关于水利工程土坝施工设计探究

'关于水利工程土坝施工设计探究　　摘要：水利工程是一项利国利民的工程，其重要性不言而喻。在水利工程建设中，土坝是不可或缺的重要组成部分之一，其质量优劣直接关系到工程投入使用后的整体效果。为此，必须做好土坝的设计和施工工作，以此来确保土坝的质量。基于此点，本文依托某工程实例，从土坝施工导流方案设计、围堰尺寸、型式及布置方式以及土坝施工技术要点等几个方面对水利工程土坝施工设计展开研究。关键词：水利工程；水库；土坝；施工导流；施工方法土坝具体是指利用当地的土料、砂砾、石渣卵石等筑成的坝，它是一种十分古老的挡水建筑物，也被称之为土石坝。土坝筑坝所用的材料全部取自于当地，为当地材料坝，其相对于混凝土重力坝，施工期间坝体不能过水，因此导流风险较大，因此充分研究并确定导流方案具有重要意义：土坝所需材料用量较大，对其进行合理的施工组织设计能有效的节省工程投资，并加快工程进度，借此本文就水利工程土坝施工设计展开研究。一、工程概述6 本文所选取的工程实例地处我国粤东地区，大坝采用均质土坝，坝轴线方位角NE0.8°，坝顶高程165.0m，防浪墙高程166.0m。河床建基面最低高程为99.0m，最大坝高66.0m，坝顶宽度6m，坝轴线长170.4m。泄洪隧洞布置在左岸，由进口段、隧洞段、出口段、消能防冲段等四部分组成，全长586.5m，洞径D=5.0m。泄洪洞进口底高程105.0m，出口底高程104.0m，进口设进水塔及平板工作闸门，出口设弧形工作闸门进行控泄。二、水利工程土坝施工导流方案设计1.导流标准本工程为Ⅲ等工程，主要建筑物为3级，相应导流建筑物为5级，选定导流设计洪水标准为5年一遇。选择11月～次年4月作为本工程的导流时段。相应导流流量为93.95m3/s。2.导流方案土石坝施工导流一般采用隧洞导流方式，本工程泄洪洞进出口满足导流要求，导流隧洞可结合左岸的泄洪洞布置，泄洪隧洞布置在左岸，由进口段、隧洞段、出口段、消能防冲段等四部分组成，全长586.5m，洞径D=5.0m。泄洪洞进口底高程105.0m，出口底高程104.0m，进口设进水塔及平板工作闸门，出口设弧形工作闸门进行控泄。三、围堰尺寸、型式及布置方式1.上游围堰上游围堰利用土坝上游挡土墙提前修建挡水。6 2.下游围堰下游围堰位于坝轴线下游约200m处，采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程102.47m，堰前水位101.97m，堰顶长度32m，堰顶宽5m；最大堰高3.5m，粘土心墙边坡为1：0.1；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0，采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。3.围堰布置在进行上、下游围堰布置时，应当充分考虑两者与隧洞进、出口的距离以及冲刷等因素，并充分利用永久建筑提前修建作为施工期挡水围堰，节约工程量。四、施工期度汛对于土石坝，当施工期坝体临时拦洪库容小于0.1×108m3时，度汛洪水重现期为20～50年，拦洪库容为0.1×108m3～1×108m3时，度汛洪水重现期为50～100年。结合施工进度安排，第一个枯水期大坝浇筑至135m高程，根据调洪计算结果，此时大坝拦洪库容小于0.1×108m3，故本工程相应的施工临时度汛标准采用全年P=5%洪水，相应流量为192.44m3/s。第一个枯水期结束，坝体已填筑至135m高程，超过20年一遇（Q=192.44m3/s）洪水位116.12m高程约18.88m。汛期渡汛以坝体挡水，泄洪洞泄流渡汛。五、施工道路布置6 场内交通公路以对外交通场内段为主线进行规划布置，并以便利施工、避免干扰、一路多用为原则。工程总体布置设计中，主要考虑布置上坝公路、分层开挖公路、进基坑公路。其中上坝公路布置在左岸，宽5m，长度为0.4km，沥青混凝土路面。左岸130m高程已有公路通至坝址，主要是承担大坝左岸开挖、以及部分坝体填筑料运输等任务；右岸分层开挖公路高程分别为130m和150m，主要是承担大坝右岸开挖任务，总计长度为1.0km，路面宽度6m，泥结石路面；由于永久库库周道路通过坝顶与上坝公路连接，在大坝施工期间大坝上游村庄村民才出行受阻，因此在大坝右岸新建一条临时公路连接库周公路路与右岸分层开挖公路，长度为0.3km，路面宽度6m，泥结石路面；进基坑公路布置在左岸，长度为0.4km，路面宽度6m，泥结石路面；另外隧道进口以及其他局部地方还需修建临时施工公路，长约0.5km，路面宽度6m，泥结石路面。五、水利工程土坝的施工技术要点1.碾压试验。对土方进行压实处理是确保土坝施工质量的关键环节，碾压试验则是为了核实土料设计标准是否合理，若是试验过程中土料出现异常情况，应当分析查找原因，必要时应当进行二次碾压试验，以便对施工碾压参数进行修正。6 2.坝基开挖。在进行填筑施工之前，应当先做好测量放样工作，绘制出地形断面图，并在坝基坡脚线和中线位置处每间隔20m左右设置一根控制桩，然后再将坝基内的杂物清除干净。此外，还应在坝轴线的上游挖一截渗槽至粘土层面以下1m，底宽为4m，其主要作用是施工初期排水。3.坝料开采及运输。先划定土料场的开采区界线，并设置界标，随后按照技术要求对场地进行清理；开采时应当在料场对上坝土料的含水量进行严格控制，当土料的天然含水量过大或是过小时，应采取加水或是翻晒的方式对含水量进行调整，直至符合设计要求为止；涂料运输可采用20t的自卸卡车，由指定路线将土料送至坝体填筑部位。4.粘土填筑。根据施工具体情况及工程进入要求，可采用分段法对土坝进行填筑施工，各段相邻作业面应保持均衡上升，当出现高差时，应以斜坡面进行连接，坡度应控制在1：3-1：5之间；可采用进占法对土料进行填筑，即卡车在指定位置卸料，推土机向前占平料，铺土厚度控制在35-40cm范围内，允许误差为5cm；随后用振动压路机对摊铺好的土料进行碾压，压实遍数可控制6-8遍左右，碾压完毕后应进行质量验收。6 5.护坡施工。上游护坡可以采取分层填筑，并用碾压机械压实，当坝体填土高度达到3-4m时，可作整坡压实和削坡处理，坡面验收合格后，便可进行衬护工作；下游护坡全部采用的是草皮护坡，本工程中使用的全部草皮均为业主方和设计单位认可的品种，在对草皮进行铺筑施工前，应先对边坡进行修整，随后在边坡上洒土，草皮铺好后要用力进行拍打，并进行洒水养护直至草皮成活。参考文献[1]李长江.田晓辉.张加强.关于水中填土坝设计施工和试验几个问题的探讨[J].黑龙江水利科技.2012（2）.[2]温高泵.温伟萍.百色水利枢纽碾压混凝土坝施工温控措施综述[A].中国水力发电工程学会2011年度学术年会论文集[C].2011（3）.[3]侯俊全.郝佳圣.飞来峡水利枢纽右岸主土坝坝基回填砂振冲加密施工[A].第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会[C].2011（6）.[4]张培文.陈祖煜.糯扎渡大坝设计边坡稳定的有限元分析[J].中国水利水电科学研究院学报.2009（3）.[5]吴树延.林琳.邢兰英.洪口碾压混凝土坝设计及主要技术研究与应用[A].福建省科协第六届学术年会分会场碾压混凝土及筑坝技术发展研讨会论文集[C].2010（6）.6'