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水利工程土方填筑工艺较为复杂,涉及单元划分、测量放线、软土清理、摊铺填料、碾压夯实、抽样检验等。在施工过程中若材料质量不达标、技术操作不规范、施工监测不到位等,均可能造成质量缺陷及安全隐患,严重影响了水利工程的使用寿命。为避免上述问题,水利工程施工环节应加大对土方填筑的重视力度,做好准备、严把标准、规范操作、防微杜渐,从而保障水利工程项目安全、可靠、稳定运行。
1.某水坝工程概况
某水坝工程位于本市河流上游,主要用于拦砂蓄水,其包括拦砂坝和潜坝两大部分,如图1所示。上述水坝施工过程中严格依照国家标准编制施工技术方案,根据“定位放线—清方削坡—备料—基槽开挖—清基—坝基施工—坝体施工—养护”这一关键流程开展施工,安全效益和经济效益显著。
2.水利工程土方填筑施工的基本原则及施工工艺
2.1基本原则
所谓土方填筑就是指在自然地面上铺散外运来的建筑物料,通过压实等一系列的处理最终实现高度的增加,土方填筑在施工的过程中应遵循以下基本原则。
（1）土层均匀原则。想要切实保障水利工程整体质量,需要使各土层土方填筑质量均匀,对此,实践工作中应当借助于人工与机械操作方式严把各段土方填筑质量。具体而言,一是纵向施工开展实际作业,各段土方含多层土层,而在对其加以分段处理过程中,需使土层高度一致；二是实际作业时针对土方分段所形成的高度差,需尽可能控制其坡度（一般不高于35°）,保障土层均衡效果,并且还需科学控制土层厚度；三是以机械为主、人工为辅落实土方填筑,落实好压实、整平、强度夯实。
（2）挖填结合原则。结合相应施工标准要求,实践作业时应切实把握好土方平衡,特别是针对需要的土方量以及填筑的总量等要加以全面考虑。具体操作环节需要关注到填筑材料的选取,既要对现有土料加以妥善利用,同时也要注意加强统筹规划,兼顾质量、进度、成本等方面因素。实际开挖时需要对土方回填加以有效管理,分段回填并加以科学规划,实现挖填结合。
（3）就近取材原则。水利工程本身具有系统复杂性特点,而作为这其中一道基础性工序,土方填筑实践作业时应尽量避免增添项目施工负担,特别是强调技术落实的便利程度,因此实际施工过程当中往往要遵循就近取材的基本原则。一般而言,水利工程施工作业场地大多固定且偏僻,需要相关负责人员对其环境条件加以全面调研,科学选定供料场高程、位置,从而妥善落实就近取材,图1某水坝工程概况保障水利工程施工质量与效率并节约成本。
2.2施工工艺
研究过程中主要借鉴该水坝施工中的关键工艺和技术操作,分析水利工程土方填筑环节中的注意事项,具体内容如下。
（1）基槽挖方。该水利工程采用机械开挖方式。首先对基槽施工段进行划分,依照水域内施工环境合理设定相应操作区域；其次,对上述区域进行测量放线,确定基槽挖方的起始点和终止点、基槽挖方的中线及边线,依照放线设定桩标,确定挖方数据；再次,依照桩标上的各项标注进行基槽挖方施工,通过挖掘机反铲开挖,将多余土运输到挖方区域外集中处理；最后,人工配合挖掘机对基槽挖方进行处理,及时清理基槽挖方内的散落土体,在基槽挖方过程中设置排水沟、集水坑等,实施拦沙坝的排水施工。
（2）地基处理。该水利工程中全面清理基槽周围的耕土、腐殖土、杂草、树木、树根、软弱土层、洞穴等,依照要求对地基进行平整、压实。软土层处理过程中按要求换土回填,保证在平整压实后地基不出现陡坡,岸坝不呈阶梯形,提升了坝体的整体质量,延长了其使用寿命。
（3）碎石垫层施工。该水利工程垫层施工的过程中依照设计要求对拦沙坝的碎石层进行合理构建,确定碎石垫层厚度,使用打夯机将碎石打入到基土中,提升拦沙坝稳定性,增加拦沙坝基底摩擦系数。常规碎石垫层铺设过程中主要选取坝顶溢流技术,从坝顶倾倒碎石后平整,进行夯实。
（4）坝体施工。该水利工程坝体施工时首先设置好测量放线,对基准点和皮数杆进行设定,确定水域拦沙坝的构建指标及坡度；其次,弹好轴线、边线、溢流口和其他尺寸位置线,并复核标高；再次,使用垂直运输、水平运输、坝体砌筑和料石安装等小型机械对块石进行放置,依照拦沙坝设计图纸构建坝体；最后,选取合理砂浆混合比,将砂浆搅拌均匀后灌注到块石上,压实,平整。
（5）清理修复。对坝体周围废料进行清理,实施针对性保护。定期检查伸缩缝、沉降缝等,一旦发现水域拦沙坝出现上述问题要及时进行缝隙修复,对缝隙进行二次泥浆灌注、压实和平整,最大限度降低水域拦沙坝伸缩缝、沉降缝等的影响。出现冲击坝体损伤时可以适当选取加筋混凝土,在拦沙坝坝体上设置肋板,对其进行混凝土加固。上述修复过程中人员需要严格控制混凝土的强度等级以及钢筋的直径,依照拦沙坝损伤状况实施针对性调整,以提高肋板的防冲能力。
3.土方填筑中的注意事项
3.1准备环节
水利工程土方填筑过程中应加大对准备工作的重视力度,按照土方开采、装料、运输、卸料、铺散、压实等环节的工艺需求,进行划分、设计和检查,如图2所示。上述过程中首先要明确技术人员、施工人员、管理人员及监督人员工作职责；其次,要按照水利工程标准及要求明确施工工序,编制施工技术方案,确定施工的关键环节及注意事项,做好进场前的管控,即：
（1）料场规划。应从空间、时间、数量三要素出发,进行料场位置的选择、料场空间的规划、运输路径的设置等,以保证低成本开采、装料及运输。同时,还要严格控制材料质量,避免由土石料不达标、开采不规范等引起的安全质量缺陷。
（2）现场清理。为进一步提升水利工程土方填筑效果,在施工前应进行填土清理,将表面浮土、杂物垃圾等清扫干净。要对施工过程中可能产生的废料、垃圾等进行规划,实现集中排放,避免影响土方填筑施工质量。
（3）材料检查。要对进场前的装置设备、土石料等进行审查,确认厂家资质是否达标、材料质量是否合格、材料证书是否齐全等。同时,土石料进场时及使用前均需进行材质检验,确定达标后方可使用到水利工程施工中。
3.2关键操作
按照某水坝施工情况,在土方填筑过程中应严格控制测量放样、平整压实、摊铺夯实及削坡整型环节的施工操作,即：
（1）测量放样。对照设计图纸检查位置坐标是否准确、施工距离是否标准。确定无误后,根据水准点进行打桩,间距一般为30m,可根据实际情况适当调整,并使用白灰按桩放线,明确填筑区。该过程禁止人员随意走动,避免踩踏边线,影响土方填筑效果。
（2）平整压实。一般土方填筑过程中杂物清理完毕后,人工平整即可。但某水坝施工时大多为软土基层。为保证土方填筑的稳定性,该工程采用采样机对清理完毕后的中间土层进行平整压实,两端铺振动板配合人工压实。
（3）填料摊铺。土方填筑时应重点关注摊铺过程,对照工艺指标,规范施工操作。1）土石料检验合格开始回填时,一般采用机械摊铺配合人工作业形式。回填过程中要在测量放样边线基础上超填10cm-30cm,达到指定高程后应削坡至断面；2）摊铺过程中可使用推土机,由低向高,逐层摊铺,每一层土石料厚度＜30cm,可根据情况进行调整。
（4）夯实碾压。每一层摊铺完毕后,均要使用机械压实。为避免用力过大造成土体沉降,可采用小型蛙式夯实机,多回数夯压,如表1所示。每一回夯实碾压过程中均需要注意间距,按照前进后退错距的方式交叉作业,保证两侧搭接长度＞0.3m。而在边界夯实碾压时应控制搭接长度＞0.5m。整个过程必须连续进行,且根据湿度情况适当在平面洒水,以保证回填层的可靠性和稳定性。
（5）削坡整型。该环节主要是对填筑边坡进行处理,在初次平整后应挂线对边坡进行约束。土石料填筑完毕后,通过人工方式对边坡进行修整,调整其标高、尺寸、坡面平整度等。
4.土体填筑的质量控制
水利工程土体填筑施工操作较为复杂,在处理的过程中必须做好前期准备、强化现场管理、开展运维管控,这样才能够从根本上改善水利工程的安全性能和使用效益。
（1）前期准备。要对水利工程土地填筑需求进行全方位分析,包括设计方案分析、现场观察检测等,从历史数据及实地检测结果两部分出发,全面把握施工要点及技术方案,这样才能够保证土体填筑的科学性、高效性和可靠性。而在水利工程土体填筑施工方案设计时,应注意针对现场条件选择对应处理方案,对比各摊铺操作、压实机械的适用性、可操作性、经济性等,切合实际、因地制宜,形成最佳施工方案。
（2）现场管理。要按照水利工程土体填筑的施工标准和技术规范做好质量管理,由专业监督管理人员开展现场管控,对重点工程、隐蔽工程等环节施工质量进行监测,保证其严格依照技术标准开展。同时,还要做好现场数据的自动记录,尤其是在碾压作业环节,应对土石料情况、碾压机械类型、重复碾压间距、碾压次数的关键参数进行实时记录追踪,从而为后续质检和管理提供有效参考依据。
（3）质量检测。水利工程坡面、坝体等容易出现由积水、冲刷等导致的渗透、开裂、坍塌等问题。为此,必须要在土体填筑过程中做好质量检测,通过检查填筑料强度、碾压过程中湿度控制等,避免以次充好、粗制滥造等问题。同时,还要在施工环节进行取样检测,通过工程仪器（水准仪、经纬仪等）测定工程参数是否达标。并按要求填写清楚《填方质量验收通知单》,做好填筑位置、填筑尺寸、填筑标高等的追踪记录,为验收管理提供参考依据。
5.总结
水利工程土方填筑过程中应从准备环节、施工环节和质量控制等环节出发,做好施工技术规范和施工操作检验,保证人员能够在工程标准基础上高质量、高效益地完成土方填筑工作任务。同时,要针对具体的项目因地制宜,对土方填筑环节的施工指标进行调整,以确保土方填筑质量与工程实际相契合,从根本上改善水利工程的安全性、可靠性和稳定性。
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作者:赖舒静 单位:广州市增城区水务建设管理所