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摘要：土石坝是水利水电工程建设中应用最为广泛的坝型之一，其具有材料易获取、施工操作简单、便于后续维护保养、对地基要求较低的优势。自二十世纪五十年代以来，土石坝施工技术高速发展，并促成一批高坝建设。文章以土石坝的特性为切入点，从坝体材料选择、土石料开采及加工、施工设备组织、坝体填筑与压实四个方面探究土石坝施工技术在水利水电工程中的应用方式，以供参考。
关键词：土石坝；施工技术；水路水电工程；应用
伴随着水利水电工程规模的扩大以及工程建造技术的日新月异，土石坝施工技术也获得了长足的发展，新材料的使用解决了土石坝坝体防渗性、强度不足的劣势，新设备及新工艺的引入大幅度缩短土石坝施工周期、提升施工质量与安全性。但在土石坝施工实践中，还需要加强对关键、特殊工序的质量管控与作业指导，避免因人为操作失误影响土石坝施工技术的应用效果，以此扩大土石坝施工技术的应用范围，促进其可持续发展。
一、水利水电工程中土石坝的特性
土石坝泛指由本地土料、石料、混合料等通过填筑、压实等形成的挡水坝，是一种历史悠久、工程经验丰富的水利水电工程大坝类型。根据坝体填筑材料可将土石坝分为土坝、堆石坝两类；按照施工方法可将土石坝划分为碾压式土石坝、定向爆破堆石坝等[1]。
在水利水电工程中，土石坝表现出较为明显的特性：①就近取材，材料易获取并且无需远距离运输，因此各类材料的使用价值较高、材料成本低廉，在坝体材料内添加外加剂还可以改善坝体材料的物理力学性能，使其满足挡水、防渗需求；②土石坝结构较为简单，其基本剖面形状一般为梯形或复式梯形，坝体不会产生水平方向上的整体滑动；③土石坝对地基的要求较低，主要原因在于土石坝坝体由分散的沙砾构成，具有良好的变形适应性能；④土石坝施工技术简单，对于机械设备的要求较低，便于施工且周期较短。
除上述优势之外，土石坝自身也存在着较大的劣势，如因坝体材料分散程度较大导致其抗渗性能、防冲刷性能不佳，且会在施工中出现不均匀沉降问题，为此需要注重防渗加固措施的应用，还需要控制碾压质量，预留一定的沉陷量。
二、土石坝施工技术在水利水电工程中的应用策略
（一）科学选择坝体材料
水利水电工程中土石料施工中的材料选择阶段需要综合考虑时间、空间、质量、料场储量等各类因素，根据土石坝类型选择适宜的材料才能够从源头上保证土石坝的质量特性。
首先，需要对料场各类材料的质量进行检测。粘性土料的质量检测需要采用钻探、坑探等方式取样；砾类土的质量检测需要以坑探取样为主；防渗料的质量检测尤为重要，需要对不同深度的防渗料含水量、透水率等进行检测与计算；堆石料的质量检测可通过洞探进行取样。
其次，在具体的坝体材料选择中，需要考虑各类材料的物理力学性能、质量特性等。如在选择防渗料时，需要保证其兼顾防渗性与施工性，一般情况下防渗料的透水系数应在110-5m/s以下，并且防渗料的天然含水量应当保持在最优含水量左右，才能够保证防渗料压实后能够满足土石坝坝体的承载力要求。在以堆石料、砂砾石等作为土石坝坝壳料时，需要考虑所选择的施工工艺，不仅需要满足强度要求，还应具有便于施工的特性。
（二）重视土石料开采及加工
土料开采及加工是水利水电工程土石坝施工工艺流程中的关键环节，可影响土石坝施工质量。建议从以下几个方入手高效率完成土石料开采及加工作业。其一，根据料场土层厚度选择土料开采方式。
如果料场土层较厚、层次较多并且各土层土质之间差异性较大，建议选择立采方式；如果料场土层较薄、土质的天然含水量略高于填筑含水量，宜采用平面开采方式。其二，土料开采后，需要检测其天然含水量并根据设计要求对其进行加工处理[2]。如果土料天然含水量略高于填筑含水量，则可通过自然蒸发、烘烤等方式降低其含水量；如果天然含水量略低，则可通过洒水的形式提升其含水量。其三，砾质土的处理以超径石处理为主，如果其超径石含量较低，则可简单处理后在填筑阶段对其进行进一步处理如果超径石含量较多，可通过筛分、高坡下料等方式使砾质土质量达到设计标准；如果砾质土用作反滤料、垫层料，则需要对其进行破碎处理。其四，在土石料开采中最好布置多工作面流水作业形式，以提升开采及加工效率。
（三）优化土石坝施工设备组织
土石坝坝体材料的开挖与运输是土石坝施工的关键工序，并且会在很大程度上影响坝体材料的上坝质量。在开挖运输中直接影响施工效率的因素即为机械设备的组合。首先，需要根据土石坝坝体结构的布置形式、坝体填筑的设计强度、坝体材料运输距离等选择机械性能佳的运输、填筑、压实设备；其次，施工机械设备应当具有安全性、可操作性，并且便于维修保养，能够在施工中保持良好的运行状态；再次，主导设备、辅助设备应当具有良好的适应性，既能够满足实际施工条件，又能够相互配合提升施工效率；最后，设备的选择需要保证技术性与经济性相统一，争取以较低的设备投入成本产生最大化的施工效益。
除此之外，需要根据土石料开采形式、地形地貌特点、施工难易程度等确定机械设备的组合形式。其一，如果土石料开采为立面开采，坝料运输距离低于10km，宜采用自卸车进行正向铲开挖。自卸车转弯灵活性较好、爬坡能力较强，适用于不同的地形。在布置上，可将自卸车停在挖掘机的一侧，采用循环贯出形式进行上料与运输；其二，如果坝料运输距离较短，且对开挖运输成本要求较为严格，可以采用胶带机运输形式，其相对于自卸车运输来说费用较低，并且可以实现坝体材料的直接上坝；其三，如果填筑方量较大、开挖与运输强度较高，可采用斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输的机械组合形式，可连续进行土石料的开挖、运输及上坝，机械化水平较高。
（四）提升土石坝坝体填筑及压实质量
水利水电工程中土石坝坝体填筑及压实施工一般采用分层施工法，在实际施工中需要保证各填筑层的厚度，可通过测量放线、设施标识等形式保证各填筑层厚度处于最大允许偏差范围之内。同时，各个填筑层对于材料有着不同的需求，如垫层要求粗粒径较小、粘性较强的土石料，防渗层则需要透水系数低、防渗及防冲刷效果较好的土石料，因此在实际施工中需要明确各填筑层的材料要求，避免因人为操作失误降低坝体强度与稳定性。此外，要处理好各个填筑层之间的衔接，选择合适的夯机提高土石料的密度，避免后续出现变形等质量缺陷。在压实阶段需要保证压实的方向平行于坝体轴线，按照相应的顺序进行碾压，避免漏压及过压，防止因碾压不均匀出现坝体渗水等质量问题。另外，应考虑气候条件对于填筑及压实施工的影响，尽量避开雨季施工，并采取洒水等措施避免土石料在高温条件下含水量极具降低，影响到坝体结构的强度与承载力。
三、结束语
土石坝是水利水电大坝工程建设中一种应用较为广泛、历史悠久且工艺较为成熟的坝体类型，其具有材料易获取及成本低、坝体结构简单、对地基要求较低、施工技术简单的优势。在水利水电工程建设实践中应用土石坝施工技术，首先需要根据施工要求、坝体设计强度等合理、科学地选择土石料。其次应采用合理的方式进行土石料的开采，保证土石料质与量达到施工需求。再次，应根据坝体结构布置形式、运输距离等组合土石料开挖及运输的机械设备。最后，采用科学施工工艺进行坝体填筑及压实施工，最大程度上保证土石坝施工质量。
参考文献：
[1]袁凤裕.水利水电工程中的土石坝施工技术研究[J].科技创新与应用，2021（11）：161-163.
[2]唐经华.浅析水利水电工程中的土石坝施工技术[J].人民黄河，2020，42（S2）：198-199.