第4章土石坝工程_水利工程施工

1、第四章第四章 土石坝工程土石坝工程 土石坝又名当地材料坝，包括土坝、堆石土石坝又名当地材料坝，包括土坝、堆石坝及土石混合坝。土石坝使用越来越广泛。坝及土石混合坝。土石坝使用越来越广泛。 土石坝的特点：土石坝的特点： 土石坝对于坝基要求不高；土石坝对于坝基要求不高； 岩土力学理论及试验技术的发展，放宽岩土力学理论及试验技术的发展，放宽了对筑坝材料的要求；了对筑坝材料的要求； 施工技术的提高，使得安全更有保证，施工技术的提高，使得安全更有保证，缩短施工进度成为可能；缩短施工进度成为可能； 更为经济，施工相对简便。更为经济，施工相对简便。n 土石坝的施工土石坝的施工p 土石坝根据施工方法的不同分为：

2、l 干填碾压；-即碾压式，为最常用的方法。l 水中填土、水力冲填（包括水坠坝）；l 定向爆破修筑。p 碾石式土石坝的施工：l 准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。 u准备作业三通一平，架设通讯线路，修建生产、生活、办公用房、排水清基等。u基本作业料场土石料开采，挖、装、运、卸和坝面铺平、压实、质检。u辅助作业清除施工场地及料场的覆盖，从上坝土料中剔除超径石块、杂物，坝面排水、层间刨毛和加水等。u附加作业坝坡修整，铺砌护面块石及铺植草皮等。水力冲填坝（水力冲填坝（hydraulic fill dam） 水力冲填坝利用水力开采、运输土料，并依靠自重水力冲填坝利用水力开采、运输土料，并依靠自重作

3、用逐渐使泥浆土料脱水固结而密实的坝。作用逐渐使泥浆土料脱水固结而密实的坝。 有管道输送式和自流式两种。前者用水枪开挖土料有管道输送式和自流式两种。前者用水枪开挖土料成泥浆，用泥浆泵将泥浆经压力管输送到坝体，依成泥浆，用泥浆泵将泥浆经压力管输送到坝体，依靠排水设备将水排出坝外；后者靠水力自流携带泥靠排水设备将水排出坝外；后者靠水力自流携带泥浆经渠道输送入坝体。浆经渠道输送入坝体。 工效较高、劳力节省，但要有充足的电能和水源，工效较高、劳力节省，但要有充足的电能和水源，其坝坡宜缓，且由于孔隙水压力大，易于失稳，故其坝坡宜缓，且由于孔隙水压力大，易于失稳，故现阶段国内采用较少，仅广东省修建一座现阶段

4、国内采用较少，仅广东省修建一座22m高的高的水力冲填坝。水力冲填坝。水坠坝水坠坝(earth dam by sluicing siltation method) 水坠坝是水力冲填坝的一种，亦称为自流式水力冲水坠坝是水力冲填坝的一种，亦称为自流式水力冲填坝。填坝。 水力冲填坝的一种。引水入高于坝顶的土料场中，水力冲填坝的一种。引水入高于坝顶的土料场中，水土混合后，经顺坡渠道急流而下，在流动过程中水土混合后，经顺坡渠道急流而下，在流动过程中拌合均匀成为泥浆，并进入坝体的冲填池中脱水固拌合均匀成为泥浆，并进入坝体的冲填池中脱水固结，然后土体逐渐密实成坝。土料必须遇水崩解，结，然后土体逐渐密实成坝。土

5、料必须遇水崩解，故只能在黄土地区修建中小型工程中运用。为中国故只能在黄土地区修建中小型工程中运用。为中国根据水力冲填坝原理所创造的，其优点可节省劳力、根据水力冲填坝原理所创造的，其优点可节省劳力、投资，施工方法简便。在华北、西北地区已用此法投资，施工方法简便。在华北、西北地区已用此法筑坝筑坝5000余座最大坝高达余座最大坝高达52m。第一节第一节 坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划 土石坝筑坝材料虽然是当地材料，但对材料的质量是有要求的。土石坝的用料量很大，必须对料场进行全面规划。第一节第一节 坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求二、料场规

6、划二、料场规划三、料场优化的基本方法三、料场优化的基本方法一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求n土石坝筑坝材料 主要是当地材料，根据这些材料的作用可分为：l 1、防渗料 防渗的土料最基本的要求： （1）防渗性渗透系数不大于l10-5cm/s时，一般即可满足要求 ；同时还有抗剪强度、渗流稳定性、变形性能、压缩性能、可溶盐和有机物的含量等指标。 （2）施工性土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材料，压实后的坝面有较高的承载力。一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求l2、坝壳料 堆石、砂砾石及风化料堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。 堆石料堆石料 按其

7、型式可分为抛填、分层碾压、手工干砌石、机械干砌石等； 按其材料及来源可分为采石场玄武岩、变质安山岩、砂岩、砾岩、采石场花岗岩、片麻岩、石灰岩、冲击的漂卵石、石渣料等。 堆石料是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的堆石料是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的坝壳料。坝壳料。 砂砾石砂砾石 碾压砂砾石压缩性低，抗剪强度高压缩性低，抗剪强度高，但易冲蚀、易易冲蚀、易管涌管涌。 风化料风化料 属于抗压强度小于30MPa的软岩类软岩类，往往存在湿陷问湿陷问题题。一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求l 3、反滤料和过渡料 反滤料和过渡料一般要满足坚固度坚固度要求，其级级配配应满足要求，尽量

8、避免用纯砂做反滤料。 一般采用混凝土生产系统生产，但不要求冲洗。二、料场规划二、料场规划 料场的合理规划与使用关系到：坝体的施工质量、工期和工程投资；且还会影响到工程的生态环境和国民经济其他部门。应从等方面进行全面全面规划。 二、料场规划二、料场规划n1.空间规划对料场的位置、高程的恰当选择，合理布置。n2.时间规划考虑施工强度和坝体填筑部位的变化，随着季节及坝前蓄水情况的变动，料场的工作条件也在变化。二、料场规划二、料场规划n3. 质与量的规划料场的质量和数量应满足要求。各种不同坝料的质量指标达到要求；料场的总储量应满足坝体总方量的要求，还应满足各施工阶段最大上坝强度的需要。二、料场规划二、

9、料场规划n注意以下几个问题：注意以下几个问题： 1）料尽其用料尽其用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料。 2）主要料场和备用料场主要料场和备用料场之分：主料场要求质好、量大、运距近，且有利于常年开采；备料场通常在淹没区外，做主要料场之备用。 3）料场的储量一般要求是设计工程量的1.52.0倍，并要求提供备用料场。 粘性土料采用钻探或坑探取样。砾类土用坑探取样，布孔间距50100m。 防渗料的勘探要仔细按深度查明天然含水量。 堆石料的勘探可以采用钻探及洞探。第二节第二节 土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工 土石坝工程施工包括土石坝工程施工包括挖、运、填、压挖、运、填、压等等多道工序

10、和相匹配的工程机械来完成。土石多道工序和相匹配的工程机械来完成。土石料的料的开挖与运输开挖与运输是一个非常重要的环节。是一个非常重要的环节。第二节第二节 土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工 一、土石料的开采与加工一、土石料的开采与加工二、挖运机械二、挖运机械三、挖运强度和挖运机械数量的确定三、挖运强度和挖运机械数量的确定四、综合机械化施工四、综合机械化施工五、土石料开挖运输方案五、土石料开挖运输方案一、土石料的开采与加工一、土石料的开采与加工n 料场开采前的准备工作料场开采前的准备工作 划定料场范围；分期分区清理覆盖层；设置排水系统；修建施工道路；修建辅助设施。n 土料的开采土料的开

11、采 土料开采一般有立采和平采两种。土料较厚，天然含水量接近填筑含水量，土料层次较多，各层土质差异较大时，宜采用。土层较薄，土料层次少且相对均质，天然含水量偏高需翻晒减水情况下，宜采用方法。n 土料加工土料加工 1）调整土料含水量 2）掺合 3）超径料处理 4）反滤料、垫层料的破碎、筛分一、土石料的开采与加工一、土石料的开采与加工n砂砾石料和堆石料开采砂砾石料和堆石料开采1）砂砾石料开采）砂砾石料开采 陆上开采和水下开采。2）块石料开采）块石料开采 一般采用深孔梯段爆破深孔梯段爆破， 也有使用洞室爆破开采。n超径石处理超径石处理超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破法和机械破碎法两种。二、挖运机械二

12、、挖运机械n一）一）挖掘机挖掘机 1）按传动系统分）按传动系统分 a）索式；）索式； b）链式；）链式； c）液压）液压。 2）按构造和工作特点分）按构造和工作特点分 a）单斗式挖掘机（分为正铲和反铲）单斗式挖掘机（分为正铲和反铲） b）多斗式挖掘机）多斗式挖掘机 3）挖掘机的生产率计算）挖掘机的生产率计算(m3/h) q-土豆的几何容积，土豆的几何容积，m3； n-对于单斗挖掘机指每分钟循环工作次数，对于多斗挖掘机为每分钟倾倒对于单斗挖掘机指每分钟循环工作次数，对于多斗挖掘机为每分钟倾倒的土斗数量；的土斗数量； KH为土斗的充盈系数；为土斗的充盈系数；Kp为土的松散影响系数；为土的松散影响系

13、数； KB为时间利用系数；为时间利用系数；Kt为联合作业延误系数。为联合作业延误系数。tBpHKKKqnKP60挖挖掘掘机机挖掘机挖掘机n 【例例】已知砂砾开挖强度为已知砂砾开挖强度为4966.25m3/d。用。用1 m3正铲挖土，正铲挖土，10 t 自卸自卸汽车运土。正铲挖装土的循环时间为汽车运土。正铲挖装土的循环时间为26 s，土斗的充盈系数为，土斗的充盈系数为1，土的，土的松散影响系数为松散影响系数为0.75。求所需挖掘机的台数。求所需挖掘机的台数。解：解：正铲每分钟循环作业次数正铲每分钟循环作业次数 次。次。土斗的充盈系数取为土斗的充盈系数取为KH=1；时间利用系数时间利用系数KB=0

14、.85；联合作业延误系数联合作业延误系数Kt0.9；土料的松散影响系数土料的松散影响系数KP=0.75。故正铲的生产率为故正铲的生产率为 P铲铲 6012.310.750.850.9 79.18m3/h。每天按工作每天按工作21h计，所需正铲台数为计，所需正铲台数为取取3台。台。 322660./ ntBpHKKKqnK6099. 218.792125.4966铲N二、挖运机械二、挖运机械n 二）挖运组合机械二）挖运组合机械1 1）推土机推土机 经济运距为经济运距为60-100m60-100m。2 2）铲运机铲运机 经济运距与铲斗容量有关。经济运距与铲斗容量有关。推土机推土机 铲运机铲运机二、

15、挖运机械二、挖运机械n三）运输机械三）运输机械 1 1）连续式连续式-如：带式运输机如：带式运输机 a)a)移动移动 b)b)固定固定2 2）循环式循环式 a)a)有轨机车有轨机车 b)b)自卸汽车自卸汽车3)3)装载机装载机 是一种短程的装运结合的机械。是一种短程的装运结合的机械。皮带机皮带机自自卸卸汽汽车车装装载载机机装载挖掘机装载挖掘机二、挖运机械二、挖运机械4 4）运输机械生产能力）运输机械生产能力a a）循环运输工具数量的确定）循环运输工具数量的确定 循环时间循环时间每昼夜或每班运输次数按下式确定每昼夜或每班运输次数按下式确定 生产能力为生产能力为(m(m3 3/d)/d)：tTTm

16、21tTTqPT)(21)(21TTqtQnT 60221vltttb)带式运输机的生产率带式运输机的生产率(m3/h)K带形系数，对于平面带，带形系数，对于平面带，K=200, 槽型带槽型带K=400;B-带宽，带宽，m；V-带的运行速度，带的运行速度，m/s，通常取，通常取1-2m/s；KB-为时间利用系数，可取为时间利用系数，可取0.75-0.8；KH-为充盈系数；为充盈系数；Kp-为土的松散影响系数；为土的松散影响系数；Kd-为土石粒径系数；为土石粒径系数；Ka-为倾角影响系数。为倾角影响系数。 KKKKvKKBPdpHBT2 二、挖运机械二、挖运机械n四）四）水下开挖水下开挖运输机械

17、运输机械 1)开挖设备 吸泥船、链斗采砂船、铲扬、抓斗 2）运输设备 底开驳、自卸船工程船舶工程船舶三、挖运强度和挖运机械数量的确定三、挖运强度和挖运机械数量的确定n一）挖运强度（一）挖运强度（m m3 3/d/d） 1)1)上坝强度上坝强度( (压实方压实方) ): : V-V-分期完成的坝体设计方量，压实方计，分期完成的坝体设计方量，压实方计，m m3 3； K Ka a- -为坝体沉陷影响系数，为坝体沉陷影响系数，1.03-1.051.03-1.05； K-K-施工不均衡系数，施工不均衡系数，1.2-1.31.2-1.3； K K1 1- -坝面作业土料损失系数，坝面作业土料损失系数，0

18、.9-0.950.9-0.95； T-T-施工分期时段的有效工作日数，施工分期时段的有效工作日数，d d。 2)2)运输强度运输强度（松方）（松方）; ; 3)3)开挖强度开挖强度（自然方）（自然方）: :1 aDV KQKT KcDTKKQQ2cDcKKKQQ32n【例例】土坝施工，粘性土的上坝强度为土坝施工，粘性土的上坝强度为 4992m3/d。已知设。已知设计干容重为计干容重为1.65 t/m3，料场土料干容重，料场土料干容重1.35 t/m3，土料松散，土料松散干容重为干容重为1.28 t/m3。土料开挖损失系数为。土料开挖损失系数为0.95，运输损失系，运输损失系数为数为0.98，求

19、开挖与运输强度。，求开挖与运输强度。 解：解：开挖强度开挖强度 6461.63m3/d 运输强度运输强度 6474.25m3/d35. 165. 195. 098. 0492232cDcKKKQQ28. 165. 198. 049222cDTKKQQ例题例题三、挖运强度和挖运机械数量的确定三、挖运强度和挖运机械数量的确定n二）挖运机械数量二）挖运机械数量1)1)挖掘机数量：挖掘机数量：2)2)汽车数量：汽车数量：3)3)挖掘机与汽车生产能力的关系：挖掘机与汽车生产能力的关系： P Pa a为一辆汽车的生产率，为一辆汽车的生产率，m m3 3/h/h； P Pc c-为一辆挖掘机的生产率，为一辆

20、挖掘机的生产率， m m3 3/h/h； n-n-为一台挖掘机所需的汽车数。为一台挖掘机所需的汽车数。cccPQNmaxaTaPQNmaxnPPca三、挖运强度和挖运机械数量的确定三、挖运强度和挖运机械数量的确定n三）挖运机装车斗数的复核挖运机装车斗数的复核注意注意: m: m过大或过小都不合适。过大或过小都不合适。 QQ自卸汽车的载重量，自卸汽车的载重量，t t；qq所选挖掘机的斗容量，所选挖掘机的斗容量，m m3 3；c c料场土的天然表观密度，料场土的天然表观密度，t/ mt/ m3 3 ；K KH H为挖掘机的土斗充盈系数；为挖掘机的土斗充盈系数；K KP为土料的松散影响系数；为土料的

21、松散影响系数；pHcKqKQm【例】砂砾石的容重【例】砂砾石的容重2.3 t/m3，松散影响系数为，松散影响系数为0.75。用。用1m3正铲正铲开挖的循环时间为开挖的循环时间为26 s。用。用10 t自卸汽车运土。运距自卸汽车运土。运距1730 m，运，运行平均速度行平均速度18km/h，卸土时间，卸土时间1min，求每台正铲需配几辆汽车。，求每台正铲需配几辆汽车。 取土料充盈系数为取土料充盈系数为1，则每辆车装斗数，则每辆车装斗数 m 取取5，则装车时间为，则装车时间为265/60=2.16min，已知卸车时间为，已知卸车时间为1min，来往运输时间为来往运输时间为 每台正铲需配汽车辆数每台

22、正铲需配汽车辆数 取取7辆。辆。105.81 10.752.3m 53.1160. 616. 2153.1116. 2n四、综合机械化施工四、综合机械化施工 1）充分发挥主要机械的作用 2）挖运机械应根据工作特点配套选择 3）机械配套要有利于使用、维修和管理 4）加强维修管理，充分发挥机械联合作业的生产能力，提高机械的时间利用系数 5）合理布置工作面、改善道路条件、减少机械的转移时间五、土石料开挖运输方案五、土石料开挖运输方案开挖运输方案主要根据坝体结构布置特点、坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械设备型号等多种因素，综合分析比较确定。 五、土石料开

23、挖运输方案五、土石料开挖运输方案n设备选型的基本原则 1）所选机械的技术性能能适应工作的要求、施工对象的性质和施工场地特征，保证施工质量，能充分发挥机械效率，生产能力满足整个施工过程的要求； 2）所选施工机械应技术先进、生产效率高，操作灵活、机动性好，安全可靠，结构简单，易于检修保养； 3）类型比较单一，通用性好； 4）工艺流程中各供需所用机械应成龙配套，各类设备应能充分发挥效率，特别应注意充分发挥主导机械的效率。 5）设备购置费和运行费用较低，易于获得零、配件，便于维修、保养、管理和调度，经济效果好。对于关键的、数量少且不能替代的设备，应使用新购置的，以保证施工质量，避免在一条龙生产中卡壳影

24、响进度。 五、土石料开挖运输方案五、土石料开挖运输方案n土石坝运输方案 1）正向铲开挖，自卸汽车运输上坝 2）正向铲开挖、胶带机运输 3）斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝 4）采砂船开挖，有轨机车运输，转胶带机（或自卸汽车）上坝。 坝料的开挖运输方案很多，但无论采用何种方案，都应结合工程施工的具体条件，提高机械利用率；减少坝料的转运次数；各种坝料铺筑方法及设备应尽量一致，减少辅助设施；充分利用地形条件，统筹规划和布置。 第三节第三节 坝面作业坝面作业 坝面作业主要是坝体的铺筑、压实工作。坝面作业主要是坝体的铺筑、压实工作。第三节 坝面作业一、坝面作业施工组织规划一、坝面作业施工组织

25、规划二、压实机械及生产能力计算二、压实机械及生产能力计算五、压实标准与压实参数五、压实标准与压实参数三、结合部位的施工三、结合部位的施工四、反滤料、垫层料、过渡料的施工四、反滤料、垫层料、过渡料的施工一、坝面作业施工组织规划一、坝面作业施工组织规划一）坝面作业施工程序一）坝面作业施工程序l基本工序：铺料、平整、压实、质检铺料、平整、压实、质检等；l辅助工序：洒水、刨毛、清理坝面、接缝处理洒水、刨毛、清理坝面、接缝处理等坝面作业特点：工作面狭窄，工种多，工序多，机械设备多。因此施工时需要有妥善的施工组织规划施工组织规划。坝面作业宜采用分段流水作业分段流水作业施工。填筑单元平面测量填筑单元平面测量

26、各区料边线测量、洒白灰线各区料边线测量、洒白灰线进料、卸料进料、卸料超径石处理超径石处理平料、层厚控制平料、层厚控制洒洒 水水碾碾 压压碾压质量检查碾压质量检查基础面验收基础面验收填筑料挖装运填筑料挖装运NO单元验收单元验收转入下一填筑单元转入下一填筑单元土石坝填筑施工程序图土石坝填筑施工程序图一、坝面作业施工组织规划一、坝面作业施工组织规划二）二） 坝面流水作业坝面流水作业n流水作业法施工的概念：流水作业法施工的概念：首先根据首先根据施工工序施工工序数目将坝面划分成几个数目将坝面划分成几个施工段施工段，然后组织各工种的然后组织各工种的专业队专业队依次进入所划分的依次进入所划分的施工段施工段同

27、时施工。同时施工。对同一施工段而言，各专业队按工序依次连续进行对同一施工段而言，各专业队按工序依次连续进行施工；对各专业队，则不停的轮流在各个施工段完成施工；对各专业队，则不停的轮流在各个施工段完成本专业的施工工作。本专业的施工工作。l 根据施工工序数目将坝面分段，然后组织各工种的专业队伍依次进入各工段施工。如下图：施工专业化，有利于施工队伍技术水平的提高。保证施工过程中人、地、机三不闲，避免施工干扰，有利于连续快速施工。l特点一、坝面作业施工组织规划一、坝面作业施工组织规划三）三） 坝面施工坝面施工卸料铺料压实辅助作业 自卸汽车上坝的运输线路布置，取决于坝址两岸地自卸汽车上坝的运输线路布置，

28、取决于坝址两岸地形条件，枢纽布置，坝的高低，上坝强度等因素。形条件，枢纽布置，坝的高低，上坝强度等因素。主要有两种布置方式：主要有两种布置方式：l一种为汽车自两岸（或一岸）岸坡上坝公路上坝，因一种为汽车自两岸（或一岸）岸坡上坝公路上坝，因此采用由两岸向中央（或一岸向另一岸）进占方式；此采用由两岸向中央（或一岸向另一岸）进占方式；l另一种为汽车沿坝坡另一种为汽车沿坝坡“之之”字形公路上坝。字形公路上坝。u自卸汽车上坝运输线路布置方式自卸汽车上坝运输线路布置方式l1.进占法汽车在已平好的松土层上行驶、卸料，用推土机向前进占汽车在已平好的松土层上行驶、卸料，用推土机向前进占平料，这种方法铺料不会影响

29、洒水、刨毛作业。平料，这种方法铺料不会影响洒水、刨毛作业。防渗体土料应用进占法卸料。堆石料宜采用进占法卸料。防渗体土料应用进占法卸料。堆石料宜采用进占法卸料。l2.后退法汽车在已压实合格的坝面上行驶并卸料，此法卸料方便，但对已压汽车在已压实合格的坝面上行驶并卸料，此法卸料方便，但对已压实土料容易产生过压。实土料容易产生过压。砂砾料宜采用后退法卸料。坝壳砾质土可以采用后退法卸料。砂砾料宜采用后退法卸料。坝壳砾质土可以采用后退法卸料。应采用轻型汽车应采用轻型汽车(20t(20t以下以下) )，在填土坝面重车行驶路线要尽量短，且，在填土坝面重车行驶路线要尽量短，且不走一辙，控制土料含水率略低于最优值

30、。不走一辙，控制土料含水率略低于最优值。l3.综合法开始用后退法卸料，然后在平料面上再采用进占法卸料，开始用后退法卸料，然后在平料面上再采用进占法卸料，平料，可以满足大铺土厚度的要求。平料，可以满足大铺土厚度的要求。uI-卸料卸料u（1）土料）土料 当用自卸汽车卸防渗土料时，为了避免重型汽车多次反复在已当用自卸汽车卸防渗土料时，为了避免重型汽车多次反复在已压实的填筑土层上行驶，会使土层产生弹簧土、光面与剪力破压实的填筑土层上行驶，会使土层产生弹簧土、光面与剪力破坏，严重影响结合层的质量，应采取进占法卸料与平料，即汽坏，严重影响结合层的质量，应采取进占法卸料与平料，即汽车卸料方向向前进展，一边卸

31、料，推土机也随即平料，交替作车卸料方向向前进展，一边卸料，推土机也随即平料，交替作业，汽车在刚平好的松土上行驶，重车行驶坝面路线应尽量不业，汽车在刚平好的松土上行驶，重车行驶坝面路线应尽量不重复。重复。u（2） 砂砾料砂砾料 一般粒径较小，推土机很容易在料一般粒径较小，推土机很容易在料 堆上平土，因此，可采用常堆上平土，因此，可采用常规的后退法卸料，即汽车卸料方向后退扩展规的后退法卸料，即汽车卸料方向后退扩展。u（3）堆石料）堆石料 堆石料往往含有大量的大块径石料，不仅影响推土机、汽车在堆石料往往含有大量的大块径石料，不仅影响推土机、汽车在卸料堆上行驶，还容易损坏推土机履带和汽车轮胎；而且也难

32、卸料堆上行驶，还容易损坏推土机履带和汽车轮胎；而且也难以将堆石料散开。可采用进占法卸料，推土机随即平料，这样以将堆石料散开。可采用进占法卸料，推土机随即平料，这样大粒径块石易推至铺料前沿的下部，细颗粒料填入堆石体上部大粒径块石易推至铺料前沿的下部，细颗粒料填入堆石体上部的空隙，使表面平整，便于车辆通行。的空隙，使表面平整，便于车辆通行。u（3）堆石料）堆石料 在堆石体的卸料中，有时为了增加铺料厚度或缺乏大在堆石体的卸料中，有时为了增加铺料厚度或缺乏大型汽车型汽车 ，则可采用综合法卸料的方式，堆石料的综，则可采用综合法卸料的方式，堆石料的综合法卸料，即先采用稀密度的后退法卸料；然后，再合法卸料，

33、即先采用稀密度的后退法卸料；然后，再在其上采用进占法卸料、平料，达到要求的铺料厚度。在其上采用进占法卸料、平料，达到要求的铺料厚度。此法可加快卸料及铺料速度，比单纯的进占法可减少此法可加快卸料及铺料速度，比单纯的进占法可减少分离架空现象。分离架空现象。进占法进占法进占法进占法堆石体进占法卸料堆石体进占法卸料综合法综合法l1.铺料一般采用推土机铺料；l2.按设计厚度铺料和平料是保证压实质量的关键；l3.铺料边界和铺料方向铺料边界：在坝面各料区的边界处，铺料会越界，通常规铺料边界：在坝面各料区的边界处，铺料会越界，通常规定其他材料不准进入防渗区边界线的内侧。边界外侧铺土定其他材料不准进入防渗区边界

34、线的内侧。边界外侧铺土距边界线的的距离不能超过距边界线的的距离不能超过50cm。铺料方向：为配合碾压施工，防渗体土料铺筑应平行于坝铺料方向：为配合碾压施工，防渗体土料铺筑应平行于坝轴线方向进行。轴线方向进行。uII-铺料铺料l4. 坝体分期分块填筑时，会形成横向或纵向接缝。在纵横向接缝上存在不密实层。存在不密实层的原因：由于接坡面临空，压实机械有一定安全距离，因此坡面上有由于接坡面临空，压实机械有一定安全距离，因此坡面上有一定厚度不密实层；一定厚度不密实层；另外铺料不可避免的溜滑，也增加了不密实层厚度。另外铺料不可避免的溜滑，也增加了不密实层厚度。不密实层的处理：这部分在相邻块段填筑时必须处理

35、，处理不密实层的处理：这部分在相邻块段填筑时必须处理，处理方法一般采用留台法或削坡法。方法一般采用留台法或削坡法。5. 对于汽车上坝或光面压实机具压实的土层，应刨对于汽车上坝或光面压实机具压实的土层，应刨毛处理，以利于层间结合。通常刨毛深度为毛处理，以利于层间结合。通常刨毛深度为3-5cm。uII-铺料-横向、纵向接缝问题l1.压实方法有两种方法：进退错距法和圈转套压法。有两种方法：进退错距法和圈转套压法。国内多采用进退错距法国内多采用进退错距法进退错距法：在碾压带的两侧先往复压够遍数后，再进进退错距法：在碾压带的两侧先往复压够遍数后，再进行错距碾压。错距宽度行错距碾压。错距宽度b(m)按下按

36、下式计算：式计算：b=B/n。uIII-压实压实二、土料压实二、土料压实u一）压实原理一）压实原理土料压实特性压实机械的压实作用土料本身的性质粘性土-克服粘结力粘性土透水性小，排水困难，压缩过程慢，故难以达到固结压实非粘性土-克服内摩擦力。非粘性土透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。颗粒组成情况颗粒越细，孔隙比就越大，越不易压实；故粘性土的压实干表观密度低于非粘性土的压实干表观密度。级配特点级配好，越不均匀，越易压实。级配差，越均匀，越不易压实。含水量大小粘性土最优含水量；非粘性土对含水量不做专门控制；压实功能压实功增加，干表观密度增大，最优含水量减小。l土料压实特性土料压实特性1

37、)分类碾压、夯击和震动三种2)作用和特点碾压静压力夯击瞬时动力震动周期性的重复动力l土料压实特性土料压实特性二、土料压实二、土料压实u二二)压实机械的分类及压实方法压实机械的分类及压实方法1）羊脚碾 2）震动碾3）气胎碾4）夯实机械羊脚碾适用于粘性土料的压实。l羊角碾：碾压滚筒设有交错排列的截头圆锥体。羊脚插入土中，羊脚端部和侧向同时压实。羊脚对表层土有翻松作用，无需刨毛就能保证土料良好的层间结合。振动碾适用于压实非粘性土石料它是振动和碾压作用相结合的压实机械振动力的大小，取决于振幅和频率压实厚度，不仅取决于碾重，而且与振动力有关压实厚度大，生产率高l震动碾l气胎碾的特点气胎碾的特点 对土体的

38、接触压力分布均匀，而且作用时间长，压实效果好，压实的土层厚度大，生产效率高。气胎碾可通过改变充气压力来调节接触应力，适宜于压实粘性土及非粘性土。平碾碾滚是刚性的，不能适应土体的变形，荷载过大就会使碾滚的接触应力超过土体极限强度，这就限制了这类碾超重型方向发展。气胎碾却不然，随着荷载的增加气胎与土体的接触面积增大，接触应力仍不致超过土体的极限强度。所以只要牵引力满足要求，就不妨碍气胎碾朝重型方向发展。可以夯实粘性土和非粘性土借助与夯体下落的动能压实土料通常由起重机或挖掘机改装大型夯能夯实较厚土层，小型夯能夯实碾压机械不能压到的边角和接头部位l夯实机械特点夯实机械特点二、土料压实二、土料压实u三三

39、) 压实机械的选择压实机械的选择1）原则； 2）适用情况可能取得的设备类型；能满足设计压实标准；与压实土料的物理力学性质相适应；满足施工强度要求；设备类型、规格与工作面的大小、压实部位相适应；施工队伍的现有装备和施工经验三、结合部位的施工三、结合部位的施工结合部位是影响坝体整体性和质量的关键部位，也是施工中的薄弱环节，还会影响到坝体的填筑速度；因此，对此部位施工必须采取可靠的技术措施，加强质量控制和管理，确保坝体的填筑质量满足设计要求。结合部位如下： 一）坝基结合面一）坝基结合面 二）与岸坡及混凝土建筑物的结合二）与岸坡及混凝土建筑物的结合 三）坝体纵横向接坡及接缝三）坝体纵横向接坡及接缝三、

40、结合部位的施工三、结合部位的施工u一）坝基结合面一）坝基结合面l基础部位填土，一般采用薄层轻碾方法，不允许用重型碾或重型夯。l当填筑厚度达到2m以后，才可使用重型压实机械。u二）与岸坡及混凝土建筑物结合二）与岸坡及混凝土建筑物结合l填土前，将结合面污物冲洗干净，清除松动岩石；l然后，在结合面上洒水湿润，涂刷一层厚约5mm的浓粘土浆或浓水泥粘土浆或水泥砂浆。目的是防止接触冲刷和渗透。l边涂刷，边铺土，边碾压。保证粘结强度。l防渗体与岸坡结合处，宽度1.5-2m范围内或边界处，不得使用羊角碾、夯板等重型机具。l砾质土、掺和土与岸坡或混凝土建筑物结合处，应填筑1-2m宽塑性较高而透水性低的土料，避免

41、直接与粗料接触。三、结合部位的施工三、结合部位的施工u三）坝体纵横向接坡与接缝三）坝体纵横向接坡与接缝l一般情况下，填筑面应力争平起。l斜墙及窄心墙不应留有纵向接缝；l防渗体及均质坝的横向接坡不应陡于1:3，高差不超过15m。l均质坝上的纵向接缝，宜采用不同高度的斜坡和平台相间形式。l坝体接坡面可用推土机自上而下削坡。l注意接坡与接缝的概念区别。四、反滤料、垫层料、过渡料的施工四、反滤料、垫层料、过渡料的施工u反滤料、垫层料、过渡料反滤料、垫层料、过渡料方量不大，但铺料要求高，压实标准高，分区线控制严。n一）填筑方法l1、削坡法l2、挡板法l3、松坡接触平起法: 有先土后砂, 先砂后土, 土砂

42、平起。削坡法和挡板法不适于机械化施工，故已不再使用。n二）压实应采用不同的压实机械分别压实，注意保证接触部位的质量。三、压实标准与压实参数u 一）压实标准一）压实标准 p1）粘性土料-两个指标l设计干表观密度dl施工含水量p2) 非粘性土料l砂土或砂砾石：相对密实度Dl石渣或堆石体：孔隙率 p3)换算公式minmaxmaxeeeeDDDdminmaxminmax)1 (三、压实标准与压实参数u二）压实参数二）压实参数p 1)机械参数 碾重、压力等p 2)施工参数 铺土厚度、碾压遍数、含水量等u三）压实试验三）压实试验p 1)试验方法 逐步收敛法现场试验-固定其他参数，变动一个参数，通过试验得到

43、该参数的最优值。将优选的参数和其他参数固定，再变动另一个参数，用试验确定其最优值。以此类推，得到每个参数的最优值。最后将这组最优参数进行一次复核试验。p 2)压实参数的确定根据设计干表观密度根据设计干表观密度d d，可分别查出不同铺土厚度所需的碾压遍数，可分别查出不同铺土厚度所需的碾压遍数a,b,ca,b,c及及相应的最优含水量相应的最优含水量d,e,fd,e,f。然后以单位压实遍数的压实厚度进行比较，以单。然后以单位压实遍数的压实厚度进行比较，以单位压实遍数的压实厚度最大者为最经济合理。即位压实遍数的压实厚度最大者为最经济合理。即MinhMinh1 1/a,h/a,h2 2/b,h/b,h3

44、 3/c/c第四节第四节 土石坝施工的质量控制土石坝施工的质量控制 施工质量的检查与控制是土石坝安全的重要保证，它贯穿于土石坝施工的各个关节和施工全过程。第四节 土石坝施工的质量控制一、料场的质量检查和控制一、料场的质量检查和控制二、坝面的质量检查和控制二、坝面的质量检查和控制三、质量事故处理三、质量事故处理一、料场的质量检查和控制一、料场的质量检查和控制n一）土料场土料场 1、 土质情况 2、土块大小 3、杂质含量 4、含水量n二）石料场石料场石质、风化程度、爆落块料大小、级配及形状等方面。一、料场的质量检查和控制一、料场的质量检查和控制n三）含水量调整l1、含水量偏高时解决的办法a. 改善

45、料场的排水条件和采取防雨措施；b. 将含水量偏高的土料进行翻晒处理，或者轮换掌子面开挖；c. 机械烘干法 。l2、含水量偏低时解决的办法 a. 加水。 对于粘性土料应考虑在料场加水（分块筑畦埂、灌水浸渍、轮换取土）； 对于非粘性土料，用洒水车在坝面喷洒加水。l3、含水量不均匀时解决的办法 a. 堆筑大土堆(“土牛”)。二、坝面的质量检查和控制二、坝面的质量检查和控制 坝面的质量检查和控制非常重要。 在坝面作业中，主要是对以下几项进行检查，并提出质量控制措施。a. 铺土厚度；铺土厚度；b. 填土块度；填土块度；c. 含水量大小；含水量大小；d. 压实后的干容重。压实后的干容重。 对于粘性土含水量

46、含水量是关键，对砂土干容重干容重是关键。l 1、密度的检查测定l 2、室内试验l 3、重点部位的检查l 4、压实参数和填料质量 对于检查中发现的问题应分析原因，找出解决办法，及时纠正。所有的检查记录，应及时整理，编号存档，作为施工过程质量管理的依据，也作为坝体运行后长期观测和事故分析的佐证。二、坝面的质量检查和控制二、坝面的质量检查和控制三、质量事故处理三、质量事故处理 n一）干缩、冻融裂缝一）干缩、冻融裂缝 l 干缩裂缝多发生在施工期上下游坝坡或坝顶的填筑面，呈龟裂状。l 防止方法：及时作好护坡和保护层。对已出现裂缝可采用开挖回填或将裂缝全部铲除重新回填。l 对均质坝，缝长不超过0.5m，缝

47、宽不超过5mm，也可不处理。n 二）沉陷裂缝二）沉陷裂缝l产生原因：产生原因：（1）由于岸坡过陡或坡率变差大；）由于岸坡过陡或坡率变差大；（2）地基沉降不均匀；）地基沉降不均匀；（3）黄土湿陷变形；）黄土湿陷变形；（4）坝体施工期填筑高差过大及坝体压实不够产生沉）坝体施工期填筑高差过大及坝体压实不够产生沉陷裂缝。陷裂缝。l对横向裂缝不论大小都应严格处理，防止贯穿坝体漏水失事。l可采用的办法开挖回填或灌浆处理开挖回填或灌浆处理。三、质量事故处理三、质量事故处理三、质量事故处理三、质量事故处理n 三）滑坡裂缝三）滑坡裂缝l 产生原因： 施工质量不好； 设计边坡陡于稳定边坡； 填筑土料含水量过大或地

48、基有含水量大的淤泥层。l 一般可采取坝脚压重或放缓边坡；或采取防渗、导渗措施。三、质量事故处理三、质量事故处理n 四）坝体及坝基异常异常渗漏l 往往是因施工不当施工不当造成的。l 土坝渗漏处理原则是： 上截：上截：基本措施可归纳为垂直防渗和水平防渗两种形式； 下排：下排：排水应有可靠的反滤。 第五节 面板堆石坝的施工 面板堆石坝有混凝土面板和沥青混凝土面板，其防渗由面板、趾板和基础防渗组成，其特点是：堆石坝体能直接挡水或过水，简化了施工导流与渡汛，枢纽布置紧凑，充分利用当地材料，面板可分期施工，便于机械化施工，施工受气候条件影响小。混凝土面板堆石坝施工沥青混凝土面板堆石坝施工第五节第五节 面板

49、堆石坝的施工面板堆石坝的施工一、面板堆石坝概述一、面板堆石坝概述二、堆石坝体材料分区二、堆石坝体材料分区三、垫层料和趾板的施工三、垫层料和趾板的施工四、钢筋混凝土面板的施工四、钢筋混凝土面板的施工五、沥青混凝土面板施工五、沥青混凝土面板施工一、面板堆石坝概述一、面板堆石坝概述 面板堆石坝是近期发展起来的新坝型,它具有适应好，工期短、投资省、施工简便、运行安全、工程量小的优点，是土石坝中工程量最省，投资最小的一种坝型，也是施工最快捷方便的一种坝型。 近年来，由于设计理论、施工机具和施工方法的发展，显示出它在各种坝型中具有极大的竞争力，在坝工建设有特殊重要的地位。水布垭水布垭天生桥天生桥天生桥天生

50、桥三板溪三板溪三板溪三板溪紫坪铺紫坪铺紫坪铺紫坪铺公伯峡公伯峡公伯峡公伯峡二、堆石坝体材料分区二、堆石坝体材料分区n一）坝体分区一）坝体分区 坝体部位不同，受力状况不同，对填筑材料的要求也不相同，所以对坝体进行分区。常常分为面板、垫层区、过渡区、主堆石区、下面板、垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区。游堆石区。趾板p 趾板是布置在防渗面板的周边、座落在河床及两岸基岩上的混凝土结构。p 趾板与面板共同作用，形成坝基以上的防渗体，同时趾板与经过固结灌浆、帷幕灌浆处理后的稳定基岩连成整体，封闭地面以下的渗流通道，从而形成一个完整的防渗体系。p 因此，趾板是一个承上启下的防渗结构。p 由于坝体堆石在自

51、重及水荷载作用下，可能产生变形，而河床及两岸的基岩相对来说变形则小得多，为此，建造在堆石体上的面板与设置在基岩上的趾板之间，通过具有柔性止水的周边缝来协调二者的变形不连续性。u趾板的主要作用是：保证面板与坝基间的不透水连接；作为基趾板的主要作用是：保证面板与坝基间的不透水连接；作为基础灌浆的盖板；础灌浆的盖板；当采用滑动模板施工时，趾板可作为滑动模板当采用滑动模板施工时，趾板可作为滑动模板施工的开始工作面。施工的开始工作面。趾板体型u 趾板轴线（趾板基准线）l 图中“x”点为面板底面线与趾板底面的交点，是趾板设计、施工的控制点。各截面的“x”点连线即面板设计底平面与趾板底平面的贯穿线)，称为趾

52、板的基准线，亦称趾板轴线。趾板横断面图u z点为面板底面线与趾板下游端面线的交点，是坝体填筑时上游面的起始控制点。各段趾板横截面上的“z”点应在同一平面上，即在面板底平面上，以保证大坝上游填筑面为一平整面。u趾板头部斜长段(QT)是作为面板滑模施工时起始工作面，要求该段与防渗面板在同一平面，即QT段的坡度与面板坡度相同，该段的长度一般要求不小于0.8m。u为使面板边缘能够自由下沉，避免硬性支承，消除面板固端应力。趾板下游端面应垂直面板，即QTTE；同时要求面板下部与基岩面之间应保持一定厚度的堆石体。公伯峡大桥u100m以上的堆石坝的面板上游面下部应设上游铺盖区及重盖区。二、堆石坝体材料分区二、

53、堆石坝体材料分区n二）面板坝的施工程序二）面板坝的施工程序 岸坡坝基开挖清理 趾板基础及坝基开挖 趾板混凝土浇筑 基础灌浆分期分块填筑主堆石料区（垫层料平起上升）（至分期分块高度）滑模浇混凝土面板 填筑下期坝体 下期混凝土面板 坝顶三、垫层料和趾板的施工三、垫层料和趾板的施工n一）垫层料的施工一）垫层料的施工l 1、垫层料的填筑 垫层料为人工碎石或级配良好的沙砾石料，先超填，然后修整和压实。l 2、垫层坡面的防护 为了防冲、挡水和提供良好的工作面要对垫层坡面进行防护，一般采用喷乳化沥青、喷射混凝土或摊铺碾压水泥砂浆。三、垫层料和趾板的施工三、垫层料和趾板的施工l 3、挤压边墙技术、挤压边墙技术

54、 采用挤压式边墙施工法进行上游垫层料坝坡的施工,代替传统的斜坡碾压砂浆方法。 采用挤压式边墙后，由于边墙在边坡上的限制作用，垫层料不需要超填，施工安全性高。三、垫层料和趾板的施工三、垫层料和趾板的施工n 二）趾板的施工二）趾板的施工 趾板必须在填筑前完成开挖与浇筑，其施工步骤为：开挖 清理工作面 测量放线 锚杆施工 立模安止水片 架设钢筋 预埋件埋设 冲洗仓面 混凝土浇筑 养护。挤压边墙施工挤压边墙施工垫层碾压施工趾板施工四、钢筋混凝土面板的施工四、钢筋混凝土面板的施工n 一）钢筋和止水一）钢筋和止水 钢筋采用现场绑扎焊接或预制钢筋网片现场拼装，止水成型后在现场焊接。n 二）模板二）模板 有轨滑模和无轨滑模。n 三）混凝土浇筑三）混凝土浇筑 面板采用滑模连续浇注（拉模浇注）滑模连续浇注（拉模浇注），按高度分为一次拉模、二次拉模和三次拉模到顶的浇注方法。五、沥青混凝土面板施工五、沥青混凝土面板施工n 一）温度控制一）温度控制 沥青混凝土施工过程温度控制十分严格，必须保证各工序的温度在设计的范围内。n 二）施工特点二）施工特点 铺填及压实层薄，铺填及压实层薄，通常板厚1030cm，施工压实层厚仅510cm，且铺填压实均在坡面上进行。n 三）施工机械三）施工机械 沥青混凝土的铺填和压实采用机械化流水作业施