土石壩工程概述64內容豐富

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

概述土石壩

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

干填碾壓、水中填土、水力沖填（包括水墜壩）和定向爆破修筑等。碾石式土石壩的施工

包括準備作業(yè)、基本作業(yè)、輔助作業(yè)和附加作業(yè)。準備作業(yè)：三通一平，架設通訊線路，修建生產、生活、辦公用房、排水清基等。

基本作業(yè)：料場土石料開采，挖、裝、運、卸和壩面鋪平、壓實、質檢。

輔助作業(yè)：清除施工場地及料場的覆蓋，從上壩土料中剔除超徑石塊、雜物，壩面排水、層間刨毛和加水等。

附加作業(yè)：壩坡修整，鋪砌護面塊石及鋪植草皮等。第一節(jié)壩體材料與料場規(guī)劃一．壩體材料及其要求

⒈防滲料

防滲的土料最基本的要求：

防滲性：滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s時，一般即可滿足要求。

施工性：土料的天然含水量在最優(yōu)含水量附近，無影響壓實的超徑材料，壓實后的壩面有較高的承載力

⒉壩殼料

工程實踐中，堆石、砂礫石及風化料等均可作為壩殼料。

堆石:按其型式可分為拋填、分層碾壓、手工干砌石、機械干砌石等；

按其材料及來源可分為采石場玄武巖、變質安山巖、砂巖、礫巖、采石場花崗巖、片麻巖、石灰?guī)r、沖擊的漂卵石、石渣料等。堆石是最好的筑壩材料，現(xiàn)廣泛用于高土石壩的壩殼料。

砂礫石:碾壓砂礫石壓縮性低，抗剪強度高，但易沖蝕、易管涌。

風化料:屬于抗壓強度小于30MPa的軟巖類，往往存在濕陷問題。⒊反濾料和過渡料

反濾料一般要滿足堅固度要求，要求級配嚴格，一般采用混凝土砂石料生產系統(tǒng)生產，但不要求沖洗。二．空間規(guī)劃

料場位置、高程的恰當?shù)倪x擇

1．高程上有利于重車下坡，低料低用，高料高用；

2．易于排除地面水和地下水；

3．壩的上下游、左右岸最好都選有料場；

4．近料場不應因取料影響壩的防滲穩(wěn)定和上壩運輸。

二．時間規(guī)劃

考慮施工強度和壩體填筑部位的變化，隨季節(jié)及壩前蓄水情況的變化，料場的工作條件在變化。

1．近料先用，遠料后用；

2．上游易淹的料場先用，下游不易淹的料場后用；

3．含水量高的料場旱季用，含水量低的料場雨季用；

4．上壩強度高時用近料場，低時用較遠的料場。三．質量和數(shù)量的規(guī)劃

質量方面要對料場的地質成因、產狀以及各種物理力學指標進行全面勘探和試驗。數(shù)量方面：主要料場

備用料場四．料場體積比壩體體積大的原因

1．大壩比重比料場土料比重大；

2．料場中的廢料要挖除；

3．開挖、運輸、填筑、削坡的損耗；

4．施工道路、廢料占地不能開采；

5．施工中如遇雨天，要將填好的土料挖除。五、料場優(yōu)化土石方平衡的原則：充分而合理地利用建筑物開挖料。

1.填挖料平衡計算2.土石方調度優(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．壩面作業(yè)業(yè)程序請看壩面填筑圖鋪土、平土灑灑水、壓實、、質檢刨毛工工段數(shù)m，工序數(shù)n

1．工段數(shù)與工工序數(shù)的關系系m=n，工段數(shù)與工工序數(shù)相等，，人、機、地地不閑；m>n，工段數(shù)大于于工序數(shù)，人人、機不閑，，地閑；m<n，工段數(shù)小于于工序數(shù)，人人、機閑，地地不閑，流水水作業(yè)不能正正常進行。2．擬定流水作作業(yè)程序①①擬定工序序數(shù)目n

②擬定流水作業(yè)業(yè)單位時間t（h）：t=αT/n

T——一個班內有效效工作時間，，h/班；n——工序數(shù)；α——同一工段各工工序循環(huán)一次次所用的班數(shù)數(shù)，一般1～1.5。③計算工作段面面積ω=qt/hT

q——壩體填筑相應應高程的松土土上壩m3/班；h——每層鋪松土厚厚度；

④計計算工段數(shù)數(shù)目m=S/ωS——壩體相應高程程的填筑面積積m2二．卸料和平平料通常采用自卸卸汽車、皮帶帶機卸料，由由推土機平鋪鋪成要求的厚厚度。自卸汽車卸料料卸料方式：后后卸、底卸、、側卸。底卸卸式汽車可邊邊行駛邊卸料料，但不能運運輸大粒徑塊塊石或漂石；；側卸式汽車車適用于運輸輸反濾料及有有固定卸料點點的運輸。進進占法卸料料，如圖汽車進占法后退法卸料，，如圖汽車后退法堆石料三．壓實方法法1．注意事項防防滲土料的的壓實方向應應平行壩軸線線方向進行，，不得垂直于于壩軸線方向向碾壓，避免免局部漏壓形形成橫穿壩體體的集中滲流流帶；

碾壓壓機械行駛的的行與行之間間必須重疊20～30cm，以免漏壓；；

壩料分區(qū)區(qū)之間的邊界界容易形成漏漏壓的薄弱帶帶，必須注意意互相重疊碾碾壓。2．壓實方法進進退錯距法法：碾壓長度度一般40～100m，錯距容易保保證，獲得廣廣泛采用。轉轉圈套壓法法：要求工作作面積較大適適用于均質壩壩，生產效率率高，碾壓區(qū)區(qū)兩端容易過過壓，四角漏漏壓嚴重。轉轉彎半徑小易易造成剪切破破壞。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，再再鋪鋪土土壓壓實實。。②非粘粘性性土土地地基基應應先先壓壓實實，，再再鋪鋪第第一一層層土土料料，，含含水水量量為為施施工工含含水水量量的的上上限限，，采采用用輕輕型型機機械械碾碾壓壓，，壓壓實實表表面面密密度度可可略略低低于于設設計計要要求求。。③巖基基，應應先把把局部部凹凸凸不平平的巖巖石修修整，，封閉閉巖基基表面面節(jié)理理、裂裂縫。。若巖巖基干干燥可可適當當灑水水并使使用含含水量量略高高的土土料，，巖基基凹陷陷處應應用人人工填填土夯夯實。。無無論何何種壩壩基，，當填填筑厚厚度達達2m后才可可使用用重型型機械械。2．與岸岸坡及及砼結結合面面①①填填土前前，先先將結結合面面的污污物沖沖洗，，清除除松動動巖石石，在在結合合面上上灑水水濕潤潤，邊邊涂刷刷一層層厚約約5cm的濃粘粘土漿漿或濃濃水泥泥粘土土漿或或水泥泥砂漿漿，邊邊涂刷刷邊鋪鋪土邊邊碾壓壓；②②防防滲滲體與與岸坡坡結合合處，，寬度度1.5～2.0m范圍內內或邊邊角處處不得得使用用羊角角碾、、夯板板等重重型機機械，，并保保證壩壩體碾碾壓搭搭接寬寬度1m以上；；③混凝土土齒墻墻或壩壩下埋埋管兩兩側及及頂部部0.5m范圍內內填土土，必必須用用小型型機具具壓實實；④④岸岸坡坡、混混凝土土與礫礫質土土、摻摻合土土結合合處，，應填填1～2m寬塑性性較高高而透透水性性低的的土料料，避避免直直接與與粗料料接觸觸。3．壩體體縱橫橫向接接坡及及接縫縫①①防防滲體體及均均質壩壩的橫橫向接接坡不不應陡陡于1:3，高差差不超超過15m。均質質壩的的縱向向接縫縫宜采采用不不同高高度的的斜坡坡和平平臺相相間形形式，，坡度度及平平臺寬寬度根根據施施工，，并滿滿足穩(wěn)穩(wěn)定要要求，，平臺臺高度度不大大于15m。②②壩壩體接接坡面面可用用推土土機自自上而而下削削坡，，適當當保留留保護護層③壩體施施工臨臨時設設置的的接縫縫因高高差較較小，，時間間短，，沒有有穩(wěn)定定問題題，通通常高高差不不超過過鋪土土厚1～2倍為宜宜，分分縫在在高程程上應應適當當錯開開。五．反濾層層施工土、砂松坡坡接觸平起起法1．先土后砂法法：如圖，先先填2～3層土料，壓壓實時邊緣緣留30～50cm寬松土帶，，一次鋪反反濾料與粘粘土齊平，，壓實反濾濾料，并用用氣胎碾壓壓實土砂接接縫帶。此此法易排除除壩面雨水水；因填土土料無側面面限制，施施工中有超超坡，且接接縫處不便便壓實。當當反濾料上上壩強度趕趕不上土料料填筑時，，可用此法法。2．先砂后土土法：如上上圖先在反反濾料設計計線內用反反濾料筑一一小堤，再再填筑2～3層土料與反反濾料齊平平，然后壓壓實反濾料料及土料接接縫帶。此此法填土料料時有反濾濾料作側限限，便于控控制防滲土土體邊線，，接縫處土土料便于壓壓實，宜優(yōu)優(yōu)先用此法法。壩面填筑圖圖汽車進占法法汽車后退法法堆石料震動碾圖羊足碾輪胎碾震動碾先土后砂法法第四節(jié)土土石料壓實實標準及質質量控制一．土石料料的壓實標標準土料壓實越越好，物理理力學性能能指標越高高，壩體填填筑質量就就越有保證證。但土料料的過分壓壓實會產生生剪力破壞壞又提高了了壓實費用用。1．粘性