第四章土石壩施工

1、學(xué)習(xí)本章的意義：水利水電工程中存在大量土工建筑物，土工建筑物對基礎(chǔ)的適應(yīng)性最大，通過本章學(xué)習(xí)，以最廣泛的土石壩為主要壩型，掌握碾壓式土石壩施工過程，理解施工機(jī)械聯(lián)合作業(yè)的流程。本章內(nèi)容：土石料場規(guī)劃、土石壩的綜合機(jī)械化施工、壩面作業(yè)的施工組織、土石壩施工的質(zhì)量控制、面板堆石壩施工工藝和施工特點(diǎn)、土石壩的冬雨季施工中技術(shù)措施。本章重點(diǎn)：土石壩料場規(guī)劃、土石壩施工挖、運(yùn)、填等各道工序的“一條龍”生產(chǎn)工藝流程、土石壩施工全過程的施工質(zhì)量檢查和控制。本章難點(diǎn)：土石壩工程料場的選擇；土石壩綜合機(jī)械化配套施工方案的確定；流水作業(yè)的工序組織；土料含水量的檢測；土料不同特性對施工組織的影響。第四章土石壩施工第

2、一節(jié)壩體材料與料場規(guī)劃第二節(jié)土石料的開挖與運(yùn)輸?shù)谌?jié)壩體填筑與壓實(shí)附：本章練習(xí)題第四章土石壩施工土石壩包括各種碾壓式土壩、堆石壩和土石混合壩，是一種充分利用當(dāng)?shù)夭牧系膲涡?。根?jù)施工方法的不同分為：干填碾壓、水中填土、水力沖填（包括水墜壩）和定向爆破修筑等。碾石式土石壩的施工包括準(zhǔn)備作業(yè)、基本作業(yè)、輔助作業(yè)和附加作業(yè)。準(zhǔn)備作業(yè)：三通一平，架設(shè)通訊線路，修建生產(chǎn)、生活、辦公用房、排水清基等?；咀鳂I(yè)：料場土石料開采，挖、裝、運(yùn)、卸和壩面鋪平、壓實(shí)、質(zhì)檢。輔助作業(yè)：清除施工場地及料場的覆蓋，從上壩土料中剔除超徑石塊、雜物，壩面排水、層間刨毛和加水等。附加作業(yè)：壩坡修整，鋪砌護(hù)面塊石及鋪植草皮等。第一

3、節(jié)壩體材料與料場規(guī)劃、土石壩筑壩材料及其要求在選壩階段應(yīng)從空間與時(shí)間、質(zhì)與量等方面進(jìn)行全面規(guī)劃。料場土料的儲量一般要求是設(shè)計(jì)工程量的1.52.0倍，并要求提供備用料場。粘性土料采用鉆探或坑探取樣。礫類土用坑探取樣，布孔間距50100m防滲料的勘探要仔細(xì)按深度查明天然含水量。堆石料的勘探可以采用鉆探及洞探。1防滲料防滲的土料最基本的要求：防滲性：滲透系數(shù)不大于Ix10-5cm/s時(shí)，一般即可滿足要求。施工性：土料的天然含水量在最優(yōu)含水量附近，無影響壓實(shí)的超徑材料，壓實(shí)后的壩面有較高的承載力。2.壩殼料工程實(shí)踐中，堆石、砂礫石及風(fēng)化料等均可作為壩殼料。堆石:按其型式可分為拋填、分層碾壓、手工干砌石

4、、機(jī)械干砌石等；按其材料及來源可分為采石場玄武巖、變質(zhì)安山巖、砂巖、礫巖、采石場花崗巖、片麻巖、石灰?guī)r、沖擊的漂卵石、石渣料等。堆石是最好的筑壩材料，現(xiàn)廣泛用于高土石壩的壩殼料。砂礫石:碾壓砂礫石壓縮性低，抗剪強(qiáng)度高，但易沖蝕、易管涌。風(fēng)化料：屬于抗壓強(qiáng)度小于30MPa勺軟巖類，往往存在濕陷問題。3反濾料和過渡料反濾料一般要滿足堅(jiān)固度要求，應(yīng)盡量避免用純砂做反濾料。二、料場規(guī)劃勺原則料場勺合理規(guī)劃與使用關(guān)系到壩體勺施工質(zhì)量、工期和工程投資，而且還會影響道工程勺生態(tài)環(huán)境和國民經(jīng)濟(jì)其他部門。施工前應(yīng)從空間、時(shí)間、質(zhì)與量等方面進(jìn)行全面規(guī)劃?？臻g規(guī)劃，系指對料場位置、高程勺恰當(dāng)選擇，合理布置。時(shí)間規(guī)劃

5、，是要考慮施工強(qiáng)度和壩體填筑部位勺變化。質(zhì)與量勺規(guī)劃，應(yīng)對地質(zhì)成因、產(chǎn)狀、埋深、儲量以及各種物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面勘探和試驗(yàn)。不僅應(yīng)使料場勺總儲量滿足壩體總方量勺要求，而且應(yīng)滿足施工各個階段最大上壩強(qiáng)度勺要求。料盡其用，充分利用永久和臨時(shí)建筑物基礎(chǔ)開挖碴料。主要料場和備用料場之分，質(zhì)好、量大、運(yùn)距近，且有利于常年開采；通常在淹沒區(qū)外，做主要料場之備用。三、料場優(yōu)化勺基本方法土石方平衡勺原則：充分而合理地利用建筑物開挖料1填挖料平衡計(jì)算2土石方調(diào)度優(yōu)化3棄料處理第二節(jié)土石料的開挖與運(yùn)輸、土石料的開采與加工料場開采前的準(zhǔn)備工作：劃定料場范圍；分期分區(qū)清理覆蓋層；設(shè)置排水系統(tǒng)；修建施工道路；修建輔助設(shè)

6、施。1土料的開采土料開采一般有立采和平采兩種。立面開采方法適用于土層較厚，天然含水量接近填筑含水量，土料層次較多，各層土質(zhì)差異較大時(shí)。平面開采方法適用于土層較薄，土料層次少且相對均質(zhì)、天然含水量偏高需翻曬減水的情況下，宜采用。規(guī)劃中應(yīng)將料場劃分成數(shù)區(qū)，進(jìn)行流水作業(yè)。2土料加工調(diào)整土料含水量降低土料含水量的方法有挖裝運(yùn)卸中的自然蒸發(fā)、翻曬、摻料、烘烤等方法。提高土料含水量的方法有在料場加水，料堆加水，在開挖、裝料、運(yùn)輸過程中加水。摻合、超徑料處理一般摻合辦法有： 水平互層鋪料立面（斜面）開采摻合法；土料場水平單層鋪放摻料立面開采摻合法； 在填筑面堆放摻合法；漏斗帶式輸送機(jī)摻合法。第、種方法采用較

7、多。礫質(zhì)土中超徑石含量不多時(shí)，常用裝耙的堆土機(jī)先在料場中初步清除，然后在壩體填筑面上進(jìn)行填筑平整時(shí)再作進(jìn)一步清除；當(dāng)超徑石的含量較多時(shí)，可用料斗加設(shè)蓖條篩（格篩）或其他簡單篩分裝置加以篩除，還可采用從高坡下料，造成粗細(xì)分離的方法清除粗粒徑。粗粒徑較大的過渡料宜直接采用控制爆破技術(shù)開采，對于較細(xì)的、質(zhì)量要求高的反濾料，墊層料則可用破碎、篩分、摻和工藝加工。3砂礫石料和堆石料開采砂礫石料開采陸上開采：一般挖運(yùn)設(shè)備即可。水下開采：采用采砂船和索鏟開采。當(dāng)水下開采砂礫石料含水量高時(shí)，需加以堆放排水。塊石料開采：結(jié)合建筑物開挖或由石料場開采，開采的布置要形成多工作面流水作業(yè)方式。開采方法一般采用深孔梯段

8、爆破，特定目的使用洞室爆破。4超徑處理超徑塊石料的處理方法主要有淺孔爆破法和機(jī)械破碎法兩種。淺孔爆破法：指采用手持式風(fēng)動鑿巖機(jī)對超徑石進(jìn)行鉆孔爆破。機(jī)械破碎法：指采用風(fēng)動和振沖破石、錘破碎超徑塊石，也可利用吊車起吊重錘，利用重錘自由下落破碎超徑塊石。二、挖運(yùn)機(jī)械（一）挖掘機(jī)械1單斗式挖掘機(jī)以正向鏟挖掘機(jī)為代表的單斗式挖掘機(jī)，有柴油或電力驅(qū)動兩類，后者又稱電鏟。挖掘機(jī)有回轉(zhuǎn)、行使和挖掘三個裝置。正向鏟挖掘機(jī)有強(qiáng)力的推力裝置，能挖掘IW級土和破碎后的巖石。主要挖掘停機(jī)地面以上的土石方，也可以挖掘停機(jī)地面以下不深的地方。機(jī)型常根據(jù)挖斗容量來區(qū)分。2多斗式挖掘機(jī)斗輪式挖掘機(jī)式陸上使用較普遍的一種多斗連

9、續(xù)式挖掘機(jī)。（二）挖運(yùn)組合機(jī)械能同時(shí)擔(dān)負(fù)開挖、運(yùn)輸、卸土、鋪土任務(wù)的有推土機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)。1推土機(jī)以拖拉機(jī)為原動機(jī)械，另加切土片的推土器，既可薄層切土又能短距離推運(yùn)。它又按推土器在平面能否轉(zhuǎn)動分為固定式和萬能式，前者結(jié)構(gòu)簡單而牢固，應(yīng)用普遍，多用液壓操作。若長距離推土，土料從推土器兩側(cè)散失較多，有效推土量大為減少。推土機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為60100m為了減少推土過程中土料的散失，可在推土器兩側(cè)加擋板，或先推成槽，然后在槽中推土，或多臺并列推土。2鏟運(yùn)機(jī)按行駛方式，鏟運(yùn)機(jī)分為牽引式和自行式。前者用拖拉機(jī)牽引鏟斗，后者自身有行駛動力裝置。鏟運(yùn)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距與鏟斗容量有關(guān)，一般在幾百米至幾公里以內(nèi)。三、土石料開

10、挖運(yùn)輸方案壩料的開挖與運(yùn)輸，是保證上壩強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)之一。開挖運(yùn)輸方案主要根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)、壩料性質(zhì)、填筑強(qiáng)度、料場特性、運(yùn)距遠(yuǎn)近、可供選擇的機(jī)械設(shè)備型號等多種因素，綜合分析比較確定。土石壩施工設(shè)備的選型對壩的施工進(jìn)度、施工質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大影響。設(shè)備選型的基本原則：1所選機(jī)械的技術(shù)性能能適應(yīng)工作的要求、施工對象的性質(zhì)和施工場地特征，保證施工質(zhì)量，能充分發(fā)揮機(jī)械效率，生產(chǎn)能力滿足整個施工過程的要求。2所選施工機(jī)械應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)效率高，操作靈活、機(jī)動性好，安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，易于檢修保養(yǎng)；3類型比較單一，通用性好；4工藝流程中各供需所用機(jī)械應(yīng)成龍配套，各類設(shè)備應(yīng)能充分發(fā)揮效率，特別應(yīng)

11、注意充分發(fā)揮主導(dǎo)機(jī)械的效率。5設(shè)備購置費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用較低，易于獲得零、配件，便于維修、保養(yǎng)、管理和調(diào)度，經(jīng)濟(jì)效果好。對于關(guān)鍵的、數(shù)量少且不能替代的設(shè)備，應(yīng)使用新購置的，以保證施工質(zhì)量，避免在一條龍生產(chǎn)中卡殼影響進(jìn)度。（二）土石壩施工中開挖運(yùn)輸方案主要有以下幾種：1. 正向鏟開挖，自卸汽車運(yùn)輸上壩正向鏟開挖、裝載，自卸汽車運(yùn)輸直接上壩，通常運(yùn)距小于10km自卸汽車可運(yùn)各種壩料，運(yùn)輸能力高，設(shè)備通用，能直接鋪料，機(jī)動靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力較強(qiáng)，管理方便，設(shè)備易于獲得。在施工布置上，正向鏟一般都采用立面開挖，汽車運(yùn)輸?shù)缆房刹贾贸裳h(huán)路線，裝料時(shí)停在挖掘機(jī)一側(cè)的同一平面上，即汽車魚貫式地裝料與行駛。

12、2. 正向鏟開挖、膠帶機(jī)運(yùn)輸國內(nèi)外水利水電工程施工中，廣泛采用了膠帶機(jī)運(yùn)輸土、砂石料。膠帶機(jī)的爬坡能力大，架設(shè)簡易，運(yùn)輸費(fèi)用較低，比自卸汽車可降低運(yùn)輸費(fèi)用1/31/2，運(yùn)輸能力也較高。膠帶機(jī)合理運(yùn)距小于10km可直接從料場運(yùn)輸上壩；也可與自卸汽車配合，作長距離運(yùn)輸，在壩前經(jīng)漏斗由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)上壩；與有軌機(jī)車配合，用膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)上壩作短距離運(yùn)輸。3斗輪式挖掘機(jī)開挖，膠帶機(jī)運(yùn)輸，轉(zhuǎn)自卸汽車上壩對于填筑方量大、上壩強(qiáng)度高的土石壩，若料場儲量大而集中，可采用斗輪式挖掘機(jī)開挖，其生產(chǎn)率高，具有連續(xù)挖掘、裝料的特點(diǎn)。斗輪式挖掘機(jī)將料轉(zhuǎn)入移動式膠帶機(jī)，其后接長距離的固定式膠帶機(jī)至壩面或壩面附近經(jīng)自卸汽車運(yùn)至填筑面

13、。這種布置方案，可使挖、裝、運(yùn)連續(xù)進(jìn)行，簡化了施工工藝，提高了機(jī)械化水平和生產(chǎn)率。4采砂船開挖，有軌機(jī)車運(yùn)輸，轉(zhuǎn)膠帶機(jī)（或自卸汽車）上壩有軌機(jī)車具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、修配容易的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)料場集中，運(yùn)輸量大，運(yùn)距較遠(yuǎn)（大于10km時(shí)，可用有軌機(jī)車進(jìn)行水平運(yùn)輸。有軌機(jī)車運(yùn)輸?shù)呐R建工程量大，設(shè)備投資較高，對線路坡度、轉(zhuǎn)彎半徑等的要求也較高。有軌機(jī)車不能直接上壩，在壩腳經(jīng)卸料裝置至膠帶機(jī)或自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)上壩。壩料的開挖運(yùn)輸方案很多，但無論采用何種方案，都應(yīng)結(jié)合工程施工的具體條件，提高機(jī)械利用率；減少壩料的轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)；各種壩料鋪筑方法及設(shè)備應(yīng)盡量一致，減少輔助設(shè)施；充分利用地形條件，統(tǒng)籌規(guī)劃和布置。第三節(jié)壩體填筑

14、與壓實(shí)當(dāng)基礎(chǔ)開挖和基礎(chǔ)處理基本完成后，就可進(jìn)行壩體的鋪筑、壓實(shí)施工。土石壩壩面作業(yè)施工組織規(guī)劃土石壩壩面作業(yè)施工程序包括鋪料、平倉、灑水、壓實(shí)、質(zhì)檢等工作。壩面作業(yè)，工作面狹窄，共種多，共序多，機(jī)械設(shè)備多，施工時(shí)需有妥善的施工組織規(guī)劃。為避免壩面施工中的干擾，延誤施工進(jìn)度，土石壩壩面作業(yè)宜采用流水作業(yè)施工。流水作業(yè)施工組織應(yīng)先按施工工序數(shù)目對壩面分段，然后組織相應(yīng)專業(yè)施工隊(duì)依次進(jìn)入各工段施工。對同一工段而言，各專業(yè)隊(duì)按工序依次連續(xù)施工；對各專業(yè)施工隊(duì)而言，依次不停地在各工段完成固定的專業(yè)作業(yè)。流水作業(yè)施工的優(yōu)點(diǎn)其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了施工專業(yè)化，有利于工人勞動熟練程度的提高，從而有利于提高勞動效率和工程

15、施工質(zhì)量。同時(shí)，各工段都有專業(yè)隊(duì)施工固定的施工機(jī)具，從而保證施工過程人、機(jī)、地三不閑，避免施工干擾，有利于壩面作業(yè)多、快、好、省、安全地進(jìn)行。附：本章練習(xí)題一、填空題土石壩施工需要對料場從、與等方面進(jìn)行全面規(guī)劃。（空間時(shí)間質(zhì)量數(shù)量）土石壩施工，壩面鋪料行之有效的方法是、。（算方上料定點(diǎn)卸料隨卸隨平定機(jī)定人鋪平把關(guān)插釬檢查）常用的碾壓機(jī)械有、與。（羊足碾振動碾氣胎碾）壓實(shí)粘性土的壓實(shí)參數(shù)包括、及。（鋪土厚度碾壓遍數(shù)最優(yōu)含水量）壓實(shí)非粘性土的壓實(shí)參數(shù)包括、。（鋪土厚度碾壓遍數(shù)）1. 土石壩冬季施工，可采取、三方面的措施。（防凍保溫加熱）7土石壩冬季施工，對粘性土應(yīng)將含水量降低到塑限的倍。土料中的凍

16、土塊含量不超過。凍土塊直徑不超過鋪土層厚的。（0.915%1/31/2）8.土石壩預(yù)計(jì)施工的防雨措施可以采用、。（雨前將鋪土壓成光面壩面向外筑成緩坡以利排水來不及壓實(shí)的松土用帆布或塑料布覆蓋）二、選擇題土石壩施工料場規(guī)劃實(shí)際可開采總量與壩體填筑量之比，土斜般為（A）A22.5B1.52.0C1.01.51. 料場內(nèi)裝料面的間距以m為宜。（C）A200B150C100挖掘機(jī)開挖、子卸汽車運(yùn)輸兩者配套時(shí)，自卸汽車運(yùn)距為2.0km，車廂和鏟斗容量的合理比值為。（B）A.35A.35B.4-7C.710心墻壩或斜墻壩施工，壩面應(yīng)向上傾斜的坡度。(A)A.1%2%B.3%4%C.4%5%振動碾的壓實(shí)影響

17、深度可達(dá)以上。(C)土石壩粘性土防滲體碾壓部位的干容重、含水量取樣次數(shù)為。(A)A.1次/(100200)吊B.1次/(200400)mC.1次/(400600)3m三、判斷題正向鏟挖掘機(jī)適于挖掘停機(jī)面以下的土方和水下土方。(X)1. 土石壩施工中。因挖、運(yùn)、填是配套的，所以開挖強(qiáng)度、運(yùn)輸強(qiáng)度均與傷疤強(qiáng)度數(shù)值相等。(X)土石壩施工壩面流水作業(yè)的流水工段數(shù)應(yīng)等于流水工序數(shù)。(V)2. 羊足碾只能用壓實(shí)粘性土，振動碾最適宜于壓實(shí)非粘性土。(V)土石壩的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)對非粘性土的一級建筑，其現(xiàn)對密度D可取0.70.75。(V)3. 一般說，冬季土石壩施工，開采溫度不低于510C、碾壓溫度不低于2C,便能保

18、證土料的壓實(shí)效果。(V)四、問答量1. 土石壩施工料場的空向規(guī)劃應(yīng)考慮哪些方面的問題?(1)料場距土壩運(yùn)距要盡可能短；/2)近的料場不得影響壩體防滲穩(wěn)定；/3)壩的上下及左右岸最好均有料場；/4)料場低用，高料高用；/5)石料場應(yīng)距重要建筑物和居民點(diǎn)有足夠的防爆、防震安全距離。2. 土石壩施工料場規(guī)劃中，如何體現(xiàn)“料盡其用”的原則？/1)充分利用永久和臨時(shí)建筑物基礎(chǔ)開挖的石渣；/2)利用混凝土骨料的超粒徑作為壩殼填料；/3)心墻用料篩分，將較大石料作壩殼等。)3組織土石壩綜合機(jī)械化施工的基本原則是什么？（1）充分發(fā)揮主要機(jī)械的作用；（2）根據(jù)工作特點(diǎn)選擇挖、運(yùn)機(jī)械、合理配套；（3）機(jī)械配套有利

19、使用、維修和管理；（4）加強(qiáng)管理、調(diào)度，提高機(jī)械時(shí)間利用系數(shù)；（5）合理布置工作面，改善道路條件，減少機(jī)械的轉(zhuǎn)移時(shí)間。）4土石壩施工壩面如何組織流水作業(yè)？（按照壩面作業(yè)的工序數(shù)目將壩分段。如壩面作業(yè)包括鋪土、平土灑水、壓實(shí)、刨毛質(zhì)檢四個工序，則將壩面分為四段，各工序的專業(yè)隊(duì)依次進(jìn)入各工段施工。）5土石壩施工達(dá)到壩體上部時(shí)，工作面減少，流水工段數(shù)小于流水工序數(shù)時(shí)，如何處理方能保證流水作業(yè)順利進(jìn)行？（合并某些工序，減少流水作業(yè)工序數(shù)目，使流水工序數(shù)目與段數(shù)相等。）6什么是最優(yōu)含水量？施工中如何保證土料的含水量為最優(yōu)含水量？（在壓實(shí)功能一定的情況下，與土料最大干容重對應(yīng)的含水量為相應(yīng)壓實(shí)功能的最優(yōu)含

20、水量（或耗費(fèi)最小壓實(shí)功能就能達(dá)到最大的壓實(shí)密度時(shí)的土料含水量）。土料過濕則應(yīng)翻曬。土料過干則應(yīng)在土場加水使土料達(dá)最優(yōu)含水量。）7選擇壓實(shí)機(jī)械應(yīng)考慮哪些主要原則？（1）應(yīng)與壓實(shí)土料的物理力學(xué)性質(zhì)相適應(yīng)。（2）能滿足設(shè)計(jì)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（3）能滿足施工強(qiáng)度要求（4）設(shè)備類型、規(guī)格與工作面大小、壓實(shí)部位相適應(yīng)（5）施工隊(duì)伍現(xiàn)有裝備與經(jīng)驗(yàn)（6）可能取得的設(shè)備類型）8簡述如何用壓試驗(yàn)確定非粘性土的壓實(shí)參數(shù)。（在實(shí)驗(yàn)場地變換鋪料厚度與碾壓遍數(shù)。以鋪料厚度為參變量，繪制干容重與碾壓遍數(shù)的關(guān)系曲線。由此可以求出達(dá)到設(shè)計(jì)干容重的鋪料厚度與碾壓遍數(shù)。其中鋪料厚度/碾壓遍數(shù)最大者即為最優(yōu)鋪料厚度與碾壓遍數(shù)。）五、計(jì)算題1.已知砂礫開挖強(qiáng)度為4966.25m3/d。用1m3正鏟挖土，10t自卸汽車運(yùn)土。正鏟挖裝土的循環(huán)時(shí)間為26s,土斗的充盈系數(shù)為1,土的松散影響系數(shù)為0.75。求所需挖掘機(jī)的臺數(shù)。"色23正鏟每分鐘循環(huán)作業(yè)次數(shù)._'次土斗的充盈系數(shù)取為Kh=1,時(shí)間利用系數(shù)Kb=0.85，聯(lián)合作業(yè)延誤系數(shù)K=0.9,土料的松散影響系數(shù)Kp=0.75。故正鏟的生產(chǎn)率為P鏟=60X1X2.3X2.3X1X0.75X0.85