第1章第11-12讲 土石方工程

1、 w页码，1/6(W)1F414000土石方工程第01讲 土石方工程 1F414001土石方工程施工的土石分级 水利水电工程施工中常用的土石分级，依开挖方法、开挖难易、坚固系数等，共划分为16级，其中土分4级，岩石分12级。 讲义编号NODE95083200104100000101：针对本讲义提问（一）土的分级 土分为4级，详见表1F4140011。表1F414001-1土的分级表 讲义编号NODE95083200104100000102：针对本讲义提问（二）岩石的分级岩石分为12级。 （三）洞室开挖的围岩分类 地下洞室的围岩可以岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状等五项

2、因素之和的总评分为基本依据。以围岩强度应力比为参考依据，进行工程地质分类。见表1F4140013。围岩工程地质分类表表1F4140013注：、类围岩，当其强度应力比小于本表规定时，围岩类别宜相应降低一级。/cware/lecture/lecDetail.shtm?smallListID=27301&cwar.2014/6/20楚楚造价 QQ:136464613围岩类别围岩稳定性围岩总评分T围岩强度应力比S支护类型I稳定。围岩可长期稳定，一般无不稳定块体 T854不支护或局部锚杆或喷薄层混凝土。大跨度时，喷混凝土、系统锚杆加钢筋网 基本稳

3、定。围岩整体稳定，不会产生塑性 变形，局部可能产生掉块 85T65 4稳定性差。围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生或变形破 坏。完整的较软岩，可能暂时稳定 65T452喷混凝土、系统锚杆加钢筋网。跨度为2025m时，浇筑混凝土衬砌 不稳定。围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生45T252喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌。V类围岩还应布置拱架支撑 V极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重T25土的等 级 土的名称自然湿重度 （kNm3） 外观及其组成特性开挖工具砂土、种植土16.517.5疏松、黏着力差或易进水，略有黏性 用锹或略加脚踩开挖壤土、淤泥、含根

4、种植土 17.5l8.5开挖时能成块，并易打碎 用锹需用脚踩开挖 黏土、干燥黄土、干淤泥、含少量砾石的黏土 18.O19.5黏手、看不见砂粒，或干硬用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖坚硬黏土、砾质黏土、含卵石黏土19.O21.O结构坚硬，分裂后成块 状，或含黏粒、砾石较多用镐、三齿耙等开挖 w页码，2/6(W)讲义编号NODE95083200104100000103：针对本讲义提问1F414002 土石方平衡调配原则 水利水电工程施工，一般有土石方开挖料和土石方填筑料，以及其他用料，如开挖料作混凝土骨料等。在开挖的土石料中，一般有废料，还可能有剩余料等，因此要设置堆料场和弃料场。开挖的土石

5、料的利用和弃置，不仅有数量的平衡（即空间位置上的平衡）要求，还有时间的平衡要求，同时还要考虑质量和经济效益等。 一、土石方平衡调配的方法 土石方平衡调配是否合理的主要判断指标是运输费用，费用花费最少的方案就是最好的调配方案。土石方调配可按线性规划进行。对于基坑和弃料场不太多时，可用简便的“西北角分配法”求解最优调配数值。 土石方调配需考虑许多因素，如围堰填筑时间、土石坝填筑时间和高程、厂前区管道施工工序、围堰拆除方法、弃渣场地（上游或下游）、运输条件（是否过河、架桥时间）等。 讲义编号NODE95083200104100000104：针对本讲义提问二、土石方平衡调配原则 土石方平衡调配的基本原

6、则是在进行土石方调配时要做到料尽其用、时间匹配和容量适度。 （一）料尽其用 开挖的土石料可用来作堤坝的填料、混凝土骨料或平整场地的填料等。前两种利用质量要求较高，场地平整填料一般没有太多的质量要求。 （二）时间匹配 土石方开挖应与用料在时间上尽可能相匹配，以保证施工高峰用料。 （三）容量适度 堆料场和弃渣场的设置应容量适度，尽可能少占地。开挖区与弃渣场应合理匹配，以使运费最少。 堆料场。堆存原则是：易堆易取。防止水、污泥杂物混入料堆，致使堆存料质量降低。当有几种材料时应分场地堆存，如堆在一个场地，应尽量隔开，避免混杂。 土石方调配的结果对工程成本、工程进度，以及工区景观、工区水土流失、噪声污染

7、、粉尘污染等环境因素有着显著的影响。 讲义编号NODE95083200104100000105：针对本讲义提问1F414003露天土石方开挖方法一、土方开挖 土方开挖的开挖方式包括自上而下开挖、上下结合开挖、先岸坡后河槽开挖和分期分段开挖等。水利水电工程建设中，土方开挖的方法主要有机械开挖、人工开挖等。 （一）机械开挖 机械开挖的主要挖土机械有挖掘机、装载机和铲运机等。 1.挖掘机。挖掘机用斗状工作装置挖取土壤或其他物料，剥离土层，是土石方工程开挖的主要施工机械设备。从工作装置方面，挖掘机分为正铲、反铲、索铲和抓斗。 （1）正铲挖掘机是土石方开挖中最常用的机械，具有强力推力装置，能挖各种坚实土

8、和破碎后的岩石，适用于开挖停机面以上的土石方，也可挖掘停机面以下不深的土方，但不能用于水下开挖。正铲挖掘机的开行方式和它的开挖工作面的布置主要决定于开挖和运输条件。正铲与运输工具配合时， 其开挖工作面的布置有侧向挖掘与正向挖掘两种方式。 讲义编号NODE95083200104100000106：针对本讲义提问（2）反铲挖掘机的基本作业方式有沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖/cware/lecture/lecDetail.shtm?smallListID=27301&cwar.2014/6/20楚楚造价 QQ:136

9、464613 w页码，3/6(W)掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲挖掘机每一作业循环包括挖掘、回转、卸料和返回等四个过程。 （3） 索铲挖掘机又称拉铲挖掘机，主要用于开挖停机面以下的土料，适用于坑槽挖掘，也可水下掏掘土石料。 （4） 抓斗挖掘机又称抓铲挖掘机，用钢绳牵拉，灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬土；可以装在简易机械上工作，使用方便。 抓斗挖掘机作业特点为：开挖直井或沉井土方；可装车或甩上；排水不良也能开挖；吊杆倾斜角度应在45以上，距边坡应不小于2m。 讲义编号NODE95083200104100000107：针对本讲义提问2. 装载机。装载机是应用较广泛的土石方施工机械，与挖掘机比

10、较，它不仅能进行挖装作业，而且能进行集渣、装载、推运、平整、起重及牵引等工作，生产率较高，购置费用低。 3. 推土机。推土机是工地上用得最多的一种机械。它能平整场地、边坡与道路，开挖基坑、骨料与浅沟渠，回填沟槽，以及推树拔根等。 推土机用于开挖与推运土料时，其运距以不超过60m为宜。 4. 铲运机。铲运机是集开挖、运输和铺填三项工序于一身的设备，其施工简单、管理方便、费用低，适用于开挖有黏性的土壤。铲运机有拖式和自行式两类。它是一种铲土、运土、铺土和压实的综合机械，可用于铲除腐殖土，开采土料，修筑渠道与路基，以及软基的开挖等。 铲运机适用于挖方深度和填方高度均不大，开挖级土（、IV级土需翻松）

11、，运距不远 （6001500m）的情况。 铲运机是一种循环作业机械，由铲土、运土、卸土、回驶四个过程组成。它的开行方式有环形和“8”字形两种。当挖填方靠近（如修渠道和路基等），且挖填方高差在1.5m以内时，常用环形开行， 高差超过1.5m时，可采用“8”字形开行。 讲义编号NODE95083200104100000108：针对本讲义提问5.机械设备配套原则 各种开挖机械对土质的适应情况，可参考表1F414003，表中“”表示适用，“”表示可用，“”表示不适用。 开挖机械对土质的适应情况表1F414003填土及黏土 开挖机械正铲挖掘机拉铲挖掘机铲 运 机 推土机 装载机 砂土砂砾石风化岩石爆破块

12、石选择挖土和运输机械时，应考虑工程量的大小，此外，在选择土方开挖运输机械时，应尽可能选用容量大、数量少、型号规格单一的机械，便于管理和修配。 讲义编号NODE95083200104100000109：针对本讲义提问（二）闸坝基础人工开挖 临近设计高程时，应留出0.20.3m的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予挖除。 人工开挖闸坝基础可全面逐层下降，也可分区呈台阶状下挖，分区台阶状下挖方式有利于布置出土坡道，组织施工也较方便。 /cware/lecture/lecDetail.shtm?smallListID=27301&cwar.2

13、014/6/20楚楚造价 QQ:136464613 w页码，4/6(W)图1F414003基础分层开挖示意图 （a）全面逐层下挖；（b）分区台阶状下挖 讲义编号NODE95083200104100000110：针对本讲义提问二、石方开挖 在水电建设中，常需开挖大量石方，石方开挖普遍使用的方法是爆破开挖法。爆破法开挖石方的基本工序有钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。 通常使用的爆破方法有浅孔爆破法、深孔爆破法、预裂爆破及洞室爆破法等，其中，前两种爆破方法一般多用延长药包，最后一种方法大多采用集中药包。 保护层或深度小于4.0m岩层的开挖，采用限制药包量的浅孔小炮爆破，用手风钻或轻型穿孔机钻孔，孔径

14、小于75mm。保护层开挖应按照三分之二或二分之一原则分层进行。最后由人工或使用风镐撬除松动岩块。 讲义编号NODE95083200104100000111：针对本讲义提问第02讲 土石方施工及爆破技术1F414004地下土石方工程的施工方法 地下工程按其断面大小可分为小断面、中断面、大断面和特大断面四类，具体尺寸见表1F414004。 按断面尺寸的洞室分类表1F414004根据地下洞室断面分类，结合施工机械和技术水平情况，地下工程可采取全断面开挖、先导洞后扩大开挖、台阶扩大开挖、分部分块开挖等方式进行施工。 （一）全断面开挖方式 全断面开挖方式是采用机械化或半机械化进行全断面一次开挖成型的施工

15、方法。 （二）先导洞后扩大开挖方式 通常在导通后，才进行扩大开挖。 （三）台阶扩大开挖方式 讲义编号NODE95083200104200000101：针对本讲义提问（四）分部分块开挖方式 在特大断面的洞室开挖中，可采用先拱后扩大、先导洞后顶拱扩大再中下部扩大、肋拱留柱扩大法、中心导洞辐射孔等方式进行分部分块开挖。 1.先拱后扩大 在I类围岩中，可先以全断面进行顶拱部位开挖，然后对顶拱进行喷锚支护。在进行顶拱支护的同时，可进行下部开挖（若跨度大于1m以上时，可视地质裂隙情况再行分块），最后再开挖中部， 使断面成型。或先开挖洞室顶拱，当顶拱支护后，再逐层开挖下部，这种方法开挖效率不高，但比较 安全

16、。 /cware/lecture/lecDetail.shtm?smallListID=27301&cwar.2014/6/20楚楚造价 QQ:136464613断面分类断面积（m2）等效直径（m）小 断 面204.5中 断 面20354.56.5大断面 351206.512特大断面12012 w页码，5/6(W)讲义编号NODE95083200104200000102：针对本讲义提问2. 先导洞后顶拱扩大再中下部扩大 当洞室围岩为类岩石时，先在顶拱处开挖导洞，然后进行顶拱扩大开挖，并及时进行支护。在此同时，可进行下导3. 肋拱留柱扩大

17、 挖，最后进行中部扩大开挖。 当洞室围岩为类或V类岩石时，先开挖顶拱部位导洞，为保证施工安全，在顶拱扩大开挖时，采用间隔扩大方式，并立即进行钢筋混凝土支护，然后再逐块开挖岩柱。 4. 中心导洞辐射孔 用小型机械开挖中导洞，在导洞中用潜孔钻或钻车钻辐射孔并用简易台车钻周边预裂孔。这种方法适用于、类围岩，机械化程度较低，开挖大断面洞室时。使用这种方法，衬砌与扩大开挖可流水或平行作业。 讲义编号NODE95083200104200000103：针对本讲义提问1F414005爆破技术一、爆破器材 1.分类 分为：铵梯；粉状铵油；铵松蜡与铵沥蜡；水胶；乳化；光面（预裂）爆破专用；低爆速；静态破碎剂等八类

18、。 材分类 材分为：传爆器材和2.。 讲义编号NODE95083200104200000104：针对本讲义提问二、爆破方法 （一）浅孔爆破法 孔径小于75mm、深度小于5m的钻孔爆破称为浅孔爆破。 浅孔爆破法能均匀破碎介质，不需要复杂的钻孔设备，操作简单，可适应各种地形条件，而且便于控制开挖面的形状和规格。但是，浅孔爆破法钻孔工作量大，每个炮孔爆下的方量不大，因此生产率较低。 （二）深孔爆破法 孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔爆破称为深孔爆破。爆后有一定数量的大块石产生，往往需要二次爆破。深孔爆破法一般适用于级岩石。 深孔爆破法是大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。与浅孔法比较，其单位

19、体积岩石所需的钻孔工作量较小，单位耗药量低，劳动生产率高，并可简化起爆操作过程及劳动组织。缺点是钻孔设备复杂，设备费高。坚硬的岩石，由于钻孔速度慢，往往会使成本提高，采用此种方法时应慎重考虑。 深孔爆破的主要参数有：台阶高度H、钻孔直径d、底盘抵抗线Wd、炮孔间距a和排距b、超钻深度 H、钻孔深度L、堵塞长度L1及单孔装药量Q等。 讲义编号NODE95083200104200000105：针对本讲义提问/cware/lecture/lecDetail.shtm?smallListID=27301&cwar.2014/6/20楚楚造价 QQ:136464613 w页码，6/6(W)讲义编号NODE95083200104200000106：针对本讲义提问（三