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談土石壩的施工
摘要：文章主要對土石壩工程類(lèi)別、工程建設中存在的滲流進(jìn)行分析以及施工實(shí)施過(guò)程中應如何確保工程質(zhì)量
關(guān)鍵詞：土石壩 滲流原理及其控制 工程質(zhì)量
0 引言
土石壩是目前世界壩工建設工程中應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。與其他壩型相比較，無(wú)論從經(jīng)濟方面還是從施工方面，土石壩具有絕對的優(yōu)勢，據不完全統計世界土石壩占大壩總數的82.9%，而在中國土石壩數量占到大壩總數的93%。
因土石壩的施工所用材料一般采用就地開(kāi)采，同時(shí)在施工中充分利用各種開(kāi)挖料，包括當地土料、石料或混合料，土石壩的施工即是將這些材料經(jīng)過(guò)拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩，故土石壩又稱(chēng)作當地材料壩，對于壩體材料以土和砂礫為主時(shí)，稱(chēng)土壩；以石渣、卵石、爆破石料為主時(shí)，稱(chēng)堆石壩；當兩類(lèi)當地材料均占相當比例時(shí)，稱(chēng)土石混合壩。
土石壩按施工方法的不同，土石壩可分為：碾壓式土石壩、沖填式土石壩、水中填土壩和定向爆破堆石壩等。其中應用最為廣泛的是碾壓式土石壩，其主要特點(diǎn)是對基礎要求低、適應基礎變形強。
土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。而高壩筑壩技術(shù)是近代才發(fā)展起來(lái)的。
碾壓式土石壩按照土料在壩身內的配置和防滲體所用的材料種類(lèi)，又可分為均質(zhì)壩、土質(zhì)心墻壩、土質(zhì)斜墻壩、多種土質(zhì)壩、人工材料心墻壩、人工材料面板壩等。
土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。其優(yōu)點(diǎn)包括：就地取材，節省鋼材、水泥、木材等重要建筑材料，減少了建壩過(guò)程中的遠途運輸；結構簡(jiǎn)單，便于維修和加高、擴建；土石壩的壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能，因此對地基的要求低；施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組合機械快速施工。其缺點(diǎn)是壩身一般不能溢流，施工導流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大等。
土石壩建設最大的病害即是滲流。如何控制和預防滲流是土石壩工程建設中最主要的工作之一。
所謂滲流，即是指由于填筑土石壩的土料和壩基的砂礫是散粒體結構，顆粒間存在大量的孔隙，因此具有一定的透水性。當水庫蓄水后，在水壓力的作用下，水流必然會(huì )沿著(zhù)壩身土料、壩基土體和壩端兩岸地基中的孔隙滲向下游，造成壩身、壩基和繞壩的滲漏。假如這種滲流是在設計控制之下，大壩任何部位的土體就不會(huì )產(chǎn)生滲透破壞，則為正常滲流，此時(shí)滲流量一般較小，水質(zhì)清澈透明，不含土壤顆粒，對壩體和壩基不致造成滲透破壞；反之對能引起土體滲透破壞，或滲流員過(guò)大且集中，水質(zhì)渾濁，透明度低，使壩體或壩基產(chǎn)生管涌，流土和接觸沖刷等滲透破壞，這種影響蓄水興利的滲流則為異常滲流。
根據我國早期的土石壩工程的資料統計，由滲流而引起的破壞事故率約占31.7%。其中大型水庫占11座，而對于中小型水庫而言，漫壩沖垮者最多，占51.5%，其次就是滲漏導致垮壩，占29.1%，由此可見(jiàn)滲漏造成的潰壩問(wèn)題是相當嚴重的。因此確保對壩體和壩基的滲流控制是保證土石壩安全的一項重要措施。
滲流控制的控制理論是在工程實(shí)踐中的發(fā)展和運用起來(lái)的，是實(shí)踐反饋的結果，其中滲流的基本原理、滲流場(chǎng)的分析方法、土體滲透穩定性三大部分，是滲流控制理論的基礎。而滲流控制技術(shù)是滲流基礎理論的實(shí)施措施，它主要包括灌漿技術(shù)、反濾壩技術(shù)、土石壩壩坡滑動(dòng)破壞加固技術(shù)、土石壩壩體灌注粘土漿加固技術(shù)、壩體和壩基的密度加固技術(shù)、土工合成材料加固技術(shù)以及防滲墻及其壩體壩基加固技術(shù)等。
總結起來(lái)產(chǎn)生異常滲流的原因有以下幾個(gè)方面：①壩體填土與排水體之間的反濾層設計不正確，層間系數過(guò)大，或施工時(shí)有錯斷混層現象，或填土不夠密實(shí)，過(guò)大的滲流使填土向排水體流失，都會(huì )造成反濾層破壞失效。反濾層在整個(gè)防滲體系中是尤為關(guān)鍵的環(huán)節，即使前面的防滲體裂縫或出現滲漏通道，只要反濾層工作正常，排水降壓，滲漏破壞就不會(huì )擴大。②防滲體沒(méi)有直達基巖或底部連續可靠的粘土層，在開(kāi)挖截水槽時(shí)，因施工困難，半途而廢，從而留下隱患。③土石壩兩岸岸坡產(chǎn)生臺階狀。應該開(kāi)搶成較平順的坡度，為減少開(kāi)挖可以變坡，在上下兩坡度轉折處，兩坡角之差不應大于15°~20°，若有平臺，則平臺處填土高度與平臺的兩端的填土高度，高差懸殊沉陷量突變，容易產(chǎn)生裂縫，導致滲透破壞。
如何組織科學(xué)有序的施工，提高工程質(zhì)量，控制滲流是整個(gè)過(guò)程成敗的關(guān)鍵。我認為土石壩過(guò)程在施工中應從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：
①做好基礎處理，必須萬(wàn)無(wú)一失。很多大型土石壩，必須要滿(mǎn)足壩基承載力及基礎防滲的情況下，完成基礎處理的穩固后，方可進(jìn)行填筑施工，特別是在深覆蓋層上修建工程，基礎處理工程量大、不可預見(jiàn)因素多，需要經(jīng)常采用防滲墻、振沖、帷幕灌漿、固結灌漿等對地基進(jìn)行綜合處理。
②掌握當地地質(zhì)、水文氣象資料，控制好施工工期的季節性 土石壩對水文氣象的因素極為敏感，在雨季，土料的含水量影響極大，直接制約著(zhù)大壩填筑，施工強度將受到影響；冬季，土料上凍，如不采取積極措施，也無(wú)法進(jìn)行填筑，且冬雨季填筑施工，存在著(zhù)高投入、低產(chǎn)出的窘境。對于度汛期的施工，應編制具有針對性的施工方案。土石壩工程，一般不允許漫頂過(guò)流，故土石壩工程“施工高峰期”應控制在工程實(shí)施截流后第一個(gè)汛前達到攔洪度汛斷面擋水這一階段，截流后均需加快施工進(jìn)度，以確保在汛前將壩體全斷面或度汛小斷面填筑至攔洪度汛高程。因此給壩體填筑的施工工期有限，在北方地區采用冬季施工時(shí)，當月平均氣溫在0℃以下，有些地區河流結冰、土層凍結，對開(kāi)挖工程、混凝土工程、灌漿工程以及填筑工程均有不利的影響，因此必須要提高月填筑強度，方能按安全渡汛的要求按期達到攔河高程。
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