水利工程土石施工的现代技术及科学管理初探

水利工程土石施工的现代技术及科学管理初探
摘要：水利工程是一项造福人民的工程建设,而水利工程施工技术与管理是一项涉及面广、涉及学科范围大的课题,水利工程现代施工技术与科学管理的运用,直接影响到整个项目建设的质量、成本与进度。

本文就如何加强水利工程施工现代技术与科学管理进行浅述。

关键词：水利工程土石施工现代技术科学管理
abstract: water conservancy project is a benefit the people of engineering construction, and water conservancy project construction technology and management is a broad, involve subject range large topic, water conservancy project construction technology and modern scientific management, the application of directly affect the whole project construction quality, cost and schedule. this paper on how to strengthen the construction of the modern water conservancy project technology and scientific management of shallow.
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中图分类号：tv文献标识码：a文章编号：
引言：水利工程承担挡水、蓄水和泄洪的任务，因而对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲、耐磨、抗冻、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技术规范，采取专门的施工方法和科学管理措施，确保工程质量。

施工与社会和自然环境关系密切。

水利工程要充分利用季节性和必要的施工强度，进行施工技术与管理的现代化科学性创新，以确保工程质量安全和效率。

以土石坝施工为例，说明现代施工技术的运用
土石坝在坝工建设中有着悠久的历史，随着社会的发展和科学技术的进步，土石坝以全新的观念和技术跃居坝工建设的榜首。

本世纪初，土石坝的设计、施工和建设均落后于混凝土坝，但60年代以来，其建设数量、坝高都大大超过混凝土坝。

当代土石坝的主要坝型有粘土心墙坝、混凝土面板堆石坝、沥青混凝土堆石坝、土工膜防渗土石坝和定向爆破堆石坝等。

土石坝和堆石坝原来就没有明显的界限，尤其是近代用薄层碾压堆石取代古典的厚层抛填堆石以来，堆石坝的设计和施工技术与土坝已无太大差别，故可统称为土石坝。

一、碾压式土坝施工
碾压式土坝施工包括准备作业（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）和基本作业（如土料的挖、装、运、卸、铺、压等）。

（一）料场的规划与使用
做好料场的时间规划及空间规划，即做到：“高料场高用”、“近
料场先用”、“远料场后用”、“高含水量料场旱季使用，低含水量料场雨季使用”。

（二）坝体填筑与压实
1．清基与坝基处理。

清基就是把坝基范围内的所有草皮、树木、坟墓、乱石、淤泥、有机质含量大于2%的表土，自然密度小于
1.48kg/cm3的细沙和极细沙清除掉。

暗坡与塑性心墙、斜墙或均值坝体连接部位，均应清除至不透水层，在截水槽施工中，必须随同挖深布置相应的排水系统。

在浇筑混凝土截水墙及回填截水槽之前，需要进行岩面清理，将碎石、石渣或已松动的石块清除干净，再用水冲洗。

2．坝面铺土压实。

塑性心墙坝或斜墙坝的施工，如何保证土料与反滤料平起，是一个十分重要的问题。

我国最早采用的是销坡法，及先填土料，然后销坡，再填筑反滤料。

在实践中又创造了土料与反滤料平起施工法。

根据土料与反滤料填筑先后顺序的不同，又分为先土后砂（指反滤料）法和先砂后土法。

先土后砂法事先填压三层土料，再铺一层反滤料与土料整平，然后对反滤料和土砂边沿部分进行压实。

先砂后土法事先在反滤料的控制边线内，用反滤料堆筑一小堤。

为了便于土料收坡，保证反滤料的宽度，每填一层土料，随即用反滤料补齐土料收坡留下的三角体，并进行人工捣实。

土料的压实是坝面施工中的最重要的工作之一，其压实参数一般通过现场试验确定，碾压方向必须与坝轴线平行，相邻两次碾压必须有一定的重压压宽。

对于汽车上坝或压实机具压实后的土料表面形成的
光面，必须刨毛处理，以保证层间结合良好。

二、面板堆石坝施工
面板堆石坝是一种近期发展起来的新坝型。

它具有工期短，投资省，施工简便，运行安全等突出的优点；也是一种工程量最小，投资最省的当地材料坝。

（一）堆石材料质量要求和坝体材料分区
面板堆石坝上游面有薄层面板，面板可以是刚性钢筋混凝土的，也可以是柔性沥青混凝土的。

坝身主要是堆石结构。

良好的堆石材料，尽量减少堆石体变形，为面板正常工作创造条件，是坝体安全运行的基础。

1．堆石材料的质量要求。

（1）为保证堆石体的坚固、稳定，主要部位石料的抗压强度不应低于7800×104pa时，只能布置在坝体的次要部位。

（2）石料硬度不应低于莫氏硬度表面中的第三级，其韧性不应低于2kg.m/cm2。

（3）石料的天然密度不低于2.2t/m3，石料的密度越大，堆石体的稳定性越好。

（4）石料应具有抗风化能力，其软化系数水上不低于0.8，水下不应低于0.85。

（5）堆石体碾压后应有较大的密实度和内摩擦角，且具有一定渗透能力。

堆石体的边坡取决于填筑石料的特性与荷载大小，对于优质石料，坝坡一般在1∶1.3左右。

2．面板堆石坝的坝体分区。

坝体部位不同，受力状况不同，对填筑料的要求也不同，所以应对坝体进行分区。

（1）垫层区。

垫层区的主要作用在于为面板提供平整、密实的基础，将面板承受的水
压力均匀传递给主推实体。

（2）过渡区。

过渡区位于垫层区和主堆区之间，其主要作用是保护垫层区在高水头作用下不产生破坏。

（3）主堆石区。

主堆石区是坝体维持稳定的主体，其实质的好坏、密度、沉降量大小，直接影响面板的安危。

（4）下游堆石区。

该区起保护主堆石体及下游边坡稳定作用。

（二）堆石坝填筑工艺、压实参数和质量控制
堆石坝填筑施工设备、工艺和压实参数的确定，就其主要方面和常规土石坝非黏性料施工没有本质区别，这里仅就与质量控制关系密切的问题解释如下：
1．填筑工艺问题。

堆石体填筑可采用自卸汽车后退法或进占法卸料，推土机摊平。

后退法的优点是汽车可在压平的坝面上行驶，减轻轮胎磨损；缺点是推土机摊平工作量大，且影响施工进度。

进占法卸料，虽料物稍有分离，但对坝体质量无明显影响，并且显著减轻了推土机的摊平工作量，使堆石填筑速度加快。

垫层料的摊铺多用后退法，以减轻料物的分离。

当压实厚度大时，可采用混合法卸料，即先用后退法卸料呈分散堆状，再用进占法卸料铺平，以减轻料物的分离。

垫层料粒径较粗，又处于倾斜部位，通常采用斜坡振动碾压实。

压实过程中有时表层石块有失稳现象。

为改善碾压质量，采用了斜坡碾压与砂浆固坡相结合的施工方法。

斜坡碾压与水泥砂浆固坡的优点是施工工艺和施工机械设备简
单，既解决斜坡碾压中垫层表层块石震动失稳下滚，又在垫层上游面形成一坚固稳定的表面，可满足临时挡水防渗要求。

碾压砂浆在垫层表面形成坚固的“结石层”，具有较小而均匀的压缩性和吸水性，对克服面板混凝土的塑性收缩和裂缝发生有积极作用。

这样方法使固坡速度大为加快，对防洪度汛、争取工期效果明显。

2．堆石体的压实参数和质量控制。

堆石体的压实参数。

堆石体最大粒径一般为600～700mm，用振动碾压实，压实层厚为60～100mm，少数也有达到130～160mm者。

压实遍数一般为4～6遍，个别达8遍。

压实干密度平均值yd为2.18g/cm3。

垫层料的最大粒径为150～300cm，用振动碾压实，层厚24～45cm，碾压遍数通常为4遍，个别6～8遍。

压实干密度平均值yd为2.19g/cm3。

堆石坝壳最大粒径1000～1500mm，压实层厚一般为100cm左右，最大达200cm,压实遍数2～4遍，有些坝采用6～8遍。

压实干密度平均值yd为2.09g/cm3。

总的看来，压实干密度以垫层料及内部堆石较大，坝壳堆石次之，三者的yd大部分2.10～2.30g/cm3范围内。

和土石坝一样，面板堆石坝堆石体的压实参数、碾重、铺层厚和碾压遍数仍应通过碾压实验确定，其取值大小和设计压实干密度、石质、填料形状、尺寸和级配等因素有关，应在不同料场实验，以优化参数作为质控的依据。

结语：
水利工程工作的系统性较强，涉及到的部门和人员较多，因此必须要通过各部门的协调和配合才能做好此项工作，施工者应不断
深化现代化施工技术与科学化管理，建立现代化施工技术与科学管理模型，借鉴国内外成功的实例,采取切实有效的措施,不断提高施工者的技术与管理水平,从而达到提高水利工程建设质量的目标。

参考文献：
[1]唐荣桂，张友明.浅析水利工程现代化发展目标[j].水利发展研究，2010（5），133-133
[2]李利，翟伟奇.浅谈水利工程建设现代化管理模式[j].黑龙江科技信息，2010(31)，303-303.
[3]卢燕.浅谈水利工程管理工作[j].中国科技博览，2010(30)，43-43.
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