摘要：土石坝是现今我国水利工程建设的基础工程，在实际建设当中，有较多因素制约着土石坝施工质量。在本文中，将就土石坝建设中部分重要环节进行一定的探讨。
关键词：土石坝；建设；探讨
1 引言
近年来，我国的水利基础工程事业获得了蓬勃的发展，更多的水利基础设施工程得到了建设。其中，水库工程的土石坝是一项重要水利基础设施，在实际施工中，做好关键环节把握，才能保障建设质量。
（粘土心墙堆石坝施工）
2 土石坝建设中部分环节的探讨
2.1基础处理
土石坝坝底面积大，坝基应力较小，坝体有一定的适应变形的能力。对地基的要求是：有足够的抗剪强度，使坝体维持稳定；有足够的承载力，使坝体不致于产生很大的沉陷或不均匀陷沉陷；透水性小，使水库漏水少，不不致于发生渗透破坏。土坝对基础的要求稍低些，堆石坝一般应建在岩基或压缩性较小的砂砾石地基上。
2.1.1砂卵石地基处理
土石坝建于砂卵石地基上，对砂卵石地基的处理，主要要解决渗流控制问题。处理的主要措施有垂直防渗措施、水平防渗措施和下游排水设施及盖重等。垂直防渗措施可有效地截断坝基渗流，在条件许可和较经济合理时，应优先采用。垂直防渗设施包括：粘土截水墙、混泥土防渗墙和帷幕灌浆。目前高压喷射灌浆技术已得到很广泛的应用，该项技术施工效率较高，形成的防板渗墙效果也较好。
2.1.2软土地基处理
①淤泥层地基处理。当淤泥分布少、埋深不大，应全部清除；当淤泥分布广、埋深较大时，可采用压重法或设置砂井进行排水固结。
②细砂地基处理。均匀饱和细砂地基在地震或其它荷载作用下易发生液化。当厚度不大时，可考虑挖除。当砂层较厚时，可用上下游截水墙或板桩加以封闭，目前多用振冲器法加固，效果较好。
③软粘土地基处理。软粘土层较薄时，可挖除。当土层较厚时，可用换砂法，振冲器法或在坝基中设排水砂井使软土固结，提高承载力。
2.2 坝体反滤层
坝体反滤层在设置上必须满足下列条件：
①反滤层的透水性应大于被保护土，能畅通地排除渗水。
②反滤层每一层自身不发生渗透变形，粒径较小的一层不应穿过粒径较大一层颗粒间的孔隙。
③被保护土的颗粒不应穿过反滤层而被带走。
④特小颗粒允许通过反滤层的孔隙，但不能堵塞反滤层，也不得破坏原土料的结构。
⑤在防渗体下游铺设反滤层时，还应满足在防渗体出现裂缝的情况下，土颗粒不会被带出反滤层，能使裂缝自行愈合。
反滤层分为保护非粘性土的反滤层和保护粘性土的反滤层两种。反滤层每层厚度、应根据材料的级配、层位、重要性及施工条件等因素确定。在实际工程中，能采用级配相适宜的天然砂砾料作为反滤料，使其更为经济。
2.3施工中压实指标控制
在土石坝防渗体压实控制当中，压实度是其中的主要指标。在规范要求中，其表明1、2级坝压实度需要控制在98-100%之间，3级及以下中低坝需要控制在96-98%之间。而在实际工程建设当中，却经常出现压实度在100%以上的情况。从表面看来，压实度在100%以上该种情况较为正常。但对于土石坝来说，其通常都具有着较大的土方量，且料场不处在一处，即使同一个料场，相关土料在形成当中因不同阶段沉积物质成分、颜色以及颗粒大小方面差异情况的存在，都使得不位置的土料在物质组成方面存在着一定的差异，且将根据矿物成分容重不同具有不同的干密度。在实际工作当中以击实试验对其最大干密度进行确定时，则需要在不同深度、不同部位取样，而即使是同一料场、同一深度以及部位的土样干密度，在实际检测当中也将存在一定的离散性。
在土石坝防渗体土料填筑过程中，由于料场土质不均匀，分布无规律，控制土性复杂、压实性能变化较大的细粒土填筑质量，便成为土石坝填筑过程中质量控制的重点和难点。在很大程度上对工程建设进度产生直接的影响。
对于质量控制这项工作来说，其是实现工程质量保证的一项重要措施，加强质量管理更是具体施工中的一项重点工作，而施工当中所开展的碾压试验，对碾压方式、摊铺厚度、碾压遍数、行走速度以及卸料方式等处理、施工参数的确定，也都是对工程质量保障的关键措施。
土石坝防渗体的压实度质量控制，常规的采用酒精燃烧法配合室内标准击实试验求出填土最大干密度和填土干密度，两者之比求得其压实度的试验方法，其试验时间长，现场操作不便，不能及时指导施工，无法满足现场施工要求。因此，不需测定含水量，运用土料碾压后环刀法测的湿密度与三点击实试验法所得的最大实密度之比求其压实度，指导现场施工、控制大坝土料填筑质量，判断压实度是否满足设计要求的检测方法，便成为现场防渗体质量控制的重要方法。因其不需测定含水量，极大的缩短了试验时间，且用现场同一填土料进行击实，压实湿密度和击实湿密度土料相同，从而使压实度控制标准建立在同一土料基础上，确保了试验结果的准确性。
下面，就三点击实试验的原理，作一浅见阐述：
根据压实度定义推出：D=ρd/ρdmax=ρd（1+ωf）/ρdmax（1+ωf）=ρf/ρdmax（1+ωf）
式中：ρd——填土干密度
ρdmax——室内标准击实最大干密度
ρf——填土湿密度
ωf——填土含水量
三点击实试验法通过现场取样击实，实测出填土湿密度ρf，再引入参数Z（加水量与加水前湿土重的比值）用图解法或数解法求得变换后的标准击实最大湿密度ρdfmax（1+ωf），则压实度D=ρf/ρdfmax（1+ωf）可直接得出，勿需现场测定填土含水量和标准击实最大干密度。
2.2填土含水量与最优含水量的差值
填土含水量与最优含水量的差值ω差=ωop-ωf=Δ+Zm
式中：ωop——最优含水量
ωf——填土含水量
Δ——含水量偏差修正值
Zm——含水量偏差
Δ和Zm均可在三点击实控制图中查得或直接用数解法求得，由此可得出最优含水量与填土含水量的差值这一质量控制指标。
具体方法是待现场碾压完毕，用环刀法在测点检测填土湿密度ρf，同时在测点周围取土9kg，并将其均分为三份，做三点击实试验，并准备一张三点击实试验控制图备用。
第一份土样保持原含水量做标准击实得ρ1，并将该值标在控制图中横坐标为0的相应纵坐标点（1）上；
第二份土样加水60g（即Z=+2%），混合均匀进行击实，测得击实密度ρ2，标在控制图中斜线Z=+2%的相应纵坐标点2上，由2点引铅垂线与Z=0%的斜线相交，再由其交点引水平线与横坐标为+2的纵线相交，其交点为点（2）；
如果点（2）的纵坐标比点（1）的纵坐标大时，则将第三份土样加水120g（即Z=+4%），混合均匀进行击实，测得击实密度ρ3，标在控制图中斜线Z=+4%的相应纵坐标点3上，由3点引铅垂线与Z=0%的斜线相交，再由其交点引水平线与横坐标为+4的纵线相交，其交点为点（3），详见图3-1；
如果点（2）的纵坐标比点（1）的纵坐标小时，则将第三份土样减水60g（即Z=-2%），混合均匀进行击实，测得击实密度ρ3，标在控
制图中斜线Z=-2%的相应纵坐标点3上，由3点引铅垂线与Z=0%的斜线相交，再由其交点引水平线与横坐标为-2的纵线相交，其交点为点（3），详见图3-2；
三点击实试验的三个点，应分别分布在最大纵坐标附近。因此，加水或减水时，尽量使三个点间水平距离相等，以使作图简便，精度提高。
将以上的（1）、（2）、（3）点用求抛物线顶点的图解法求出抛物线的顶点（0），其纵坐标即为变换最大湿密度ρdfmax（1+ωf），横坐标为Zm，同时用内插法求得Δ值，即可确定压实度D=ρf/ρdfmax（1+ωf）及含水量偏差ωop-ωf=Δ+Zm，在试验过程中尽管有含水量损失，但（1）点的含水量ω（1）与填土含水量ωf仍很接近，故而ω差≈ωop-ω（1）=Δ+Zm，为了尽可能准确地反映ω差，在试验过程中必须尽可能快速，注意保持含水量不变。
为留作记录，事后烘干原土样，求得现场含水率ωf，则可得：
ρd=ρf/（1+ωf）；
ω差=ωop-ωf=Zm（1+ωf）；
ρdmax=（0）点纵坐标/（1+ωf）；
三点击实试验数解法
具体方法是先用环刀法检测测点填土湿密度ρf，再在测点周围取9kg土样，均分为三份，用前述方法做击实试验，测得其击实湿密度分别为ρ1、ρ2、ρ3，分别除以（1+Z），即得出其变换湿密度分别为ρ1＇、ρ2＇、ρ3＇，以变换湿密度ρ＇为纵坐标，加水率Z（以加水前湿土质量百分数表示）为横坐标，绘制ρ＇～Z关系曲线，见图4-1。其变换湿密度ρ1＇、ρ2＇、ρ3＇对应的坐标点分别为A、B、C，则通过A、B、C三点的抛物线峰点M（ρm，Zm）为：
ρm=ρ1＇+（4YB-YC）2/8（2YB-YC），Zm=（4YB-YC）/（2YB-YC）
其中YB=ρ2＇-ρ1＇，YC=ρ3＇-ρ1＇，ρm即为变换最大湿密度；则压实度D=ρf/ρm；式中Z m即为最优含水率与填土含水率的差值，其正值表示填土含水量偏低，反之表示填土含水量偏高，由于含水量偏差修正值Δ对含水量差值影响甚微，故而在现场检测时一般不予考虑，仅在记录中将其计算在内。
同样，为留作记录，事后烘干原土样求得现场含水率ωf，则可得：
ρd=ρf/（1+ωf）；
ω差=ωop-ωf=Zm（1+ωf）；
ρdmax=ρm /（1+ωf）；
在现场大坝土料填筑质量控制中，我们一般还是采用碾压前的松土做三点击实试验，因无论用碾压前的土料还是碾压后的土料进行击实试验，都不影响其试验精度。利用三点击实试验进行质量控制，真实可靠，能客观反映土料的压实程度，试验精度和速度均能满足施工要求，利于土料填筑的流水作业。
2.3 土石坝沉降
在施工当中，土石坝沉降是一项较为正常、且不可避免的问题。为了避免因沉降的存在使坝顶出现同设计高程相比较低的情况，即需要在施工当中做好沉降值的预留。根据工程特点，需要在设计环节中统一做好坝体沉降问题的考虑，有观点认为，大坝填筑期长短将影响到大坝的具体沉降量，在施工中应考虑其因素。而在现今工作当中，项目在经过公开招标时，都具有明确的工期，在技施设计中，其也经过了一定的组织设计，除特殊原因外，合同工期同实际工期并不会发生较大的变化，基于此点，则需要在技施设计当中做好坝体沉降问题的考虑。
3 结束语
土石坝是我国现阶段水利工程的重点建设工程。在上文中，我们对土石坝建设中几个问题进行了一定的研究，在实际工程建设中，需要能够做好重点问题把握，以科学技术的应用保障工程建设质量。
参考文献
[1]任德林、张志军.水工建筑物.河海大学出版社.
论文作者:陈云
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/21
标签：含水量论文; 土石论文; 密度论文; 纵坐标论文; 压实论文; 填土论文; 地基论文; 《防护工程》2017年第12期论文;