土石坝工程概述64内容丰富

第四章土石坝工程重要提示:本章的重点和难点是土石坝的料场规划、土石坝的坝面作业。主要的知识点包括：料场空间规划和时间规划；流水作业；工段数和工序数的关系；进退错距法；转圈套压法；结合部位的施工；土料压实标准。

概述土石坝

包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种充分利用当地材料的坝型。分类（根据施工方法的不同）

干填碾压、水中填土、水力冲填（包括水坠坝）和定向爆破修筑等。碾石式土石坝的施工

包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。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。

基本作业：料场土石料开采，挖、装、运、卸和坝面铺平、压实、质检。

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。

附加作业：坝坡修整，铺砌护面块石及铺植草皮等。第一节坝体材料与料场规划一．坝体材料及其要求

⒈防渗料

防渗的土料最基本的要求：

防渗性：渗透系数不大于1×10-5cm/s时，一般即可满足要求。

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

⒉坝壳料

工程实践中，堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。

堆石:按其型式可分为抛填、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。堆石是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的坝壳料。

砂砾石:碾压砂砾石压缩性低，抗剪强度高，但易冲蚀、易管涌。

风化料:属于抗压强度小于30MPa的软岩类，往往存在湿陷问题。⒊反滤料和过渡料

反滤料一般要满足坚固度要求，要求级配严格，一般采用混凝土砂石料生产系统生产，但不要求冲洗。二．空间规划

料场位置、高程的恰当的选择

1．高程上有利于重车下坡，低料低用，高料高用；

2．易于排除地面水和地下水；

3．坝的上下游、左右岸最好都选有料场；

4．近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输。

二．时间规划

考虑施工强度和坝体填筑部位的变化，随季节及坝前蓄水情况的变化，料场的工作条件在变化。

1．近料先用，远料后用；

2．上游易淹的料场先用，下游不易淹的料场后用；

3．含水量高的料场旱季用，含水量低的料场雨季用；

4．上坝强度高时用近料场，低时用较远的料场。三．质量和数量的规划

质量方面要对料场的地质成因、产状以及各种物理力学指标进行全面勘探和试验。数量方面：主要料场

备用料场四．料场体积比坝体体积大的原因

1．大坝比重比料场土料比重大；

2．料场中的废料要挖除；

3．开挖、运输、填筑、削坡的损耗；

4．施工道路、废料占地不能开采；

5．施工中如遇雨天，要将填好的土料挖除。五、料场优化土石方平衡的原则：充分而合理地利用建筑物开挖料。

1.填挖料平衡计算2.土石方调度优化第二节土石石料的开挖与与运输一、土石料的的开采与加工工料场开采前的的准备工作：：划定料场范范围；分期分分区清理覆盖盖层；设置排水系统统；修建施工工道路；修建建辅助设施。。1．土料的开采采土料开采一般般有立采和平采两种。立面开采方法法适用于土层层较厚，天然然含水量接近近填筑含水量量，土料层次次较多，各层层土质差异较较大时。平面开采方法法适用于土层层较薄，土料料层次少且相相对均质、天天然含水量偏偏高需翻晒减减水的情况下下，宜采用。。规划中应将料料场划分成数数区，进行流流水作业。2．土料加工调整土料含水水量降低土料含水水量的方法有有挖装运卸中中的自然蒸发发、翻晒、掺掺料、烘烤等等方法。提高土料含水水量的方法有有在料场加水水，料堆加水水，在开挖、、装料、运输输过程中加水水。掺合、超径料料处理一般掺合办法法有：①水平互层铺铺料——立面(斜面)开采掺合法；；②土料场水平平单层铺放掺掺料——立面开采掺合合法；③在填筑面堆堆放掺合法；；④漏斗——带式输送机掺掺合法。第①、④种方方法采用较多多。砾质土中超径径石含量不多多时，常用装装耙的堆土机机先在料场中中初步清除，，然后在坝体体填筑面上进进行填筑平整整时再作进一一步清除；当当超径石的含含量较多时，，可用料斗加加设蓖条筛（（格筛）或其其他简单筛分分装置加以筛筛除，还可采采用从高坡下下料，造成粗粗细分离的方方法清除粗粒粒径。粗粒粒径较大的过过渡料宜直接接采用控制爆爆破技术开采采，对于较细细的、质量要要求高的反滤滤料，垫层料料则可用破碎碎、筛分、掺掺和工艺加工工。3．砂砾石料和和堆石料开采采砂砾石料开采采陆上开采：一一般挖运设备备即可。水下开采：采采用采砂船和和索铲开采。。当水下开采采砂砾石料含含水量高时，，需加以堆放放排水。块石石料开采：结合建筑物开开挖或由石料料场开采，开开采的布置要要形成多工作作面流水作业业方式。开采方法一般般采用深孔梯梯段爆破，特特定目的使使用洞室爆破破。4．超径处理超径块石料的的处理方法主主要有浅孔爆爆破法和机械械破碎法两种种。浅孔爆破法：：指采用手持持式风动凿岩岩机对超径石石进行钻孔爆爆破。机械破碎法：：指采用风动动和振冲破石石、锤破碎超超径块石，也也可利用吊车车起吊重锤，，利用重锤自自由下落破碎碎超径块石。。三、土石料开开挖运输方案案坝料的开挖与与运输，是保保证上坝强度度的重要环节节之一。开挖运输方案案主要根据坝坝体结构布置置特点、坝料料性质、填筑筑强度、料场场特性、运距距远近、可供供选择的机械械设备型号等等多种因素，，综合分析比比较确定。挖运机械介绍绍(一)挖掘机械---开挖土料1）单斗式挖掘掘机---正向铲，反向向铲循环式机械；斗容容量常用0.5-4m32）多斗式挖掘掘机连连续式挖掘掘机械(二)挖运组合机械械---承担挖、运、、卸，甚至铺铺土1）推土机：方方便，运转灵灵活；经经济运距60-100m；可多台并列列推土，增大大运距2）铲运机---专用设备，运运输距离远，，效率高按按行驶驶方式，分为为牵引式和自自行式容容量多用用6-7m3(三)运输机械1）循环式---汽车(自卸式)，有轨列车2）连续式---皮带机（带式式运输机）土石坝施工设设备的选型对对坝的施工进进度、施工质质量以及经济济效益产生重重大影响。（一）设备备选型的基本本原则：1．所选机械的的技术性能能能适应工作的的要求、施工工对象的性质质和施工场地地特征，保证证施工质量，，能充分发挥挥机械效率，，生产能力满满足整个施工工过程的要求求。2．所选施工机机械应技术先先进、生产效效率高，操作作灵活、机动动性好，安全全可靠，结构构简单，易于于检修保养；；3．类型比较单单一，通用性性好；4．工艺流程中中各供需所用用机械应成龙龙配套，各类类设备应能充充分发挥效率率，特别应注注意充分发挥挥主导机械的的效率。5．设备购置费费和运行费用用较低，易于于获得零、配配件，便于维维修、保养、、管理和调度度，经济效果果好。对于关关键的、数量量少且不能替替代的设备，，应使用新购购置的，以保保证施工质量量，避免在一一条龙生产中中卡壳影响进进度。（二）土石石坝施工中开开挖运输方案案主要有以下下几种：1.正向铲开挖，，自卸汽车运运输上坝正向铲开挖、、装载，自卸卸汽车运输直直接上坝，通通常运距小于于10km。自卸汽车可可运各种坝料料，运输能力力高，设备通通用，能直接接铺料，机动动灵活，转弯弯半径小，爬爬坡能力较强强，管理方便便，设备易于于获得。在施工布置上上，正向铲一一般都采用立立面开挖，汽汽车运输道路路可布置成循循环路线，装装料时停在挖挖掘机一侧的的同一平面上上，即汽车鱼鱼贯式地装料料与行驶。2.正向铲开挖、、胶带机运输输国内外水利水水电工程施工工中，广泛采采用了胶带机机运输土、砂砂石料。胶胶带机的爬坡坡能力大，架架设简易，运运输费用较低低，比自卸汽汽车可降低运运输费用1/3～1/2，运输能力也也较高。胶带带机合理运距距小于10km，可直接从料料场运输上坝坝；也可与自自卸汽车配合合，作长距离离运输，在坝坝前经漏斗由由汽车转运上上坝；与有轨轨机车配合，，用胶带机转转运上坝作短短距离运输。。3．斗轮式挖挖掘机开挖，，胶带机运输输，转自卸汽汽车上坝对于填筑方量量大、上坝强强度高的土石石坝，若料场场储量大而集集中，可采用用斗轮式挖掘掘机开挖，其其生产率高，，具有连续挖挖掘、装料的的特点。斗轮轮式挖掘机将将料转入移动动式胶带机，，其后接长距距离的固定式式胶带机至坝坝面或坝面附附近经自卸汽汽车运至填筑筑面。这种布布置方案，可可使挖、装、、运连续进行行，简化了施施工工艺，提提高了机械化化水平和生产产率。4．采砂船开开挖，有轨机机车运输，转转胶带机（或或自卸汽车））上坝有轨机车具有有机械结构简简单、修配容容易的优点。。当料场集中中，运输量大大，运距较远远（大于10km）时，可用有有轨机车进行行水平运输。。有轨机车运运输的临建工工程量大，设设备投资较高高，对线路坡坡度、转弯半半径等的要求求也较高。有有轨机车不能能直接上坝，，在坝脚经卸卸料装置至胶胶带机或自卸卸汽车转运上上坝。坝料的开挖运运输方案很多多，但无论采采用何种方案案，都应结合合工程施工的的具体条件，，提高机械械利用率；减减少坝料的转转运次数；各各种坝料铺筑筑方法及设备备应尽量一致致，减少辅助助设施；充分分利用地形条条件，统筹规规划和布置。。例题1已知砂砾开挖挖强度为4966.25m3/d。用1m3正铲挖土，10t自卸汽车运土土。正铲挖装装土的循环时时间为26s，土斗的充盈盈系数为1，土的松散影影响系数为0.75。求所需挖掘掘机的台数。。解：例题2：土坝施工，粘粘性土的上坝坝强度为4992m3/d。已知设计干干容量为1.65t/m3，料场土料干干容重1.35t/m3，土料松散干干容重为1.28t/m3。土料开挖损损失系数为0.95，运输损失系系数为0.98，求开挖强度度与运输强度度。开挖强度运输强度第三节土石石坝坝面作业业一．坝面作业业程序请看坝面填筑图铺土、平土洒洒水、压实、、质检刨毛工工段数m，工序数n

1．工段数与工工序数的关系系m=n，工段数与工工序数相等，，人、机、地地不闲；m>n，工段数大于于工序数，人人、机不闲，，地闲；m<n，工段数小于于工序数，人人、机闲，地地不闲，流水水作业不能正正常进行。2．拟定流水作作业程序①①拟定工序序数目n

②拟定流水作业业单位时间t（h）：t=αT/n

T——一个班内有效效工作时间，，h/班；n——工序数；α——同一工段各工工序循环一次次所用的班数数，一般1～1.5。③计算工作段面面积ω=qt/hT

q——坝体填筑相应应高程的松土土上坝m3/班；h——每层铺松土厚厚度；

④计计算工段数数目m=S/ωS——坝体相应高程程的填筑面积积m2二．卸料和平平料通常采用自卸卸汽车、皮带带机卸料，由由推土机平铺铺成要求的厚厚度。自卸汽车卸料料卸料方式：后后卸、底卸、、侧卸。底卸卸式汽车可边边行驶边卸料料，但不能运运输大粒径块块石或漂石；；侧卸式汽车车适用于运输输反滤料及有有固定卸料点点的运输。进进占法卸料料，如图汽车进占法后退法卸料，，如图汽车后退法堆石料三．压实方法法1．注意事项防防渗土料的的压实方向应应平行坝轴线线方向进行，，不得垂直于于坝轴线方向向碾压，避免免局部漏压形形成横穿坝体体的集中渗流流带；

碾压压机械行驶的的行与行之间间必须重叠20～30cm，以免漏压；；

坝料分区区之间的边界界容易形成漏漏压的薄弱带带，必须注意意互相重叠碾碾压。2．压实方法进进退错距法法：碾压长度度一般40～100m，错距容易保保证，获得广广泛采用。转转圈套压法法：要求工作作面积较大适适用于均质坝坝，生产效率率高，碾压区区两端容易过过压，四角漏漏压严重。转转弯半径小易易造成剪切破破坏。3．判判断断压压实实效效果果质质检检及及现现场场压压实实作作业业状状态态分分析析现现场场压压实实作作业业状状态态分分析析：：①①羊羊足足碾碾在在碾碾压压过过程程中中，，只只要要土土料料不不发发生生侧侧移移和和被被踢踢翻翻松松，，就就应应以以较较高高的的速速度度碾碾压压，，直直到到经经几几次次碾碾压压后后，，一一般般滚滚筒筒提提高高到到离离土土面面2～3cm，表表明明土土料料压压实实；；若若不不出出现现“升起起”现象象，，表表明明土土料料未未被被压压实实，，其其原原因因可可能能是是接接触触应应力力过过大大而而产产生生了了剪剪力力破破坏坏或或土土料料含含水水量量过过高高。。②气胎胎碾碾压压时时可可根根据据轮轮胎胎的的陷陷入入程程度度作作大大体体的的判判断断，，轮轮胎胎一一点点也也没没有有陷陷入入土土中中表表示示含含水水量量过过低低；；过过分分陷陷入入表表示示含含水水量量过过高高或或碾碾重重过过大大。。4.压实实机机械械：：羊羊足足碾碾、、气气胎胎碾碾、、夯夯板板、、震动动碾碾请看看录录像像羊足足碾碾、轮胎胎碾碾、震动动碾碾四．．结结合合部部位位施施工工1．坝坝基基结结合合面面对对于于基基础础部部位位的的填填土土，，一一般般用用薄薄层层、、轻轻碾碾的的方方法法，，不不允允许许用用重重型型夯夯或或重重型型碾碾。。不不同同地地基基的的处处理理：：①①粘粘性性土土、、砾砾质质土土坝坝基基，，应应将将其其表表层层含含水水量量调调节节至至施施工工含含水水量量上上限限范范围围，，用用与与防防渗渗土土料料相相同同的的碾碾压压参参数数压压实实，，然然后后刨刨毛毛深深3～5cm，再再铺铺土土压压实实。。②非粘粘性性土土地地基基应应先先压压实实，，再再铺铺第第一一层层土土料料，，含含水水量量为为施施工工含含水水量量的的上上限限，，采采用用轻轻型型机机械械碾碾压压，，压压实实表表面面密密度度可可略略低低于于设设计计要要求求。。③岩基基，应应先把把局部部凹凸凸不平平的岩岩石修修整，，封闭闭岩基基表面面节理理、裂裂缝。。若岩岩基干干燥可可适当当洒水水并使使用含含水量量略高高的土土料，，岩基基凹陷陷处应应用人人工填填土夯夯实。。无无论何何种坝坝基，，当填填筑厚厚度达达2m后才可可使用用重型型机械械。2．与岸岸坡及及砼结结合面面①①填填土前前，先先将结结合面面的污污物冲冲洗，，清除除松动动岩石石，在在结合合面上上洒水水湿润润，边边涂刷刷一层层厚约约5cm的浓粘粘土浆浆或浓浓水泥泥粘土土浆或或水泥泥砂浆浆，边边涂刷刷边铺铺土边边碾压压；②②防防渗渗体与与岸坡坡结合合处，，宽度度1.5～2.0m范围内内或边边角处处不得得使用用羊角角碾、、夯板板等重重型机机械，，并保保证坝坝体碾碾压搭搭接宽宽度1m以上；；③混凝土土齿墙墙或坝坝下埋埋管两两侧及及顶部部0.5m范围内内填土土，必必须用用小型型机具具压实实；④④岸岸坡坡、混混凝土土与砾砾质土土、掺掺合土土结合合处，，应填填1～2m宽塑性性较高高而透透水性性低的的土料料，避避免直直接与与粗料料接触触。3．坝体体纵横横向接接坡及及接缝缝①①防防渗体体及均均质坝坝的横横向接接坡不不应陡陡于1:3，高差差不超超过15m。均质质坝的的纵向向接缝缝宜采采用不不同高高度的的斜坡坡和平平台相相间形形式，，坡度度及平平台宽宽度根根据施施工，，并满满足稳稳定要要求，，平台台高度度不大大于15m。②②坝坝体接接坡面面可用用推土土机自自上而而下削削坡，，适当当保留留保护护层③坝体施施工临临时设设置的的接缝缝因高高差较较小，，时间间短，，没有有稳定定问题题，通通常高高差不不超过过铺土土厚1～2倍为宜宜，分分缝在在高程程上应应适当当错开开。五．反滤层层施工土、砂松坡坡接触平起起法1．先土后砂法法：如图，先先填2～3层土料，压压实时边缘缘留30～50cm宽松土带，，一次铺反反滤料与粘粘土齐平，，压实反滤滤料，并用用气胎碾压压实土砂接接缝带。此此法易排除除坝面雨水水；因填土土料无侧面面限制，施施工中有超超坡，且接接缝处不便便压实。当当反滤料上上坝强度赶赶不上土料料填筑时，，可用此法法。2．先砂后土土法：如上上图先在反反滤料设计计线内用反反滤料筑一一小堤，再再填筑2～3层土料与反反滤料齐平平，然后压压实反滤料料及土料接接缝带。此此法填土料料时有反滤滤料作侧限限，便于控控制防渗土土体边线，，接缝处土土料便于压压实，宜优优先用此法法。坝面填筑图图汽车进占法法汽车后退法法堆石料震动碾图羊足碾轮胎碾震动碾先土后砂法法第四节土土石料压实实标准及质质量控制一．土石料料的压实标标准土料压实越越好，物理理力学性能能指标越高高，坝体填填筑质量就就越有保证证。但土料料的过分压压实会产生生剪力破坏坏又提高了了压实费用用。1．粘性