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水利工程土坝设计及施工技术研究

土坝工程历史悠久且能适应各种地形和气候,致使其应用广泛,同时,人们在设计施工中积累了一定的经验。为了提高土坝施工的实用性及经济性,应在符合我国施工标准上,结合实际情况展开设计与施工。

一、土坝设计施工条件

(一)地质环境条件。因土坝是一种古老传统的建筑,所以在施工期间存在着一定的风险。在土坝施工前,承建部门及施工单位应对文件中的设计方案进行再三评估,提前采取有效可行的预防措施,共同研究和预测土坝在施工期间可能出现的突发性危险情况,提前制定相应的措施方案,避免给工程造成不必要的损失。(二)区域气象条件。为确保土坝施工的顺利进行,有关的部门对施工区域的气象条件也应做好提前观测准备,分析该区域的气候条件和降水情况,以保证施工期间不受恶劣的环境因素破坏。土坝施工多选择在春秋两季,一方面土壤中所含水分不多,另一方面春秋季节气候稳定,有利于施工。为不影响施工进度,应对施工区域的气候情况进行长期的观测。

二、土坝设计施工技术处理要点

(一)坝基的处理。在处理坝基上,防止渗透作为首要原则,在土坝施工前,要对周围的树枝树叶等杂物进行彻底清理,对劣质土壤进行清除,若坝基基础不牢固,应进行土壤改良,去除软土,保证土壤的坚实稳固。对于坝基防渗可采用黏土栽水槽,不仅施工方便且使坝坡稳固,水槽底宽一般大于等于3m。(二)土坝黏土料场的选用。为保证土坝的总体质量及使用性能,在雨季来临之前,对料场做好防水排水的准备措施,以满足对坝用料的使用要求。坝体用料多选用地质均匀的黏土料,黏土料要贮量集中,要留有一定的备料,以保证不时之需。在气候寒冷的施工地区,可用干枯树枝来保护土料,将其覆盖,以便来年继续使用。(三)筑坝技术。在水利工程筑坝中,应选择在少雨的环境中进行,控制好黏土料的质量,在筑坝过程中严禁使用水分过高的材料用于坝体中,因为粘土土料若含水量偏高,会影响其抗剪强度,导致土坝施工过程中容易产生孔隙压力,进而影响坝体的稳定性。若粘土土料含水量大,将会给碾压程度造成困难,从而加大了坝体的渗透隐患。为了坝体顺利施工,应时刻关注施工区域的天气情况,做好防水准备。(四)坝体结构。根据当地的地质情况和交通环境等因素考虑,建坝顶材料厚度应在0.2m,坝顶应向下游侧倾斜3%,上游宜设立防浪墙,高度在1.2m左右,墙体可用混凝土浇筑,墙体与坝体之间要连接紧密,防止渗透。(五)坝型。碾压式土石坝是碾压式土石坝和碾压式堆石坝的统称,主要可分为:均质坝、组合式土坝以及组合式土石坝等。水中填土坝最为常见,其一般采用均质坝,用料多,造价高,但是适用性强。影响土坝坝型的因素有很多,其中最主要的便是筑坝区域的地质情况以及筑坝材料,除了腐殖质太多劣质土地不适合以外,其他土地经稍微改良处理均可使用。除此以外,气候条件、施工条件等各个因素均会影响坝型的选择。

三、土坝设计施工实例分析研究

(一)施工取料。四川将乐高唐水电站位于将乐县高塘镇上游,以发电为主,组成部分分为左、右岸挡水坝以及开关站等,始建于2005年,历时2年完成。初征求设计单位意见后,采用外购方式,对土质中杂物进行清除,土坝施工取料时使用黏土,并交由监理进行审查,确认土料符合标准方可使用。(二)土料实验。在土坝施工前,需对取土场的土料进行击实试验,在监理的监督下,得到土料最佳含水量和最大密度后,方可对土料进行确定使用。(三)施工。1.施工前准备利用工程仪器,如水准仪全站仪对坝基范围进行试验采样,对采样地进行立杆标记,由测量人员提供样单。首先在建筑之前,应严格按照设计要求对坝基范围内的覆盖层进行彻底的清除工作,可用工程机械由左到右的顺序进行,如遇机械处理不了的地方,应及时安排人工处理方法进行清除,进而保证施工期间坝基土质坚实。2.施工期间注意事项在基础挖掘结束后,应对施工前的基础进行压实工作,可采用18t的振动式压路机,在机械行走期间开动振动碾,按曲线路线行驶,使每处碾压遍数达五遍以上,在对坝基进行预埋仪器时,按土坝基础来进行,分别埋在土坝左右两侧,左侧为0+131,右侧为0+203,然后采用人工堆砌方式堆筑排水棱体石块,使每块棱体之间紧密无缝隙,厚度小于1m。砂碎石施工时,不可有垂直相接之处,从外部采购石料,将细碎石铺洒在其表面,待堆砌完成后,在其内侧包上工布,由工作人员组织人力来完成铺摊工作,保证间隔时间短,如无法进行,可用塑料膜覆盖其表面,避免阳光照射,起到保护的作用。黏土填筑时,应严格按照工艺流程进行,首先选择土料厂,再对涂料进行采样实验,向监理申报等待审批,然后再进行填筑工艺性的实验,继而将实验的数据结果进行归纳整理,报告监理待审批。3.施工后期土坝处理购置填筑时所需要的用料,再进行碾压工作。在坝顶进行施工时,施工顺序为先浇筑防浪墙,再浇筑排水沟,然后浇筑混凝土路面,完成后再进行草皮护坡,在种植皮草前应对浇筑素混凝土方格网以及素混凝土进行镶边工作。用人工方式对基础进行开挖,用自卸车将工程用料卸至坝顶,再用人工进行挑运到仓面,在浇筑一周后,可展开回填工作。总而言之,水利工程是我国农业发展的保障,也是促进社会进步的一项重要工程。土坝的历史可以追溯到很久,建筑工人也有了丰富的经验,如今土坝建筑技术日益完善,从选址到施工都有着严格的施工流程,为我国农业发展做出了重要的贡献,利国利民。

作者:范永林 单位:黑龙江省大庆市肇州县朝阳沟镇政府

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