水利工程土坝设计及施工技术分析

1 土坝施工条件

1.1 地质环境

在土坝施工之前, 参与工程的相关部门应联合采取有效措施, 分析和预测土坝工程施工中可能发生的异常状况, 并制定相应应急预案。在调研和熟悉设计图纸中土坝坝基地质构造后, 确定工程施工可行方可施工。

1.2 自然环境因素

土坝工程选择在春秋两季施工时, 应充分考量自然天气因素。在制定土坝施工进度时应全面考虑影响施工进度的各个因素, 应尽量提前设计施工进度, 这样有助于碾压作业的进行。选在春秋两季施工是由于这两个季节气温适宜、土壤含水率相对较低, 在施工时应科学统计降水与气温等天气条件, 同时做好持续监测。

2 土坝施工技术

2.1 坝基处理

土坝坝基施工时应彻底地清理坝基部的腐殖土、弹簧土以及树根等杂物, 以免坝体出现渗漏的情况。总而严之, 在土坝施工前应对坝基进行有效的技术处置。

2.2 土坝黏土料的选用与维护

在雨季到来前, 应做好料场排水设施以免雨水或地下水影响土坝用料的物理性能提高土料的含水率, 影响土坝总体质量和使用性能。在土坝用料的选择方面, 应预留一部分备用料, 贮量应集中并且要选择质地均匀的黏土料, 保证土料贮量充足。同时还应研究和分析黏土料的物理特性。尽可能不使用耕地用土, 同时也应考虑涂料运输以及开采的问题。在气候严寒地区施工时可以直接利用干枯的树枝或积雪等将土料覆盖, 确保土料来年施工的正常使用。

2.3 坝体施工技术

坝体施工时应选择无雨和少雨季节, 如果降水过多致使土壤含量过大将严重影响和破坏土料的抗碱强度, 使土壤层间出现光滑土层造成滑坡。并且如果土料含水率过大将无法碾压, 所以在坝体施工时应严格控制土料含水率, 防治土料含水率超标。应严格依据相关标准进行土坝施工设计, 如施工现场存在弹簧土, 则应彻底清除并采样试验。在筑坝施工时, 应严格控制填土层的厚度。最后, 应时刻关注天气情况, 采取有效的防雨措施, 避免在作业面上存有积水。

3 土坝施工技术具体案例分析

某水电站具有灌溉和防洪等多种功能的综合型水利工程, 以水力发电为主, 主要由左右两岸的挡水坝、发电设备厂房、泄洪闸、开关站等组成。

3.1 土坝施工土料的选用

该水利工程土坝施工所使用的土料取自位于左岸的黏土料厂, 在获得设计部门同意后使用挖掘机开采并运到施工现场, 将土料中树叶杂草等杂物清理干净, 取样试验后经监理工程师签字确认后符合设计标准方可使用;在土坝施工时所使用的碎石以及排水棱体块石蹅均采取外购形式, 并从中筛选出符合设计施工标准的材料使用。

3.2 该工程土坝施工技术

在实际施工前依据设计图纸使用挖掘机从左至右清理坝基覆盖范围区域。而后使用全站型电子速测仪进行坝基开挖范围的实地放样工作, 使用小红旗做好标记, 样单由测量技术人员提供。

将基础开挖完毕后, 接下来进行基础压实作业, 使用18T震动式压路机, 压路机以‘S’形线路前进反复碾压, 同时开启振动碾, 每块碾压次数不应少于5次。在预埋土坝坝基监测设备时, 应严格依据土坝坝基设计图纸施工, 将检测装置分别预埋在坝基左侧0+121与右侧0+213的基础断面处。

运用人工砌筑棱体块石, 棱块间无水平缝厚度小于1 m。对砂碎石排水体也采用人工砌筑的形式施工, 砌筑完毕后将排水体表面铺撒一层细碎石。在排水体砌筑完毕, 填筑黏土前依据设计要求, 在其内侧面覆盖土工布, 铺盖完毕后再进填筑黏土, 应尽量缩减作业间隔, 如无法连续作业则应使用塑料布将其表面覆盖, 防止阳光直射, 起到防护作用。

在坝体土料选用方面应进行取样试验, 选择土料厂家采买土料, 并将土料取样试验获得详细结果后经监理工程师审批, 通过审批后方可开展土坝上坡面的施工作业。当施工达到土坝填筑设计高程要求时方可进行坝顶的施工作业。施工流程依次为:首先砌筑防浪墙和排水沟、而后利用混凝土浇筑道路。这些工序全部完工以后再进行后续的收尾工作, 主要有坡脚处的排水沟处理、种植草皮以护坡以及使用素混凝土镶边等工作。在草皮种植作业前, 应先使用自卸式车辆把混凝土运送至坡后, 通过人力运送至施工现场, 使用混凝土来浇筑方格网并镶边。在砌筑完毕排水棱体之后在开展排水沟的施工作业, 当混凝土浇筑完毕5 d以后回填, 并采取人力挖掘基础的形式作业。

4 结语

土坝在长时间的发展中积累了丰富的施工经验, 在水利工程中加以运用具有得天独厚的优势, 土坝能够就地取材, 基本所有土石都能够作为筑坝的材料, 节约大量的水泥及钢材等资源, 降低工程造价, 并且由于科学技术的发展土坝施工技术也随之更新和发展, 目前土坝在坝工工程中获得普遍运用, 是发展迅速的坝型之一。

摘要：土坝适用于多种地形地貌, 在水利工程中也获得了广泛的运用。土坝有着悠久的发展历史, 人们已掌握了非常丰富的设计与施工经验, 尤其在自然条件恶劣、地形地貌复杂及地震活动频繁地区, 采取合理措施处置后都可以进行土坝施工筑坝成型。基于此, 结合具体案例简要分析水利工程中土坝设计和施工, 意在说明土坝在水利工程建设中的重要实用价值。

关键词：水利工程,土坝,设计与施工