土石壩施工的基本知識(shí)-41頁(yè)P(yáng)PT

1、第四章 土石壩的施工 本章重點(diǎn)：土石壩施工的挖運(yùn)機(jī)械及施工方案 本章難點(diǎn)：土料壓實(shí)的機(jī)理最優(yōu)含水量 增加內(nèi)容：面板材料壩的施工 結(jié)合講課安排23次錄象教學(xué) 7/16/2022 41 土石壩施工概述 一、土石壩的施工特點(diǎn) 1、土石壩建設(shè)方興未艾的原因 地質(zhì)條件好的壩址已開(kāi)發(fā)殆盡， 余下的只好建土石壩 土石壩設(shè)計(jì)和施工技術(shù)進(jìn)步很快 特別是結(jié)合面板技術(shù) 省工省料，施工簡(jiǎn)單（無(wú)模板、無(wú)溫控） 機(jī)械化施工，工期短 有環(huán)境保護(hù)方面的優(yōu)勢(shì) 7/16/20222、從施工的角度來(lái)看土石壩的優(yōu)點(diǎn)（與砼壩相比） 要求的地質(zhì)條件不高： 能筑土石壩的地方多，且地基處理省時(shí)省力省錢(qián) 充分利用當(dāng)?shù)夭牧?：既省材料，又省運(yùn)費(fèi)

2、，還可以解決部分棄料的堆放問(wèn)題 工期短： 既有利于群眾性施工，又容易采用機(jī)械化作業(yè)，速度快 81年統(tǒng)計(jì)資料：（大型壩） 日本 美國(guó) 蘇聯(lián) 中國(guó) 土石壩 23年 34年 5年 46年 砼壩 35年 46年 58年 610年 7/16/2022安全 從設(shè)計(jì)上來(lái)看，土石壩高且大： 蘇聯(lián)羅貢壩（土石壩）Hmax325M 瑞士大狄克桑斯重力壩Hmax285M 我國(guó)小浪底土石壩Bmax840M 我國(guó)錦屏電站土石壩Hmax300M 從環(huán)境上來(lái)看，土石壩基本上不破壞生態(tài)。3、從施工的角度來(lái)看土石壩的缺點(diǎn)（與砼壩相比） 防滲問(wèn)題 過(guò)水問(wèn)題 7/16/2022 二、土石壩的施工方法 1、水中填土法：常用于修筑土石

3、圍堰 2、水力沖填法 3、定向爆破法 4、干填輾壓法：施工內(nèi)容和施工程序如下： 準(zhǔn)備工作：A地基和岸坡的處理 主要清理：雜草雜樹(shù)及亂石 干容重小于1.48的表層土 含有機(jī)物大于1%的表土 含可溶鹽大于2%的表土 細(xì)沙及粉沙等易液化的土 7/16/2022 B四通建設(shè)及臨時(shí)設(shè)施 基本作業(yè)：A土石料的開(kāi)采 B土石料的挖運(yùn) C土石料的鋪、卸 D土石料的平散與壓實(shí)輔助作業(yè)： A料場(chǎng)的清理：（先規(guī)劃、選擇） B土質(zhì)檢查 C地下水位控制：主要是降低 D壓實(shí)過(guò)程中的刨毛、加水或翻曬等附加作業(yè)： A壩坡修整 鋪砌護(hù)面石塊或草皮等 7/16/2022 三、面板壩的施工要點(diǎn) P117123 材料另附42 土石料場(chǎng)

4、的規(guī)劃 壩型及壩址選擇階段：全面調(diào)查土石料的 種類、數(shù)量、位置等 施工組織設(shè)計(jì)階段：具體勘測(cè)、規(guī)劃 7/16/2022 一、空間規(guī)劃 1、高程適當(dāng)：高料高用，低料低用2、四周都有料場(chǎng)：近料先用，遠(yuǎn)料后用 3、取土不影響壩的防滲穩(wěn)定 4、施工干擾小，壩體上升均勻 5、少占用農(nóng)田，少破壞植被 二、時(shí)間規(guī)劃 施工強(qiáng)度隨季節(jié)和填筑部位變化而變化1易淹的料場(chǎng)先用：上游料先用，下游料后用 2上壩強(qiáng)度低時(shí)用遠(yuǎn)料（如雨季），反之用近料3含水量高的旱季用，含水量小的雨季用 4儲(chǔ)備料場(chǎng)關(guān)鍵時(shí)刻用：如龍口合攏、攔洪渡汛等 7/16/2022三、質(zhì)量與數(shù)量的規(guī)劃 1、料盡其用原則：土石方平衡 、充分利用碴料 2、壩體

5、不同部位對(duì)土料的種類要求不同： %值、值、值、d值、料的成份、料的級(jí)配d等。 均質(zhì)壩、斜心墻壩、心墻壩、 3、質(zhì)量與數(shù)量的規(guī)劃要同時(shí)進(jìn)行 4、控制料的質(zhì)量，縮小壩體斷面尺寸 提問(wèn)：什么是土方石平衡？7/16/20225、主料場(chǎng)與備用料場(chǎng) ： 主料場(chǎng)土質(zhì)好，儲(chǔ)量大，開(kāi)采集中，距離近， 可常年開(kāi)采 V主（150200）%V設(shè)，考慮：勘測(cè)不準(zhǔn)確 損耗土料 、廢棄土料 備用料場(chǎng)主料場(chǎng)無(wú)法使用時(shí)用，一般在淹沒(méi)區(qū) 以外 V備（150200）%V主 四、料場(chǎng)管理 1、料場(chǎng)清理：剝棄表層腐植土，清除覆蓋層 7/16/20222、料場(chǎng)排水：地表水與地下水 排水溝、截水溝、集水井，人工降低地下水位 3、場(chǎng)內(nèi)布置：

6、土料開(kāi)采避免施工干擾 石料開(kāi)采爆破布置 43 土石料的壓實(shí) 一、土料壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn) 1、粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 填筑的土方要求有較高的穩(wěn)定性和抗?jié)B性 根據(jù)莫爾庫(kù)侖破壞理論有：f = C+tg 7/16/2022顯然：dC、穩(wěn)定性 抗?jié)B性工程量 舉例：當(dāng)達(dá)到同樣抗滑與抗?jié)B穩(wěn)定時(shí) 若d = 1.3，則n3 若d 1.7，則n1 n3時(shí)，斷面面積A 1320 n1時(shí)，斷面面積A 520并且dK沉降一般地，d 1.41.7 d為粘性土的壓實(shí)指標(biāo)干容重或干密度： 設(shè)計(jì)上與土質(zhì)本身有關(guān) 、 施工上與施工因素有關(guān) 插入圖片7/16/2022設(shè)計(jì)時(shí)： dmd max 設(shè)計(jì)干容重 dOP2%OP3% 含水量控制范圍 式中

7、：m施工條件系數(shù) 0.950.970.99 d max擊實(shí)試驗(yàn)的平均最大干容重 施工時(shí)： d要求的合格率為：、級(jí)心墻壩90% 、級(jí)心墻壩或、級(jí)均質(zhì)壩8090% 2、非粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)由相對(duì)密度D來(lái)衡量 D與d的換算關(guān)系式為：P113式417 7/16/2022壓實(shí)控制可以把D換算成d進(jìn)行，也可以直接用D來(lái)確定控制標(biāo)準(zhǔn)： 無(wú)地震情況：D大于0.65 有地震情況：D大于-6度0.65 7度0.70 8度0.75 9度0.80.85 3、石碴及堆石的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 土石壩以石碴及堆石為壩殼材料時(shí)用孔隙率作為壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 一般地 e30% 防止過(guò)大沉陷及濕陷裂縫 當(dāng)石碴料中細(xì)粒含量為1025%時(shí) e2

8、5% 7/16/2022當(dāng)石碴料中細(xì)粒含量為510%時(shí) e28% 當(dāng)石碴料中細(xì)粒含量為05%時(shí) eh2 h1 對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)的d值可求得na、b、c及 對(duì)應(yīng)的%值，并對(duì)h1a、 h2b、 h3c n1n2n3n4n1n2n3n4n1n2n3n4n1n2n3n4插入圖片7/16/2022進(jìn)行比較，取其最大值為最經(jīng)濟(jì)合理的 單位壓實(shí)遍數(shù)的壓實(shí)厚度。（試驗(yàn)?zāi)康模?上述試驗(yàn)中，h和n的取值應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，且它們與壓實(shí)機(jī)械的功能有關(guān)，具體 可參考P114表45 由此可見(jiàn)：d(n，%，h，機(jī)械種類) 4、非粘性土及石料非粘性土的壓實(shí)試驗(yàn)因與含水量無(wú)關(guān)，所以只作出nDh關(guān)系曲線，再確定最佳值。 石料的壓實(shí)試驗(yàn)（

9、從略） 四、壓實(shí)機(jī)械 7/16/20221、羊腳輾 P109圖410 正壓力擠壓力揉壓力 適用于粘性土 羊足接觸應(yīng)力： A單位是面積 ，n插入足數(shù)， n1+n2插入排兩邊排數(shù) 太大，深層受擠壓，反而翻松了，而且阻力增大 太小，插不到足夠深度，效果不好 最佳應(yīng)力760 （土質(zhì)不同而不同） 2、氣胎輾 P111圖414，415 氣胎本身具有一定的柔性和彈性，它與土體的接觸面積隨土料的壓實(shí)而變小。 氣胎也可以通過(guò)本身的充氣調(diào)整來(lái)適應(yīng)不同的土料。 7/16/2022氣胎輾壓力分布均勻，大顆粒土不會(huì)破碎。 氣胎輾適用于砂土、砂礫、碎石，也適用于粘性土，但設(shè)計(jì)d較大時(shí)不易達(dá)到要求。 3、振動(dòng)輾 P110圖

10、413 平輾、羊腳輾、氣胎輾均可改裝成振動(dòng)輾（震動(dòng)輾） 震動(dòng)輾特別適用于非粘性土。 震動(dòng)輾：震動(dòng)與輾壓同時(shí)進(jìn)行，減少了土粒子之間的 摩擦作用，所以其影響深度大于一般輾的13倍，h可達(dá)到1M以上。 4、夯實(shí)機(jī)械 P111112圖416 夯實(shí)機(jī)械適用于土層厚度較大或邊、角、局部不易輾壓的地方。 7/16/2022夯擊力要盡可能大，但不能超過(guò)極限值。 使用夯實(shí)機(jī)械不經(jīng)濟(jì)。 人工夯實(shí)、半機(jī)械化夯實(shí)（從略） 5、壓實(shí)機(jī)械的選擇 P112113 大中型土石壩可同時(shí)使用幾種機(jī)械聯(lián)合作業(yè)。 選擇壓實(shí)機(jī)械主要考慮的因素有：（表43） 土料性質(zhì) 設(shè)計(jì)要求 土料含水量 施工強(qiáng)度 現(xiàn)場(chǎng)工作面情況：工作面大小、季節(jié)等

11、7/16/2022現(xiàn)有機(jī)械及習(xí)慣使用機(jī)械情況 6、壓實(shí)機(jī)械生產(chǎn)率的計(jì)算 P112 輾壓機(jī)械（式415） 夯擊機(jī)械（式416） 五、壓實(shí)方法 1、進(jìn)退錯(cuò)距法 P110圖412 2、 圈轉(zhuǎn)套壓法 7/16/2022 44 土石料的挖和運(yùn) 一、挖運(yùn)機(jī)械和挖運(yùn)方案 P99 1、單斗式挖掘機(jī) 正向鏟：P100圖41改裝機(jī)械：反向鏟、索鏟、抓鏟 P100圖42 循環(huán)作業(yè) 正向鏟配自卸汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)：使用靈活、管理方便、易滿足最大施工強(qiáng)度適用范圍大 7/16/20222、多斗式挖掘機(jī) 鏈斗式采砂船（多用于水下）：配皮帶運(yùn)輸機(jī) 斗輪式挖掘機(jī)（多用于陸上）：配皮帶運(yùn)輸機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：挖運(yùn)強(qiáng)度高，管理方便，施工干擾小 缺點(diǎn)

12、：安裝費(fèi)用高，不靈活，易因故障產(chǎn)生停工 適用：運(yùn)距不長(zhǎng)，料場(chǎng)集中的情況 插入圖片7/16/20223、推土機(jī) 以拖拉機(jī)為母體，加上帶有切土刀片的推進(jìn)器 P101圖 4短距離平土，應(yīng)用廣泛4、鏟運(yùn)機(jī) 鏟運(yùn)自成一體 P102圖45、46 適用于運(yùn)輸距離短、P小、%小、路平的情況 5、運(yùn)輸機(jī)械 循環(huán)式：自卸汽車(chē)有軌機(jī)車(chē)適用于運(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)、料場(chǎng)集中的情況 缺點(diǎn)：不靈活，裝拆不方便，敷設(shè)成本高 7/16/2022連續(xù)式：固定式皮帶運(yùn)輸機(jī) P102圖46 移動(dòng)式皮帶運(yùn)輸機(jī)正在被廣泛使用 6、挖運(yùn)方案的選擇 影響挖運(yùn)方案選擇的因素： 運(yùn)輸距離 料場(chǎng)性質(zhì) 包括土質(zhì)、含水量等 工地布置情況 管理狀況 工程量的

13、大小 施工強(qiáng)度要求 多種機(jī)械配合使用是最佳方案 7/16/2022二、綜合機(jī)械化施工的基本原則 1、充分發(fā)揮主要機(jī)械的作用 盡量做到人停機(jī)不停 舉例：大成公司臺(tái)車(chē)無(wú)備用 2、機(jī)械選擇必須配套 舉例：正向鏟配自卸汽車(chē) ，斗容量成倍數(shù)關(guān)系 3、機(jī)械的規(guī)格及型號(hào)盡可能一致 便于管理、維修等 4、備用機(jī)械數(shù)量要合理 主要機(jī)械要不要備用？心理保險(xiǎn)？ 次要機(jī)械要保證主要機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)并有富余 7/16/2022三、機(jī)械設(shè)備容量的計(jì)算 P103107 1、某階段（分期）強(qiáng)度計(jì)算 上壩強(qiáng)度（填筑強(qiáng)度）： P105式46 k施工不均系數(shù) k1損失系數(shù) Vd分期填筑方案 T有郊時(shí)間 運(yùn)輸強(qiáng)度： P105式47 Kc=

14、質(zhì)實(shí)影響系數(shù) Ki=運(yùn)輸損失系數(shù)7/16/2022 開(kāi)挖強(qiáng)度： P105式48 K3開(kāi)控?fù)p失系數(shù)2、挖掘機(jī)械的生產(chǎn)率 P103式413、運(yùn)輸機(jī)械的生產(chǎn)率 循環(huán)式運(yùn)輸機(jī)械數(shù)量： P104式44 7/16/2022連續(xù)式運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)率： P104式45 4、挖與運(yùn)斗數(shù)的計(jì)算（正向鏟配自卸汽車(chē)） P106式49 P106式411 P106式412 7/16/202245 壩面作業(yè) 一、壩面作業(yè)的工作內(nèi)容 卸土鋪土平土（控制h）翻曬、灑水 （控制含水量） 壓實(shí)（決定干容重） 質(zhì)檢、刨毛卸土作業(yè)方式一般采用流水作業(yè) P 125 式4 2（對(duì)流水作業(yè)作必要介紹）刨毛是為了使上下結(jié)合面更自然 壓實(shí)的方法有進(jìn)

15、退錯(cuò)距法和圈轉(zhuǎn)套壓法 7/16/2022二、接頭與接縫的處理 1、施工接縫橫向接縫：結(jié)合坡不陡于1：3， 高差小于1M，必要時(shí)加 結(jié)合槽 縱向接縫流水分段縫（不留） 心墻自然縫 2、與岸坡的接頭縫 3、反濾料的填筑施工 先砂后土 先土后砂 有關(guān)內(nèi)容查參考資料 7/16/2022三、施工質(zhì)量控制 P115117 建立三級(jí)或四級(jí)質(zhì)量保證體系非常重要 1、料場(chǎng)質(zhì)量 定期檢查：每5001000方取樣一次 檢查內(nèi)容：土料性質(zhì)、土塊直徑、含水量、雜質(zhì)含量、石料風(fēng)化情況、 石料大小及級(jí)配、反濾料的質(zhì)量等 2、填筑質(zhì)量 鋪土厚度控制； 最大粒徑及含水量控制； 壓實(shí)功能與壓實(shí)遍數(shù)控制； 7/16/2022 結(jié)合

16、縫及層間結(jié)合面的處理； 壓實(shí)后的干容重 每層不同部位均應(yīng)取樣測(cè)試，要求合格率大于90% 且不合格的要達(dá)到98%的設(shè)計(jì)值 反濾層的層間系數(shù) 及各層顆粒不均勻系數(shù) 的控制； 砂礫料的原位密度和孔隙率（原位探坑灌砂法和灌水法）控制。3.質(zhì)量事故處理 干縮、凍融裂縫 產(chǎn)生原因：含水量太大、護(hù)坡不及時(shí)、上下層填筑 在高溫干燥期間隔太久、速凍等； 特 征：規(guī)律性差，深度小且上寬下窄 7/16/2022 防止辦法：控制含水量，調(diào)整工序，予留50松土層 處理措施：清除，均質(zhì)壩中深度小于50的可不處理 沉陷裂縫 產(chǎn)生原因：壩體或壩基不均勻沉陷 特 征：平行壩軸線和垂直壩軸線（后者危險(xiǎn)） 防止辦法：注意結(jié)合、接坡

17、、壓實(shí)及地基處理的質(zhì)量 處理措施：垂直縫不論大小均應(yīng)徹底處理 淺的挖除再加結(jié)合槽 深的挖除有困難可加截水墻 滑坡縫 7/16/2022產(chǎn)生原因：設(shè)計(jì)太陡，土質(zhì)不好（粘土太多），含水量 太大，施工速度太快，施工質(zhì)量差等；太大， 施工速度太快，施工質(zhì)量差等；防止辦法：找出原因，控制質(zhì)量 處理措施：重新施工 46 土石壩的冬雨季施工 一、冬季施工 1、幾個(gè)概念 7/16/2022土料凍結(jié)的過(guò)冷現(xiàn)象土料及其水分開(kāi)始凍結(jié)的溫度 低于0。 含水量小于p或小于45%的砂礫料更明顯土料水分轉(zhuǎn)移水分從溫度高處轉(zhuǎn)向溫度低處 土料冰凍融化后的松散現(xiàn)象壓實(shí)后的土冰凍后會(huì)松散 ， 含水量接近或小于p時(shí)，此現(xiàn)象不明顯 2、施工措施 防凍：A：減少土料含水量，冬季專用土料區(qū) B：高強(qiáng)度邊疆施工 C：降低土料的凍結(jié)溫度，如摻鹽等 保溫：A：表土翻松，料場(chǎng)保溫 B：覆蓋樹(shù)葉、稻草、鋸屑等隔熱材料 7/16/2022 C：覆蓋冰層、雪層等 D：運(yùn)輸中保