土石壩工程概述（64內容豐富）

第四章土土石壩工程重要提示:本章的重點和和難點是土石石壩的料場規(guī)規(guī)劃、土石壩壩的壩面作業(yè)業(yè)。主要的知知識點包括：：料場空間規(guī)規(guī)劃和時間規(guī)規(guī)劃；流水作作業(yè)；工段數(shù)數(shù)和工序數(shù)的的關系；進退退錯距法；轉轉圈套壓法；；結合部位的的施工；土料料壓實標準。。概述土石壩

包括括各種碾壓式式土壩、堆石石壩和土石混混合壩，是一一種充分利用用當?shù)夭牧系牡膲涡?。分類（根據施施工方法的不不同?/p>

干填填碾壓、水中中填土、水力力沖填（包括括水墜壩）和和定向爆破修修筑等。碾石式土石壩壩的施工包包括準備作作業(yè)、基本作作業(yè)、輔助作作業(yè)和附加作作業(yè)。準備作業(yè)：三通一平，，架設通訊線線路，修建生生產、生活、、辦公用房、、排水清基等等?；咀鳂I(yè)：料場土石料開開采，挖、裝裝、運、卸和和壩面鋪平、、壓實、質檢檢。輔助作業(yè)：清除施工場地地及料場的覆覆蓋，從上壩壩土料中剔除除超徑石塊、、雜物，壩面面排水、層間間刨毛和加水水等。附加作業(yè)：壩坡修整，鋪鋪砌護面塊石石及鋪植草皮皮等。第一節(jié)壩體體材料與料場場規(guī)劃一．壩體材料料及其要求⒈防滲料防滲的土料最最基本的要求求：防滲性：滲透透系數(shù)不大于于1×10-5cm/s時，一般即可可滿足要求。。施工性：土料料的天然含水水量在最優(yōu)含含水量附近，，無影響壓實實的超徑材料料，壓實后的的壩面有較高高的承載力⒉壩殼料工程實踐中，，堆石、砂礫礫石及風化料料等均可作為為壩殼料。堆石:按其型式可分分為拋填、分分層碾壓、手手工干砌石、、機械干砌石石等；按其材料及來來源可分為采采石場玄武巖巖、變質安山山巖、砂巖、、礫巖、采石石場花崗巖、、片麻巖、石石灰?guī)r、沖擊擊的漂卵石、、石渣料等。。堆石是最最好的筑壩材材料，現(xiàn)廣泛泛用于高土石石壩的壩殼料料。砂礫石:碾壓砂礫石壓壓縮性低，抗抗剪強度高，，但易沖蝕、、易管涌。。風化料:屬于抗壓強度度小于30MPa的軟巖類，往往往存在濕陷陷問題。⒊反濾料和過過渡料反濾料一般要要滿足堅固度度要求，要求求級配嚴格，，一般采用混混凝土砂石料料生產系統(tǒng)生生產，但不要要求沖洗。二．空間規(guī)劃劃料場位置、高高程的恰當?shù)牡倪x擇1．高程上有利利于重車下坡坡，低料低用用，高料高用用；2．易于排除地地面水和地下下水；3．壩的上下游游、左右岸最最好都選有料料場；4．近料場不應應因取料影響響壩的防滲穩(wěn)穩(wěn)定和上壩運運輸。二．時間規(guī)劃劃考慮施工強度度和壩體填筑筑部位的變化化，隨季節(jié)及及壩前蓄水情情況的變化，，料場的工作作條件在變化化。1．近料先用，，遠料后用；；2．上游易淹的的料場先用，，下游不易淹淹的料場后用用；3．含水量高的的料場旱季用用，含水量低低的料場雨季季用；4．上壩強度高高時用近料場場，低時用較較遠的料場。。三．質量和數(shù)數(shù)量的規(guī)劃質量方面要對對料場的地質質成因、產狀狀以及各種物物理力學指標標進行全面勘勘探和試驗。。數(shù)量方面：主要料場備備用料場場四．料場體積積比壩體體積積大的原因1．大壩比重比比料場土料比比重大；2．料場中的廢廢料要挖除；；3．開挖、運輸輸、填筑、削削坡的損耗；；4．施工道路、、廢料占地不不能開采；5．施工中如遇遇雨天，要將將填好的土料料挖除。五、料場優(yōu)化化土石方平衡的的原則：充分分而合理地利利用建筑物開開挖料。1.填挖料平衡計計算2.土石方調度優(yōu)優(yōu)化第二節(jié)土石石料的開挖與與運輸一、土石料的的開采與加工工料場開采前的的準備工作：：劃定料場范范圍；分期分分區(qū)清理覆蓋蓋層；設置排水系統(tǒng)統(tǒng)；修建施工工道路；修建建輔助設施。。1．土料的開采采土料開采一般般有立采和平采兩種。立面開采方法法適用于土層層較厚，天然然含水量接近近填筑含水量量，土料層次次較多，各層層土質差異較較大時。平面開采方法法適用于土層層較薄，土料料層次少且相相對均質、天天然含水量偏偏高需翻曬減減水的情況下下，宜采用。。規(guī)劃中應將料料場劃分成數(shù)數(shù)區(qū)，進行流流水作業(yè)。2．土料加工調整土料含水水量降低土料含水水量的方法有有挖裝運卸中中的自然蒸發(fā)發(fā)、翻曬、摻摻料、烘烤等等方法。提高土料含水水量的方法有有在料場加水水，料堆加水水，在開挖、、裝料、運輸輸過程中加水水。摻合、超徑料料處理一般摻合辦法法有：①水平互層鋪鋪料——立面(斜面)開采摻合法；；②土料場水平平單層鋪放摻摻料——立面開采摻合合法；③在填筑面堆堆放摻合法；；④漏斗——帶式輸送機摻摻合法。第①、④種方方法采用較多多。礫質土中超徑徑石含量不多多時，常用裝裝耙的堆土機機先在料場中中初步清除，，然后在壩體體填筑面上進進行填筑平整整時再作進一一步清除；當當超徑石的含含量較多時，，可用料斗加加設蓖條篩（（格篩）或其其他簡單篩分分裝置加以篩篩除，還可采采用從高坡下下料，造成粗粗細分離的方方法清除粗粒粒徑。粗粒粒徑較大的過過渡料宜直接接采用控制爆爆破技術開采采，對于較細細的、質量要要求高的反濾濾料，墊層料料則可用破碎碎、篩分、摻摻和工藝加工工。3．砂礫石料和和堆石料開采采砂礫石料開采采陸上開采：一一般挖運設備備即可。水下開采：采采用采砂船和和索鏟開采。。當水下開采采砂礫石料含含水量高時，，需加以堆放放排水。塊石石料開采：結合建筑物開開挖或由石料料場開采，開開采的布置要要形成多工作作面流水作業(yè)業(yè)方式。開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．超徑處理超徑塊石料的的處理方法主主要有淺孔爆爆破法和機械械破碎法兩種種。淺孔爆破法：：指采用手持持式風動鑿巖巖機對超徑石石進行鉆孔爆爆破。機械破碎法：：指采用風動動和振沖破石石、錘破碎超超徑塊石，也也可利用吊車車起吊重錘，，利用重錘自自由下落破碎碎超徑塊石。。三、土石料開開挖運輸方案案壩料的開挖與與運輸，是保保證上壩強度度的重要環(huán)節(jié)節(jié)之一。開挖運輸方案案主要根據壩壩體結構布置置特點、壩料料性質、填筑筑強度、料場場特性、運距距遠近、可供供選擇的機械械設備型號等等多種因素，，綜合分析比比較確定。挖運機械介紹紹(一)挖掘機械---開挖土料1）單斗式挖掘掘機---正向鏟，反向向鏟循環(huán)式機械；斗容容量常用0.5-4m32）多斗式挖掘掘機連連續(xù)式挖掘掘機械(二)挖運組合機械械---承擔挖、運、、卸，甚至鋪鋪土1）推土機：方方便，運轉靈靈活；經經濟運距60-100m；可多臺并列列推土，增大大運距2）鏟運機---專用設備，運運輸距離遠，，效率高按按行駛駛方式，分為為牽引式和自自行式容容量多用用6-7m3(三)運輸機械1）循環(huán)式---汽車(自卸式)，有軌列車2）連續(xù)式---皮帶機（帶式式運輸機）土石壩施工設設備的選型對對壩的施工進進度、施工質質量以及經濟濟效益產生重重大影響。（一）設備備選型的基本本原則：1．所選機械的的技術性能能能適應工作的的要求、施工工對象的性質質和施工場地地特征，保證證施工質量，，能充分發(fā)揮揮機械效率，，生產能力滿滿足整個施工工過程的要求求。2．所選施工機機械應技術先先進、生產效效率高，操作作靈活、機動動性好，安全全可靠，結構構簡單，易于于檢修保養(yǎng)；；3．類型比較單單一，通用性性好；4．工藝流程中中各供需所用用機械應成龍龍配套，各類類設備應能充充分發(fā)揮效率率，特別應注注意充分發(fā)揮揮主導機械的的效率。5．設備購置費費和運行費用用較低，易于于獲得零、配配件，便于維維修、保養(yǎng)、、管理和調度度，經濟效果果好。對于關關鍵的、數(shù)量量少且不能替替代的設備，，應使用新購購置的，以保保證施工質量量，避免在一一條龍生產中中卡殼影響進進度。（二）土石石壩施工中開開挖運輸方案案主要有以下下幾種：1.正向鏟開挖，，自卸汽車運運輸上壩正向鏟開挖、、裝載，自卸卸汽車運輸直直接上壩，通通常運距小于于10km。自卸汽車可可運各種壩料料，運輸能力力高，設備通通用，能直接接鋪料，機動動靈活，轉彎彎半徑小，爬爬坡能力較強強，管理方便便，設備易于于獲得。在施工布置上上，正向鏟一一般都采用立立面開挖，汽汽車運輸?shù)缆仿房刹贾贸裳h(huán)路線，裝裝料時停在挖挖掘機一側的的同一平面上上，即汽車魚魚貫式地裝料料與行駛。2.正向鏟開挖、、膠帶機運輸輸國內外水利水水電工程施工工中，廣泛采采用了膠帶機機運輸土、砂砂石料。膠膠帶機的爬坡坡能力大，架架設簡易，運運輸費用較低低，比自卸汽汽車可降低運運輸費用1/3～1/2，運輸能力也也較高。膠帶帶機合理運距距小于10km，可直接從料料場運輸上壩壩；也可與自自卸汽車配合合，作長距離離運輸，在壩壩前經漏斗由由汽車轉運上上壩；與有軌軌機車配合，，用膠帶機轉轉運上壩作短短距離運輸。。3．斗輪式挖挖掘機開挖，，膠帶機運輸輸，轉自卸汽汽車上壩對于填筑方量量大、上壩強強度高的土石石壩，若料場場儲量大而集集中，可采用用斗輪式挖掘掘機開挖，其其生產率高，，具有連續(xù)挖挖掘、裝料的的特點。斗輪輪式挖掘機將將料轉入移動動式膠帶機，，其后接長距距離的固定式式膠帶機至壩壩面或壩面附附近經自卸汽汽車運至填筑筑面。這種布布置方案，可可使挖、裝、、運連續(xù)進行行，簡化了施施工工藝，提提高了機械化化水平和生產產率。4．采砂船開開挖，有軌機機車運輸，轉轉膠帶機（或或自卸汽車））上壩有軌機車具有有機械結構簡簡單、修配容容易的優(yōu)點。。當料場集中中，運輸量大大，運距較遠遠（大于10km）時，可用有有軌機車進行行水平運輸。。有軌機車運運輸?shù)呐R建工工程量大，設設備投資較高高，對線路坡坡度、轉彎半半徑等的要求求也較高。有有軌機車不能能直接上壩，，在壩腳經卸卸料裝置至膠膠帶機或自卸卸汽車轉運上上壩。壩料的開挖運運輸方案很多多，但無論采采用何種方案案，都應結合合工程施工的的具體條件，，提高機械械利用率；減減少壩料的轉轉運次數(shù)；各各種壩料鋪筑筑方法及設備備應盡量一致致，減少輔助助設施；充分分利用地形條條件，統(tǒng)籌規(guī)規(guī)劃和布置。。例題1已知砂礫開挖挖強度為4966.25m3/d。用1m3正鏟挖土，10t自卸汽車運土土。正鏟挖裝裝土的循環(huán)時時間為26s，土斗的充盈盈系數(shù)為1，土的松散影影響系數(shù)為0.75。求所需挖掘掘機的臺數(shù)。。解：例題2：土壩施工，粘粘性土的上壩壩強度為4992m3/d。已知設計干干容量為1.65t/m3，料場土料干干容重1.35t/m3，土料松散干干容重為1.28t/m3。土料開挖損損失系數(shù)為0.95，運輸損失系系數(shù)為0.98，求開挖強度度與運輸強度度。開挖強度運輸強度第三節(jié)土石石壩壩面作業(yè)業(yè)一．．壩壩面面作作業(yè)業(yè)程程序序請看看壩面面填填筑筑圖圖鋪土土、、平平土土灑灑水水、、壓壓實實、、質質檢檢刨刨毛毛工工段段數(shù)數(shù)m，工工序序數(shù)數(shù)n1．工工段段數(shù)數(shù)與與工工序序數(shù)數(shù)的的關關系系m=n，工工段段數(shù)數(shù)與與工工序序數(shù)數(shù)相相等等，，人人、、機機、、地地不不閑閑；；m>n，工工段段數(shù)數(shù)大大于于工工序序數(shù)數(shù)，，人人、、機機不不閑閑，，地地閑閑；；m<n，工工段段數(shù)數(shù)小小于于工工序序數(shù)數(shù)，，人人、、機機閑閑，，地地不不閑閑，，流流水水作作業(yè)業(yè)不不能能正正常常進進行行。。2．擬擬定定流流水水作作業(yè)業(yè)程程序序①①擬擬定定工工序序數(shù)數(shù)目目n②②擬定定流流水水作作業(yè)業(yè)單單位位時時間間t（h）：：t=ααT/nT———一個個班班內內有有效效工工作作時時間間，，h/班；；n———工序序數(shù)數(shù)；；α———同一一工工段段各各工工序序循循環(huán)環(huán)一一次次所所用用的的班班數(shù)數(shù)，，一一般般1～1.5。③計算算工工作作段段面面積積ω=qt/hTq——壩體體填填筑筑相相應應高高程程的的松松土土上上壩壩m3/班；；h——每層層鋪鋪松松土土厚厚度度；；④④計計算算工工段段數(shù)數(shù)目目m=S/ωωS———壩體體相相應應高高程程的的填填筑筑面面積積m2二．．卸卸料料和和平平料料通常常采采用用自自卸卸汽汽車車、、皮皮帶帶機機卸卸料料，，由由推推土土機機平平鋪鋪成成要要求求的的厚厚度度。。自卸卸汽汽車車卸卸料料卸料料方方式式：：后后卸卸、、底底卸卸、、側側卸卸。。底底卸卸式式汽汽車車可可邊邊行行駛駛邊邊卸卸料料，，但但不不能能運運輸輸大大粒粒徑徑塊塊石石或或漂漂石石；；側側卸卸式式汽汽車車適適用用于于運運輸輸反反濾濾料料及及有有固固定定卸卸料料點點的的運運輸輸。。進進占占法法卸卸料料，，如如圖圖汽車車進進占占法法后退退法法卸卸料料，，如如圖圖汽車車后后退退法法堆石石料料三．．壓壓實實方方法法1．注注意意事事項項防防滲滲土土料料的的壓壓實實方方向向應應平平行行壩壩軸軸線線方方向向進進行行，，不不得得垂垂直直于于壩壩軸軸線線方方向向碾碾壓壓，，避避免免局局部部漏漏壓壓形形成成橫橫穿穿壩壩體體的的集集中中滲滲流流帶帶；；碾碾壓壓機機械械行行駛駛的的行行與與行行之之間間必必須須重重疊疊20～30cm，以以免免漏漏壓壓；；壩壩料料分分區(qū)區(qū)之之間間的的邊邊界界容容易易形形成成漏漏壓壓的的薄薄弱弱帶帶，，必必須須注注意意互互相相重重疊疊碾碾壓壓。。2．壓壓實實方方法法進進退退錯錯距距法法：：碾碾壓壓長長度度一一般般40～100m，錯錯距距容容易易保保證證，，獲獲得得廣廣泛泛采采用用。。轉轉圈圈套套壓壓法法：：要要求求工工作作面面積積較較大大適適用用于于均均質質壩壩，，生生產產效效率率高高，，碾碾壓壓區(qū)區(qū)兩兩端端容容易易過過壓壓，，四四角角漏漏壓壓嚴嚴重重。。轉轉彎彎半半徑徑小小易易造造成成剪剪切切破破壞壞。。3．判判斷斷壓壓實實效效果果質質檢檢及及現(xiàn)現(xiàn)場場壓壓實實作作業(yè)業(yè)狀狀態(tài)態(tài)分分析析現(xiàn)現(xiàn)場場壓壓實實作作業(yè)業(yè)狀狀態(tài)態(tài)分分析析：：①①羊羊足足碾碾在在碾碾壓壓過過程程中中，，只只要要土土料料不不發(fā)發(fā)生生側側移移和和被被踢踢翻翻松松，，就就應應以以較較高高的的速速度度碾碾壓壓，，直直到到經經幾幾次次碾碾壓壓后后，，一一般般滾滾筒筒提提高高到到離離土土面面2～3cm，表表明明土土料料壓壓實實；；若若不不出出現(xiàn)現(xiàn)“升起起”現(xiàn)象象，，表表明明土土料料未未被被壓壓實實，，其其原原因因可可能能是是接接觸觸應應力力過過大大而而產產生生了了剪剪力力破破壞壞或或土土料料含含水水量量過過高高。。②氣胎胎碾碾壓壓時時可可根根據據輪輪胎胎的的陷陷入入程程度度作作大大體體的的判判斷斷，，輪輪胎胎一一點點也也沒沒有有陷陷入入土土中中表表示示含含水水量量過過低低；；過過分分陷陷入入表表示示含含水水量量過過高高或或碾碾重重過過大大。。4.壓實實機機械械：：羊羊足足碾碾、、氣氣胎胎碾碾、、夯夯板板、、震動動碾碾請看看錄錄像像羊足足碾碾、輪胎胎碾碾、震動動碾碾四．．結結合合部部位位施施工工1．壩壩基基結結合合面面對對于于基基礎礎部部位位的的填填土土，，一一般般用用薄薄層層、、輕輕碾碾的的方方法法，，不不允允許許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處處理理：：①①粘粘性性土土、、礫礫質質土土壩壩基基，，應應將將其其表表層層含含水水量量調調節(jié)節(jié)至至施施工工含含水水量量上上限限范范圍圍，，用用與與防防滲滲土土料料相相同同的的碾碾壓壓參參數(shù)數(shù)壓壓實實，，然然后后刨刨毛毛深深3～5cm，再鋪土土壓實。。②非粘性土土地基應應先壓實實，再鋪鋪第一層層土料，，含水量量為施工工含水量量的上限限，采用用輕型機機械碾壓壓，壓實實表面密密度可略略低于設設計要求求。③巖基，，應先把把局部凹凹凸不平平的巖石石修整，，封閉巖巖基表面面節(jié)理、、裂縫。。若巖基基干燥可可適當灑灑水并使使用含水水量略高高的土料料，巖基基凹陷處處應用人人工填土土夯實。。

無論論何種壩壩基，當當填筑厚厚度達2m后才可使使用重型型機械。。2．與岸坡坡及砼結結合面①①填填土前，，先將結結合面的的污物沖沖洗，清清除松動動巖石，，在結合合面上灑灑水濕潤潤，邊涂涂刷一層層厚約5cm的濃粘土土漿或濃濃水泥粘粘土漿或或水泥砂砂漿，邊邊涂刷邊邊鋪土邊邊碾壓；；

②防防滲體體與岸坡坡結合處處，寬度度1.5～2.0m范圍內或或邊角處處不得使使用羊角角碾、夯夯板等重重型機械械，并保保證壩體體碾壓搭搭接寬度度1m以上；③混凝土齒齒墻或壩壩下埋管管兩側及及頂部0.5m范圍內填填土，必必須用小小型機具具壓實；；

④岸岸坡、、混凝土土與礫質質土、摻摻合土結結合處，，應填1～2m寬塑性較較高而透透水性低低的土料料，避免免直接與與粗料接接觸。3．壩體縱縱橫向接接坡及接接縫①①防滲滲體及均均質壩的的橫向接接坡不應應陡于1:3，高差不不超過15m。均質壩壩的縱向向接縫宜宜采用不不同高度度的斜坡坡和平臺臺相間形形式，坡坡度及平平臺寬度度根據施施工，并并滿足穩(wěn)穩(wěn)定要求求，平臺臺高度不不大于15m。

②壩壩體接接坡面可可用推土土機自上上而下削削坡，適適當保留留保護層層③壩體施工工臨時設設置的接接縫因高高差較小小，時間間短，沒沒有穩(wěn)定定問題，，通常高高差不超超過鋪土土厚1～2倍為宜，，分縫在在高程上上應適當當錯開。。五．反濾濾層施工工土、砂松松坡接觸觸平起法法1．先土后砂砂法：如圖，，先填2～3層土料，，壓實時時邊緣留留30～50cm寬松土帶帶，一次次鋪反濾濾料與粘粘土齊平平，壓實實反濾料料，并用用氣胎碾碾壓實土土砂接縫縫帶。此此法易排排除壩面面雨水；；因填土土料無側側面限制制，施工工中有超超坡，且且接縫處處不便壓壓實。當當反濾料料上壩強強度趕不不上土料料填筑時時，可用用此法。。2．先砂后后土法：：如上圖圖先在反反濾料設設計線內內用反濾濾料筑一一小堤，，再填筑筑2～3層土料與與反濾料料齊平，，然后壓壓實反濾濾料及土土料接縫縫帶。此此法填土土料時有有反濾料料作側限限，便于于控制防防滲土體體邊線，，接縫處處土料便便于壓實實，宜優(yōu)優(yōu)先用此此法。壩面填筑筑圖汽車進占占法汽車后退退法堆石料震動碾圖圖羊足碾輪胎碾震動碾先土后砂砂法第四節(jié)土土石料料壓實標標準及質質量控制制一．土石石料的壓壓實標準準土料壓實實越好，，物理力力學性能能指標越越高，壩壩體填筑筑質量就就越有保保證。但但土料的的過分壓壓實會產產生剪力