土石坝和围堰在水利工程中的应用分析

　　水利工程建设意义重大,与人们生活、国家经济发展密切相关,由于对其质量要求越来越高,加大了施工难度.建筑物的建设应避开水,在干燥的环境中施工,否则其稳定性极易被破坏.围堰则是在水利工程中修建的临时围护结构,主要起挡水截水的作用,是现代化水利施工中不可缺少的一部分.土石坝是由土粒、石料经多种方法堆砌成的挡水坝,在挡水、蓄水和泄洪方面发挥着重要作用.鉴于二者的重要性,在施工中需不断完善其施工技术,按照规定进行每一步操作,以保证水利工程顺利完成.

　　1 土石坝在水利工程中的应用分析

　　1. 1 分类

　　从当前现状来看,土石坝主要包括粘土心墙坝、土工膜防渗土石坝、沥青混凝土堆石坝、混凝土面板堆石坝、定向爆破堆石坝等几种.

　　土石坝和堆石坝的界限并不是很明显,加上近些年来的改进应用,二者的差别更小,所以堆石坝也应纳入土石坝的范围.

　　1. 2 优点和缺点

　　土石坝有很久的应用历史,获取原材料比较方便,常常是就地采取石材、土料进行堆筑.除了对原材料要求不高,其修建时也无需过多的钢材木材,节约了运输成本.结构简单、工序少,施工较容易,扩建和维修时难度较小.由于土石坝自身主要是土石散粒体,适应力强,对地基也没有过高的要求.

　　其不足之处在于,土石堆筑成的土石坝由于缺少黏性,彼此间的粘聚力较小,所以坚固性也相对不足.一旦遇到大的洪涝灾害,极易被冲垮.在外界温度的影响下,其黏性很容易减弱,在雨水的长期冲刷下,土石易形成淤泥,难以清理.其自身结构性质决定了其不能溢流,很难起到好的导流效果.施工中受气候等自然条件影响较大,容易延误工期,而且要经常维护,管理费用较多.

　　1. 3 土石坝施工的技术要点

　　( 1) 合理布置料场.施工材料是施工的物质基础,复检合格进场后需在料场保管养护,所以必须合理地布置料场.料场工作与施工质量、进度及施工成本密切相关,可见其重要性.首先要根据工程规模适当选择料场的大小和位置,接着要了解所需材料的用量、产状等基本信息,然后进行科学规划.实际中要根据具体情况对细节做出相应的调整,但前提是要保证材料存储量可以满足施工需要,尽量不要出现材料短缺的情况,否则极易延误工期.

　　( 2) 土石料的加工.从其自身特点可知,土石料黏性差,颗粒小,对水的依赖性何强.所以要严格控制土石料的含水量,合格的含水量与最佳值的偏差不得超过2%.常用的控制含水量的方法有自然蒸发、翻晒等多种.一旦石料中的含水量不足,低于需求量,应当适当地予以添加.可通过开挖、运输中加水的方式实现.现代化水利工程多实现了机械化、自动化施工,石料的开挖、装卸均依赖机械完成.在高土石坝中体现的最为明显,由于施工困难,需要应用大型的现代化施工机械,有效提高了作业效率,而且技术含量的增加对施工质量也极为有利.

　　( 3) 坝基与岸坡处理.对坝基、地基和岸坡进行清理时,应将坝基、地基和岸坡上面的乱石、余土和草木等杂物全部清除干净,并认真做好地道、洞穴和泉眼的处理.清理坡面及局部松散浮渣,在粘上心墙范围内回填低标号混凝土,坝体的低洼部位填新鲜石渣,将洼地、水塘、深槽等部位清理干净,并回填压实,碾压整个土质坝基填筑,达到足够的夯实程度.

　　( 4) 压实土料.土石坝施工质量的好坏在于土石料是否压实.土料的摩擦力、粘结力和防渗性能都影响着土石坝的稳定性,都是随土料密实度的增加而提高.土料压实特性与土料颗粒情况、含水量大小以及压实功能等有着密切关系,土料的含水量影响着压实效果,土料颗粒愈细,空隙比就愈大,含水量矿物分散度越大,压实难度就越大.非粘性土的摩擦力大,粘结力小,压缩性较小,透水性大,很容易排水,压缩过程快,能很快达到压实.

　　2 围堰在水利工程施工中的应用分析

　　2. 1 围堰施工原则

　　围堰在水利工程施工中较为常见,随着人们对其质量要求的提升,其施工难度也有所增加.为取得较好的质量,在施工中应遵循一定的原则.首先围堰要构筑稳定,只有牢固性有保证,才能发挥其挡水功能,为施工提供有利的条件.注意不得出现坍塌沉降、渗漏锈蚀等情况,否则会影响到后续工作.其次围堰施工要具有简单性和科学性.

　　围堰是一种临时围护结构,最终还要拆除,所以在设计时要施工不能太过复杂,但又要科学设计,保持其高质量.经济性原则也是应该遵守的,围堰需要花费很大成本,且其质量直接关系到最终的经济利益.所以在选择材料、设备时要尽量选择优质材料,否则质量没有保证,需要频繁维修,将增加成本.

　　2. 2 实例分析

　　某桥梁工程 C 段横跨河流,长 3520m,主桥宽 34m,分幅建造,左右幅桥均采用( 3. 5 +13. 5 +3. 5 +13. 5) m 的连续箱梁.施工场地的地表水系多依赖此河流补给,其水位埋深正常情况下在 2m-10. 6m 之间,高程为 8. 5m-16. 8m.从地质河流方面来看,此河段的汛期为 5-8 月份,通航水位的最高、最低值相差近 6m,流速最大时为 0. 3m/s.经商榷,在承台施工时使用钢围堰法.

　　2. 3 关键点

　　抽水之前,支撑系统必须同时顶紧,否则会影响施工质量.如此工程有 5 层支撑系统,若其中一层的围囹与钢板桩之间有 5cm 的间隙,当抽水至地 3 层支撑系统下 0. 5m 时,钢板会发生较大的变形.一旦应力超过 210MPa,整个结构都有可能坍塌.而在实际施工中,围囹和钢板桩很难紧贴不出现缝隙,所以为保证支撑系统能够充分参与受力,提高钢围堰结构的安全性,必须将全部支撑系统水下顶紧.

　　在钢板插打之前,应做好承台位置的河床清淤工作,因为钢围堰施工时间较长,在河水的冲刷下,外侧河床可能有大量的淤泥堆积,应充分了解淤积程度,并将之清除.

　　3 结束语

　　从上述分析中可知,水利工程建设具有一定的难度,作为其中的重要组成部分,围堰起着挡水、拦水等作用,不容忽视.土石坝作为一种常见的大坝形式,也发挥着重要作用,在实际施工中,应加强对两者施工技术的研究,以提高施工质量.

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