从施工的角度看土石坝的发展趋势

从施工的角度看土石坝发展趋势

水工01 罗佳2010010223

摘要：土石坝是指用当地泥土石料或混合料等材料，经过抛填辗压等方式筑成的挡水坝。它是最常见的一种坝型，也是当前坝工建设中广泛应用快速发展的一种类型。本文就水利工程中的土石坝施工技术及其未来的发展趋势进行简单的探讨，进而分析土石坝发展中需要改进的方面及其广阔的前景。

关键词：土石坝；施工技术；进展；发展趋势

Abstract:

0 前言

20世纪50年代以来，国内外的土石坝得到了飞速发展，近年来更有超过混凝土坝的趋势。目前世界上最高的坝是土石坝——罗贡坝，筑坝工程量最大的坝也是土石坝——塔尔贝拉坝；另外，以百米以上的高土石坝为例，40年代仅有47座，到80年代初已超过240座，在全部百米以上高坝中土石坝所占的比例由50年代的31%增至80年代的62%左右，超过了混凝土重力坝和拱坝的总和，其中坝高超过150米的高坝有270座, 土石坝就占68座，300米以上的高坝均为土石坝，低坝中土石坝的比例更是占绝对优势。据不完全统计，世界土石坝占大坝总数达到82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。各项经济指标都体现了土石坝广阔的发展前景，使其成为发展最快的坝型。

分析土石坝广泛应用及快速发展的原因，一方面，现代土力学理论的发展促使对土料压实理论的研究不断深入，提高了对土石坝安全性的认识；另一方面，施工机械与技术的提高也不可忽略，与其他坝型相比，土石坝在经济方面和施工方面都具有绝对的优势。笔者希望从土石坝施工的角度着手，分析土石坝在施工方面的优缺点，从而对土石坝的发展前景进行展望。

1土石坝基本情况介绍

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。当土石坝坝体材料以土和砂砾为主时，称为土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称为堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称为土石混合坝。

1.1土石坝的特点

因为土石坝的施工所用材料一般采用就地开采，在施工中充分利用各种开挖料，因此土石坝又成为当地材料坝，所谓土石坝的施工即将这些经过抛填、碾压等方法堆筑成挡水坝。根据土石坝施工方法的不同，可将其分为碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝等，其中应用最广发的是碾压式土石坝，其主要特点使对基础要求低，适应基础变形的能力强。

土石坝就地取材的特点，不仅能节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，也减少了建坝过程中的远途运输；同时由于土石坝结构简单，也便于维修、加高和扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有良好的变形协调性能，因此与混凝土坝相比，它对地基的要求较低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工，大大节省了施工时间。但从施工角度来看，土石坝也有其局限性。一方面，土石坝坝身不能溢流，坝顶需设置溢洪洞，且施工导流不如混凝土坝方便；同时，粘性土料的填筑也较受气候条件的影响；土石坝坝体本身也容易发生渗透变形、洪水漫顶和滑坡等破坏。在洪水流量较大、两岸很陡、河谷狭窄、有通航要求的河流上，土石坝工程的导流、泄洪、通航问题比混凝土坝更难以解决，在施工和运行期都面临较大风险，这也是我国西南地区大江大河上土石坝比例较小的主要原因之一。在我国其他

地区，只要洪量不大、河谷开阔、没有通航要求，随着气象、水文预报工作水平的提高，以及施工技术和导流技术的发展（如面板堆石坝临时断面漫洪导流、作为坝体一部分的高围堰导流等），特别是由于大型振动碾等施工机械的应用，如今在很多坝址，若当地筑坝石料较多、地质条件较差或地震烈度较大时，往往建造土石坝尤其是堆石坝具有很大的优越性。（水工建筑物课本）

1.2土石坝的设计原则

土石坝的设计原则和要求主要包括坝身不能泄洪；需要适宜的坝坡以维持坝坡及坝基的稳定性；应设置良好的防渗和排水措施，从而控制渗流，防止坝体发生渗透变形；根据现场的土料条件，选择合适的土料标准，防止产生过大的沉陷；采取适当的构造措施保护坝顶、坝坡免受自然条件的破坏，提高土石坝运行的可靠性和耐久性；提高土石坝机械化施工的水平。（关于水利工程土石坝施工的技术及趋势探讨）

1.3土石坝的应用现状

近年来，土石坝由于造价低廉、结构简单、施工方便等优点使其在国内外都处于持续发展的阶段。岩土力学、渗流力学和设计技术的不断发展，使土石坝的设计更趋安全经济；高效灵活的巨型土石方施工机械的产生，使土石方施工机械化进入了一个新的水平，促进了工期的缩短和造价的降低，增加了土石坝在各种坝型中的竞争能力；土石坝坝基深厚覆盖层防渗处理技术有很大的突破，更为经济看可靠的混凝土防渗墙得到了广泛的应用；地质条件较好的坝址均已开发，土石坝在覆盖层厚、基岩软弱或存在地质缺陷的坝址占有绝对优势；高烈度地震区的坝址，土石坝良好的抗震性能也使其相对其他坝型更加安全可靠。

2土石坝的工程施工（浅谈土石坝的施工关于水利工程土石坝施工的技术及趋势探讨）

土石坝的施工过程是一个很复杂的流程。以土石坝中应用最广泛的碾压式土石坝为例，其施工过程包括准备作业（如平整场地，修筑道路，架设水、电线路，修建临时用房，清基、排水等），基本作业（如土石料开挖、装运、铺卸、压实等）以及为基本作业提供保证条件的辅助作业（如清除料场的覆盖层、清除杂物、坝面排水、刨毛及加水等）和保证建筑物安全运行而进行的附加作业（如修整坝坡、铺砌块石、种植草皮等）。以下从土石坝的料场规划、土石料的开挖运输、坝基与岸坡处理、填筑施工以及土石坝渗透变形及其防治措施等方面探讨土石坝的施工技术。

2.1料场规划

料场合理规划与否会直接影响土石坝的工程质量、工期以及工程造价等，还可能打乱坝体外围的林业生产，是土石坝施工过程顺利进行的基础，需要综合考虑施工期河水位的变化、工程对河水位的影响等诸多因素。

2.2 土石料的开挖运输

土石料的开挖运输是土石坝施工的重要环节，包括料场的开挖、运输以及坝面的平料和压实等。这个过程可以综合机械化施工，即由互相配套的工程机械来完成。实现综合机械化施工对加快土石坝工程建设速度、降低工程建设造价以及提高施工技术水平都有着重要作用。

2.3坝基与岸坡处理（李辉）

清理铺盖地基时，应将坝基岸坡及铺盖地基上面的树木、草皮、树根、乱石以及各种构筑物等等全部清除，结合机械清理与人工清理互相配合的方法进行清理，再分层将其进行回填压实，碾压整个土质坝基填筑，达到足够的夯实程度。

2.4填筑施工（薛新历）

由于土石坝坝型较大，因此土石坝坝面作业具有工种多、工作面狭窄、工序多、机械设备多等特点。土石坝的填筑施工主要包括了铺料、洒水和压实以及质检等几个阶段，施工