施工中,土石坝技术是应用率较高的一项技术,主要是将石料等多种材料混合并进行压实形成的一种大坝,从技术以及经济角度上分析都是最可行的措施。

  1 、水利水电工程中的土石坝施工技术的优点

  1.1、 施工成本低

  在土石坝施工过程中,施工的材料基本都是选择当地的材料,和混凝土施工进行对比,不仅节省了大量的施工材料,同时也降低了施工成本。另外,就地取材,还防止了施工中浪费材料以及运输过程的施工成本,是目前水利水电工程中最为经济的一项施工技术。
 

土石坝施工技术在水利水电中的优缺点及应用
 

  1.2 、操作较为简单

  土石坝施工技术中包含很多内容,其中有材料的采集、坝基的处理以及石料固定等,实际的操作过程中没有难度和精度高的作业,同时材料都是就地取材的方式,都是施工设计人员可以完全地掌握。为此,和其他的施工技术进行比较,应用土石坝施工中,作为施工单位不需要有专业的技术性人才,可以控制施工中的人工成本。

  1.3 、施工周期短

  应用土石坝施工技术最大的优势就是可以就地选材,为此不需要提前进行施工前提工作。另外,坝体中也没有较为复杂的结构设计工作。实际施工中,贯穿始终的就是大型的机械设备,和混凝土施工对比,应用该技术可以节省施工时间,与此同时,应用该技术承担主力的大型的机械设备,施工人员作为操作者,也确保了施工的安全。

  1.4 、施工过程更便捷

  分析土石坝施工技术,主要是通过石料和土料进行堆积形成,不仅结构上简单,同时内部受力也较为均匀。如果后期因为工程需求以及环境上带来的变化,仅仅可以将结构向上调整,确保了土石坝施工的质量。另外,如果工程要进行调整,破坏局部的坝体,也不会影响整个坝体的稳定性。

  2 、水利水电工程总土石坝施工技术的缺点

  2.1、 坝体自重很大

  土石坝技术是一种传统的技术,主要是堆砌之后形成的坝体,坝体的体积和功能有着直接的联系。目前,水利水电工程都是大型的施工项目,土石坝的自重很大。另外,土石坝施工中,地基的深度不会做出处理,施工完工后,由于自重土石坝就会出现沉降等问题。

  2.2、 规模大、施工难度高

  通常情况下,进行水利水电土石坝施工过程中,要提前进行大面积的挖掘,并且前期耗时耗人工,同时都是在露天作业,施工难度很大。另外,水利水电项目都是在自然条件较为的恶劣的环境下,一般都是山区,地质条件不佳,极易遭到外界因素的影响,会导致项目的进度和施工质量低于预期。与此同时,很多的施工现场气候都较为潮湿,会出现短时间的雷雨天气,很容易引发自然灾害,例如洪水,山体滑坡等,就影响了土石坝施工的正常开展。除此之外,因为水利水电工程项目的周期很长,无法有效的控制不确定因素,施工质量缺乏保障,也增加了施工中的各项成本。

  2.3、 施工受气候影响大

  应用土石坝施工技术在操作上较为简单,但是会有外界的因素的影响。开展土石坝施工环节,在南方的梅雨季节要尽量不进行土石坝施工,防止材料中含水量较高会给土石坝结构造成安全方面的影响。另外,在北方土壤的冬季时期,也不能进行土石坝施工。主要是因为土壤封冻会造成材料的采集过程难度高。还有冷冻的土料和石料都是不规则的体积,等待春季天气转暖之后就会出现渗水等问题,无法发挥出坝体的作用。

  2.4 、影响较为严重

  进行水利水电工程项目中,会提前选择水量比较充足的地区进行土方的挖掘,其中挖掘工作会给四周的环境和生态造成干扰等。挖掘中不但会影响到水源的质量和污染,同时四周的土壤和植被也会遭到破坏。例如,挖掘土方中,会有大量的废水产生,废水会直接流入到河流中,会污染到河水资源;同时建筑的废弃物会出现随意的丢弃,导致当地的生态环境遭到了破坏。另外,在附近的居民,土方挖掘中会产生大量的噪音污染,会影响到四周的居民生活。为此,要想确保工程项目的顺利开展,就要合理地选择土方石施工技术。

  3、 水利水电工程中的土石坝施工技术应用

  3.1 、土石坝施工中料场物料

  土石坝施工过程中,料场的选择需要全方面的考虑,料场的设置最好选择在作业现场的附近,具体的物料位置要按照规定和标准,综合性地分析。第一,要分析材料的性能。土石坝建设施工技术比较简单,但是会受到不同的环境的影响,选择的材料要按照具体的施工的要求,区分土石坝。例如,在径流较小地区,就可以应用比较简单的防水坝体,其中可以选择沙粒和土壤结合的方式;但是对于洪水暴发频繁的地区,要想确保整个坝体的安全和稳定性,就需要在材料中加入适量的石料。第二,因为会受到气候和季节的影响,材料的使用上也会有差异。为此,对于料场的选择要充分地考虑施工环境,同时要制定出合理地用料防范。对于料场的空间选择也同样需要重视。料场的空间要从以下几个方面入手。(1)选择料场,要确保不会给四周的建筑物带来影响。通常情况下建筑物的外轮廓在300m外,目的是防止取土中会给建筑物的地基,尤其是防水造成影响。另外,材料开挖中,要使用爆破的方式,如果四周有居民,妥善安排好居民。(2)选择料场,要考虑到材料的运输的便利性。不仅要符合距离上的要求,同时料场要比施工现场更大更平整,主要是防止材料在运输中出现颠簸,或者是陡坡给运输工作带来难度,防止发生后翻斗等问题,还能确保施工的安全。要想确保施工的整体效率,不仅要设置主料场地,还需要有辅料场地,地点的选择要在上下游地区,因为坝体的施工不同会出现上升,防止施工内部会出现互相干扰。另外,料场的数量和质量需要进行合理地规划。其中料场的质量,主要是材料的采集工作。料场选择之前,首先要进行前期的勘察,勘探主要有地质的情况、埋藏的深度等方面,确保主料场的材料采集工作正常的开展,同时材料采集中不能出现大范围的地质扰动行为,确保施工的安全和施工效率。另外,要分析材料的物力性质,其中有石料的成分,土壤材料的含水量以及渗透系数等方面,确保材料采集的质量,符合施工要求。除此之外,要重视主料场的储藏量。要有应对突发事件的能力,和辅料场地进行对比,主料场的储量要高出两倍。在选择中,主料场要防止坝体的水位上升出现淹没等情况,满足施工的需求。

  料场的选择要按照土石坝施工过程中具体情况,同时要多备几个辅料场,才能确保资源的合理应用以及施工效率和进度,其中辅料场地也需要前期的合理规划,以下是具体的要求。第一,要选择不会轻易受到淹没的地区,防止料场使用之前会出现淹没情况,造成材料供应不足等问题。第二,要选择上游的料场,同时不会影响到下游的料场使用。因为土石坝施工会给上游环境造成影响,要确保上游的料场不会给当地的环境和居民造成影响。第三,选择距离远的料场。主要是确保在近距离的材料丰富。进行土石坝施工中,后期施工的难度会很大,储量的物料和供料是确保工程顺利开展的一项重要保障。在大坝合拢环节,更要确保材料的供应充足。第四,按照季节合理地配置。坝体施工过程中,在梅雨季节要提前将物料准备充足。优先地选择含水量较高的物料场所,不仅能够确保土石坝施工的质量,同时也给顺利施工奠定了基础。

  3.2 、土石坝施工中坝基处理

  进行土石坝施工中,坝基的处理过程比较简单,同时主要在表层的土壤挖掘阶段。因为水利工程中坝基都是在河岸,会有石料、水井以及杂草等,同时表面的土壤中有机质含量比较丰富,很多的地区地下土壤都是排水通道作用,如果不能深度地挖掘,土石坝进行修建之后,无法确保稳定和防水性,同时施工的质量也无法得到保障。以下是坝基处理的重点内容(见图1)。

  图1 坝基覆盖示意图
图1 坝基覆盖示意图

  (1)进行坝基的挖掘施工中,一般会选择自上到下的顺序展开挖掘工作。利用这种方式主要是因为:第一,施工中不会导致土壤的塌陷,同时还能确保施工人员的人身安全;第二,如果从下部的位置进行挖掘工作,就会给施工的内部造成干扰,上部的土壤就会将下部已经挖掘的区域掩盖,缺乏确保下部的挖掘,另外,上部土壤就会出现自行的下落,导致后期的岸坡处理难度很大。

  (2)岸坡处理。第一,对于岸坡的处理首先要确保深度符合规定,也就是挖掘中要能看到不透水层,避免坝体的深度太浅,还要预留出渗水的通道,就会无法确保土石坝防水的整体效果。第二,岸坡的坡度控制。岸坡坡度是确保坝体和防渗的一项重要保障,也是土石坝施工技术的一项重要施工要点。坡度的选择和土壤有着直接的联系,要按照实际情况采取针对性的处理。其中岸坡主要是岩石材料,坡度不能超过1:0.75,同时不能结合岩石和防渗技术,此时要在连接的位置加入浆液,才能确保土石坝的整体质量;另外,岸坡土壤如果是粘土,坡度要控制在1:1.5以下,按照规定调整岸坡,确保表面的平整;如果岸坡不是粘土壤,要按照当地的标准确定,但是高度不能高于当地的土壤饱和最大坡度(见图2)。

  3.3 、坝基处理

  如果覆盖层很浅,通常开挖就要挖成截水槽,同时回填和坝体的防渗体要采用同一种涂料;如果覆盖层较深,要使用灌浆法。在面对断层、破碎带、节理裂隙等一些特殊问题,就要利用针对性的措施进行修复,才能确保坝基的安全和稳定性,工程的质量才能得到保障。

  图2 贴坡排水
图2 贴坡排水

  3.4 、土石坝的填筑与压实

  第一,土料的铺筑环节。进行土料铺筑过程中,要利用坝体水平轴线的平铺方式,核心是坝体中心水平线,铺设施工要向四周平推。进行施工中,土料中体积如果较大,土质结构要利用人工粉碎的方式,但是要将固化石块的剔除,确保坝体的施工质量;自卸车铺土施工中,要按照道行车的铺土作业方式,均匀地进行铺土,才能防止车辆因为土料结构造成损伤,确保坝体工程的质量。第二,压实环节。进行铺土与平土施工中,对于地表要进行压实作业。压实中,确保碾压机的坝体水平轴均匀,严格地控制压实力度,要符合施工的要求和标准,提升压实的施工成效,避免漏压与过压等问题。另外,对于因为压实过程中会造成的失误出现剪切问题要做好及时地清理土体,并且要进行反复的回填和压实作业。进行压实中,需要分段地进行压实,要提前掌握分段压实的重叠部分,确保衔接的连贯性和完整性,防止影响压实的效果。第三,心墙反滤料施工技术。心墙反滤料施工过程中,需要应用混凝土施工技术和土砂平起施工技术相结合的方式,确保心墙和砂壳同步,要防止不会出现差异性,才能确保心墙的质量。

  4 、结束语

  综上所述,在我国水利水电工程建设过程中,土石坝技术是一项应用十分广泛的技术,我国的坝体90%以上都是应用该技术。应用土石坝技术不但确保了我国水利水电工程的质量,同时施工中需要设计和施工人员按照不同的环境制定出施工方案以及材料,要确保土石坝施工能够起到防洪、防渗的效果和作用,才能促进我国水利水电工程的健康发展。

  参考文献

  [1]黄小就.水利水电工程中土石坝施工技术研究[J].经营管理者,2014(18):381-381.
  [2] 仝太刚.浅析土石坝施工技术在水利水电工程中的应用[J].工程技术(全文版),2018,25(6):40.
  [3]叶林华.水利水电工程中土石坝施工技术探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2017(10):206.

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