《土石壩施工》word版

1、學習本章的意義：水利水電工程中存在大量土工建筑物，土工建筑物對基礎的適應性最大，通過本章學習，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，理解施工機械聯(lián)合作業(yè)的流程。本章內容：土石料場規(guī)劃、土石壩的綜合機械化施工、壩面作業(yè)的施工組織、土石壩施工的質量控制、面板堆石壩施工工藝和施工特點、土石壩的冬雨季施工中技術措施。本章重點：土石壩料場規(guī)劃、土石壩施工挖、運、填等各道工序的“一條龍”生產工藝流程、土石壩施工全過程的施工質量檢查和控制。本章難點：土石壩工程料場的選擇；土石壩綜合機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

2、第一節(jié) 壩體材料與料場規(guī)劃 第二節(jié) 土石料的開挖與運輸 第三節(jié) 壩體填筑與壓實附：本章練習題第四章 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?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備作業(yè)、基本作業(yè)、輔助作業(yè)和附加作業(yè)。準備作業(yè)：三通一平，架設通訊線路，修建生產、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、卸和壩面鋪平、壓實、質檢。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，鋪砌護面塊石及鋪

3、植草皮等。第一節(jié) 壩體材料與料場規(guī)劃一、土石壩筑壩材料及其要求 在選壩階段應從空間與時間、質與量等方面進行全面規(guī)劃。 料場土料的儲量一般要求是設計工程量的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。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l10-5cm/s時，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，無影響壓實的超徑材料，壓實后的壩面有較高的承載力。壩殼料工程實踐中，堆石、砂礫石及風化料等均可作為壩殼料。堆石: 按其型式可分

4、為拋填、分層碾壓、手工干砌石、機械干砌石等；按其材料及來源可分為采石場玄武巖、變質安山巖、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，抗剪強度高，但易沖蝕、易管涌 。風化料: 屬于抗壓強度小于30MPa的軟巖類，往往存在濕陷問題。 反濾料和過渡料 反濾料一般要滿足堅固度要求，應盡量避免用純砂做反濾料。二、料場規(guī)劃的原則料場的合理規(guī)劃與使用關系到壩體的施工質量、工期和工程投資，而且還會影響道工程的生態(tài)環(huán)境和國民經(jīng)濟其他部門。 施工前應從空間、時間、質與量等方面進行全面規(guī)劃。 空間規(guī)劃，系指對料

5、場位置、高程的恰當選擇，合理布置。 時間規(guī)劃，是要考慮施工強度和壩體填筑部位的變化。 質與量的規(guī)劃，應對地質成因、產狀、埋深、儲量以及各種物理力學指標進行全面勘探和試驗。不僅應使料場的總儲量滿足壩體總方量的要求，而且應滿足施工各個階段最大上壩強度的要求。 料盡其用，充分利用永久和臨時建筑物基礎開挖碴料。 主要料場和備用料場之分， 質好、量大、運距近，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)化的基本方法土石方平衡的原則：充分而合理地利用建筑物開挖料。 1 填挖料平衡計算2 土石方調度優(yōu)化3 棄料處理第二節(jié) 土石料的開挖與運輸一、土石料的開采與加工料場開采前的準備工作：劃

6、定料場范圍；分期分區(qū)清理覆蓋層；設置排水系統(tǒng)；修建施工道路；修建輔助設施。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，各層土質差異較大時。 平面開采方法適用于土層較薄，土料層次少且相對均質、天然含水量偏高需翻曬減水的情況下，宜采用。規(guī)劃中應將料場劃分成數(shù)區(qū)，進行流水作業(yè)。2土料加工調整土料含水量降低土料含水量的方法有挖裝運卸中的自然蒸發(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

7、采摻合法；在填筑面堆放摻合法；漏斗帶式輸送機摻合法。第、種方法采用較多。礫質土中超徑石含量不多時，常用裝耙的堆土機先在料場中初步清除，然后在壩體填筑面上進行填筑平整時再作進一步清除；當超徑石的含量較多時，可用料斗加設蓖條篩（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開采，對于較細的、質量要求高的反濾料，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：一般挖運設備即可。水下開采：采用采砂船和索鏟開采。當水下開采砂礫石料含水量高時，需加以堆放排水。塊石料開采：結合建筑物開挖或由石

8、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械破碎法兩種。淺孔爆破法：指采用手持式風動鑿巖機對超徑石進行鉆孔爆破。機械破碎法：指采用風動和振沖破石、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、挖運機械（一） 挖掘機械1 單斗式挖掘機以正向鏟挖掘機為代表的單斗式挖掘機，有柴油或電力驅動兩類，后者又稱電鏟。 挖掘機有回轉、行使和挖掘三個裝置。 正向鏟挖掘機有強力的推力裝置，能挖掘級土和破碎后的巖石。主要挖掘停機地面以上的土石方，也可以挖掘停機地面以下不深的地方。機

9、型常根據(jù)挖斗容量來區(qū)分。2 多斗式挖掘機斗輪式挖掘機式陸上使用較普遍的一種多斗連續(xù)式挖掘機。 （二） 挖運組合機械能同時擔負開挖、運輸、卸土、鋪土任務的有推土機和鏟運機。1 推土機以拖拉機為原動機械，另加切土片的推土器，既可薄層切土又能短距離推運。它又按推土器在平面能否轉動分為固定式和萬能式，前者結構簡單而牢固，應用普遍，多用液壓操作。 若長距離推土，土料從推土器兩側散失較多，有效推土量大為減少。推土機的經(jīng)濟運距為60100m。為了減少推土過程中土料的散失，可在推土器兩側加擋板，或先推成槽，然后在槽中推土，或多臺并列推土。2 鏟運機按行駛方式，鏟運機分為牽引式和自行式。前者用拖拉機牽引鏟斗，后

10、者自身有行駛動力裝置。鏟運機的經(jīng)濟運距與鏟斗容量有關，一般在幾百米至幾公里以內。三、土石料開挖運輸方案壩料的開挖與運輸，是保證上壩強度的重要環(huán)節(jié)之一。開挖運輸方案主要根據(jù)壩體結構布置特點、壩料性質、填筑強度、料場特性、運距遠近、可供選擇的機械設備型號等多種因素，綜合分析比較確定。土石壩施工設備的選型對壩的施工進度、施工質量以及經(jīng)濟效益產生重大影響。（一） 設備選型的基本原則：1所選機械的技術性能能適應工作的要求、施工對象的性質和施工場地特征，保證施工質量，能充分發(fā)揮機械效率，生產能力滿足整個施工過程的要求。2所選施工機械應技術先進、生產效率高，操作靈活、機動性好，安全可靠，結構簡單，易于檢修保

11、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械應成龍配套，各類設備應能充分發(fā)揮效率，特別應注意充分發(fā)揮主導機械的效率。 5設備購置費和運行費用較低，易于獲得零、配件，便于維修、保養(yǎng)、管理和調度，經(jīng)濟效果好。對于關鍵的、數(shù)量少且不能替代的設備，應使用新購置的，以保證施工質量，避免在一條龍生產中卡殼影響進度。（二） 土石壩施工中開挖運輸方案主要有以下幾種：1.正向鏟開挖，自卸汽車運輸上壩正向鏟開挖、裝載，自卸汽車運輸直接上壩，通常運距小于10km。自卸汽車可運各種壩料，運輸能力高，設備通用，能直接鋪料，機動靈活，轉彎半徑小，爬坡能力較強，管理方便，設備易于獲得。 在施工布置上，正向鏟一般

12、都采用立面開挖，汽車運輸?shù)缆房刹贾贸裳h(huán)路線，裝料時停在挖掘機一側的同一平面上，即汽車魚貫式地裝料與行駛。 2.正向鏟開挖、膠帶機運輸國內外水利水電工程施工中，廣泛采用了膠帶機運輸土、砂石料。 膠帶機的爬坡能力大，架設簡易，運輸費用較低，比自卸汽車可降低運輸費用1/31/2，運輸能力也較高。膠帶機合理運距小于10km，可直接從料場運輸上壩；也可與自卸汽車配合，作長距離運輸，在壩前經(jīng)漏斗由汽車轉運上壩；與有軌機車配合，用膠帶機轉運上壩作短距離運輸。3 斗輪式挖掘機開挖，膠帶機運輸，轉自卸汽車上壩對于填筑方量大、上壩強度高的土石壩，若料場儲量大而集中，可采用斗輪式挖掘機開挖，其生產率高，具有連續(xù)挖

13、掘、裝料的特點。斗輪式挖掘機將料轉入移動式膠帶機，其后接長距離的固定式膠帶機至壩面或壩面附近經(jīng)自卸汽車運至填筑面。這種布置方案，可使挖、裝、運連續(xù)進行，簡化了施工工藝，提高了機械化水平和生產率。 4 采砂船開挖，有軌機車運輸，轉膠帶機（或自卸汽車）上壩有軌機車具有機械結構簡單、修配容易的優(yōu)點。當料場集中，運輸量大，運距較遠（大于10km）時，可用有軌機車進行水平運輸。有軌機車運輸?shù)呐R建工程量大，設備投資較高，對線路坡度、轉彎半徑等的要求也較高。有軌機車不能直接上壩，在壩腳經(jīng)卸料裝置至膠帶機或自卸汽車轉運上壩。 壩料的開挖運輸方案很多，但無論采用何種方案，都應結合工程施工的具體條件， 提高機械利

14、用率；減少壩料的轉運次數(shù)；各種壩料鋪筑方法及設備應盡量一致，減少輔助設施；充分利用地形條件，統(tǒng)籌規(guī)劃和布置。第三節(jié) 壩體填筑與壓實當基礎開挖和基礎處理基本完成后，就可進行壩體的鋪筑、壓實施工。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、質檢等工作。壩面作業(yè)，工作面狹窄，共種多，共序多，機械設備多，施工時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)施工組織應先按施工工序數(shù)目對壩面分段，然后組織相應專業(yè)施工隊依次進入各工段施工。 對同一工段而言，各專業(yè)隊按工序依次連續(xù)施工； 對各專業(yè)施工隊而言，依次不停地在

15、各工段完成固定的專業(yè)作業(yè)。流水作業(yè)施工的優(yōu)點其結果是實現(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施工質量。同時，各工段都有專業(yè)隊施工固定的施工機具，從而保證施工過程人、機、地三不閑，避免施工干擾，有利于壩面作業(yè)多、快、好、省、安全地進行。附：本章練習題 一、填空題1.土石壩施工需要對料場從_、_、_與_等方面進行全面規(guī)劃。(空間 時間 質量 數(shù)量)2.土石壩施工，壩面鋪料行之有效的方法是_、_、_、_、_、_。（算方上料 定點卸料 隨卸隨平 定機定人 鋪平把關 插釬檢查）3.常用的碾壓機械有_、_與_。(羊足碾 振動碾 氣胎碾)4.壓實粘性土的壓實參數(shù)包括_、_

16、及_。（鋪土厚度 碾壓遍數(shù) 最優(yōu)含水量）5.壓實非粘性土的壓實參數(shù)包括_、_。（鋪土厚度 碾壓遍數(shù)）6.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，對粘性土應將含水量降低到塑限的_倍。土料中的凍土塊含量不超過_。凍土塊直徑不超過鋪土層厚的_。（0.9 15% 1/31/2）8.土石壩預計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 來不及壓實的松土用帆布或塑料布覆蓋）二、選擇題 1.土石壩施工料場規(guī)劃實際可開采總量與壩體填筑量之比，土斜般為_ (A) A22.5 B1.52.0 C1.01.5 2.料場內裝料面的間距以

17、_m為宜。 (C) A200 B150 C100 3.挖掘機開挖、子卸汽車運輸兩者配套時，自卸汽車運距為2.0km，車廂和鏟斗容量的合理比值為_。(B) A.35 B.4-7 C.710 4.心墻壩或斜墻壩施工，壩面應向上傾斜_的坡度。(A) A.1%2% B.3%4% C.4%5% 5.振動碾的壓實影響深度可達_以上。(C)6.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) A1次/（100200）m3 B. 1次/（200400）m3 C. 1次/（400600）m3三、判斷題1.正向鏟挖掘機適于挖掘停機面以下的土方和水下土方。()2.土石壩施工中。因挖、運、填是配套的，所

18、以開挖強度、運輸強度均與傷疤強度數(shù)值相等。( )3.土石壩施工壩面流水作業(yè)的流水工段數(shù)應等于流水工序數(shù)。( )4.羊足碾只能用壓實粘性土，振動碾最適宜于壓實非粘性土。( )5.土石壩的壓實標準對非粘性土的一級建筑，其現(xiàn)對密度D可取0.70.75。()6.一般說，冬季土石壩施工，開采溫度不低于510、碾壓溫度不低于2，便能保證土料的壓實效果。( )四、問答量1. 土石壩施工料場的空向規(guī)劃應考慮哪些方面的問題?(1)料場距土壩運距要盡可能短；（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）石料場應距重要建筑物和居民點有足夠的防爆、防震安全距離

19、。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建筑物基礎開挖的石渣；（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組織土石壩綜合機械化施工的基本原則是什么？（1）充分發(fā)揮主要機械的作用；（2）根據(jù)工作特點選擇挖、運機械、合理配套；（3）機械配套有利使用、維修和管理；（4）加強管理、調度，提高機械時間利用系數(shù)；（5）合理布置工作面，改善道路條件，減少機械的轉移時間。）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、刨毛質檢四個工序，則將壩面分為四段，各工序的專業(yè)隊依次進

20、入各工段施工。）5土石壩施工達到壩體上部時，工作面減少，流水工段數(shù)小于流水工序數(shù)時，如何處理方能保證流水作業(yè)順利進行？（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？（在壓實功能一定的情況下，與土料最大干容重對應的含水量為相應壓實功能的最優(yōu)含水量（或耗費最小壓實功能就能達到最大的壓實密度時的土料含水量）。土料過濕則應翻曬。土料過干則應在土場加水使土料達最優(yōu)含水量。）7選擇壓實機械應考慮哪些主要原則？（1）應與壓實土料的物理力學性質相適應。（2）能滿足設計壓實標準（3）能滿足施工強度要求（4）設備類型、規(guī)格與工作面大小、壓實部位相適應（5）施工隊伍現(xiàn)有裝備與經(jīng)驗（6）可能取得的設備類型）8簡述如何用壓試驗確定非粘性土的壓實參數(shù)。（在實驗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)的關系曲線。由此可以求出達到設計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、計算題1已知砂礫開挖強度為4966.25m3/d。用1 m3正鏟挖土，10 t 自卸汽車運土。正鏟挖裝土的循環(huán)時間為26 s，土