土石方工程施工方法

第二章土石方工程施工概述土方工程是人類(lèi)改造自然、建設(shè)社會(huì)的一種技術(shù)措施。水利水電工程中的土方工程在整體工程建設(shè)中，工程量和投資占有很大比重；就土方工程本身而言，種類(lèi)繁多。按其工程類(lèi)型分；有挖方（如渠道、基坑等）、填方（攔河壩、河堤、填方渠道等）及半挖半填（如半挖半填渠道）等。按其施工方法分：有人力施工、機(jī)械施工、爆破施工及水力機(jī)械施工等。對(duì)于工程數(shù)量大的大中型水利水電工程亦可采取綜合的施工方法。土方工程施工的特點(diǎn)是：工程量大，受外界干擾較多。例如：在高挖方中常遇到邊坡穩(wěn)定問(wèn)題；在深挖方中常遇到地下水的困惑；氣候因素往往使工期緊張。還有土質(zhì)的差異、地形的陡緩都給施工帶來(lái)諸多不利條件。應(yīng)按實(shí)際情況，決定施工方法。水利水電工程土方施工的基本過(guò)程一般是挖掘、運(yùn)輸、填筑三個(gè)主要工序，這是本章第一至三節(jié)講述的內(nèi)容。2．1土的工程性質(zhì)和分級(jí)從廣義的角度而言，土，包括土質(zhì)土和巖石兩大類(lèi)。由于開(kāi)挖的難易程度不同，水利水電工程中沿用十六級(jí)分類(lèi)法時(shí)，通常把前I～Ⅳ級(jí)叫土(即土質(zhì)土)，后面V～XⅥ級(jí)都叫做巖石。2．1．1土的工程性質(zhì)2．1．1．1土的顆粒分類(lèi)根據(jù)土的顆粒級(jí)配，土可分為碎石類(lèi)土、砂土和粘性土。按土的沉積年代，粘性土又可分為老粘性土，一般粘性土和新近沉積粘性土。按照土的顆粒大小分類(lèi)，又可分為塊石、碎石、砂粒等，詳見(jiàn)表2—1。土的顆粒分類(lèi)表2－1顆粒名稱(chēng)粒徑/㎜顆粒名稱(chēng)粒徑/㎜漂石或塊石＞200砂粒2.0～0.05卵石或碎石200～20粉粒0.05～0.005圓礫或角礫20～2.0粘粒＜0.0052．1．1．2土的松實(shí)關(guān)系自然狀態(tài)下的土，經(jīng)開(kāi)挖擾動(dòng)之后，因土體變得松散而使體積增大，這種伯質(zhì)叫做土的松散性，各種土的松散系數(shù)見(jiàn)相關(guān)表。當(dāng)自然狀態(tài)的土挖松后，再經(jīng)過(guò)人工或機(jī)械的碾壓、振動(dòng)，土可被壓實(shí)，鑼如：在填筑攔河壩時(shí)，從土區(qū)取1m3的自然方，經(jīng)過(guò)挖松運(yùn)至壩體進(jìn)行碾壓后6<實(shí)體方，就小于原1m在土方工程施工中，經(jīng)常有三種土方的名稱(chēng)即：自然方、松方、實(shí)體方。它們之間有著密切的關(guān)系。1．土的體積關(guān)系土體在自然狀態(tài)下是由土粒(礦物顆粒)、水和氣體三相組成。當(dāng)自然土體松動(dòng)后，氣體體積(即孔隙)增大，當(dāng)土粒數(shù)量不變，原自然土體積V自<松動(dòng)后的土體積V松；當(dāng)經(jīng)過(guò)碾壓或振動(dòng)后，氣體被排出，則壓實(shí)后的土體V實(shí)<V自。三者之間的關(guān)系即：V實(shí)<V自<V松，V實(shí)為經(jīng)壓實(shí)后的實(shí)體方；V松為經(jīng)擾動(dòng)后的松方。對(duì)于礫、卵石和爆破后的塊碎石，由于它們的塊度大或顆粒粗，可塑性遠(yuǎn)小于土粒，因而它們的壓實(shí)方>自然方。單位體積土體的重量稱(chēng)為容重。當(dāng)1m32．自然方和壓實(shí)成品方的關(guān)系在土方工程施工中，設(shè)計(jì)工程量為壓實(shí)后的成品方，取料場(chǎng)的儲(chǔ)量是自然方。在計(jì)算壓實(shí)工程的備料量和運(yùn)輸量時(shí)，應(yīng)該將二者之間的關(guān)系考慮進(jìn)去，并考慮施工過(guò)程中技術(shù)處理、要求以及其它不可避免的各種損耗。水利水電系統(tǒng)在多年施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在(水利水電建筑工程預(yù)算定額)中，提出了壓實(shí)成品方與所需自然方的換算,該公式實(shí)踐性很強(qiáng)，綜合反映了土方施工中各方面的影響因素。式中綜合系數(shù)A考慮了施工中各種損失。它包括：壩上運(yùn)輸、雨后清理、邊坡削坡、接縫削坡、施工沉陷、取土坑、試驗(yàn)坑和不可避免的壓壞等損失因素。2．1．2土的工程分級(jí)土的工程分級(jí)按照十六級(jí)分類(lèi)法，前四級(jí)稱(chēng)為土。同一級(jí)土中各類(lèi)土壤的特性有著很大的差異。例如堅(jiān)硬粘土和含礫石粘土，前者含粘粒量(粒徑<0．005mm)在50％左右，而后者含礫石量在50％左右。它們雖都屬Ⅳ級(jí)土，但顆粒組成不同，開(kāi)挖方法也不盡相同。在實(shí)際工程中，對(duì)土壤的特性及外界條件應(yīng)在分級(jí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析研究認(rèn)真確定土的級(jí)別。2．2土方開(kāi)挖和運(yùn)輸土方開(kāi)挖和運(yùn)輸可分為人工挖、運(yùn)和機(jī)械挖、運(yùn)兩種類(lèi)型。本節(jié)重點(diǎn)講述機(jī)械挖、運(yùn)的施工方法。2．2．1人工土方開(kāi)挖及運(yùn)輸?shù)氖┕し椒?．2．1．1人工開(kāi)挖人工開(kāi)挖是較原始的施工方法，但在機(jī)械設(shè)備缺乏的小型農(nóng)田水利工程或大中型工程中的某些輔助工程還時(shí)有采用。它是以人力用鍬銑為工具，在開(kāi)挖區(qū)按一定的施工程序，將土直接挖起裝筐(車(chē))，抬運(yùn)或用架子車(chē)運(yùn)至棄土區(qū)。由于要求不同，所采用方法也各異。例如：人工挖渠(河)道，縱向較長(zhǎng)，應(yīng)分段施工。分段長(zhǎng)度按工程實(shí)際情況確定。開(kāi)挖順序應(yīng)從下游段先行施工，向上游逐漸推進(jìn)。每段開(kāi)挖應(yīng)從中心向兩側(cè)擴(kuò)展，先深(中部預(yù)挖排水龍溝)后寬，分塊分層開(kāi)挖。2．2．1．2人工運(yùn)輸人工開(kāi)挖土方其運(yùn)輸配套設(shè)施應(yīng)盡量采用革新機(jī)具或半機(jī)械化施工。1．人工挑、抬及獨(dú)輪車(chē)運(yùn)輸，前者地面坡度不應(yīng)陡于1：7～1：5；后者不應(yīng)陡于1：9—1：12。2．架子車(chē)運(yùn)輸，輕便靈活，每車(chē)容量約0．1—0．2m31km為宜；上壩運(yùn)輸當(dāng)坡度陡于1：10時(shí)，應(yīng)用爬坡機(jī)牽引上坡。3．機(jī)動(dòng)小型翻斗車(chē)運(yùn)輸：翻斗車(chē)斗容0．5—1．0m32．2．2開(kāi)挖機(jī)械的類(lèi)型在水利水電工程中常用的挖土機(jī)械有挖掘機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)械等主要類(lèi)型。挖掘機(jī)按I作機(jī)構(gòu)的不同又分為單斗式和多斗式兩類(lèi)。鏟運(yùn)機(jī)械能綜合完成挖土、運(yùn)土和鋪土等工作程序，它又分為拖式和自行式兩種。另外還有推土機(jī)、裝載機(jī)也是能連續(xù)挖運(yùn)的一種機(jī)械。2．2．2．1單斗挖掘機(jī)單斗式挖掘機(jī)是僅有一個(gè)鏟土斗的挖掘機(jī)械，由行走裝置、動(dòng)力裝置和工作裝置三大部分組成。行走裝置有履帶式或輪胎式。常用的為履帶式，它對(duì)地面的單位壓力小，可在較軟的地面上開(kāi)行，但轉(zhuǎn)移速度慢。動(dòng)力裝置有電動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)兩類(lèi)，常用的為電動(dòng)的，其效率高，操縱方便，但需要有電源。工作裝置有正向鏟、反向鏟、拉鏟和抓鏟四類(lèi)，前兩類(lèi)應(yīng)用較廣。工作裝置可用鋼索操縱或液壓操縱。大、中型正向鏟一般是鋼索操縱的，小型正向鏟和反向鏟已趨向液壓操縱。液壓操縱的挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、操縱靈活、工作效率高、使用可靠。挖土機(jī)的每一工作循環(huán)包括挖掘、回轉(zhuǎn)、卸土和返回四個(gè)過(guò)程。它的生產(chǎn)率主要決定于每斗的鏟土量和每斗作業(yè)的延續(xù)時(shí)間。為了提高挖土機(jī)的生產(chǎn)率，除了工作面(指挖土機(jī)挖土?xí)r的工作空間，也稱(chēng)為掌子面)高度必須滿(mǎn)足一次鏟土能裝滿(mǎn)土斗的要求之外，還要考慮開(kāi)挖方式和與運(yùn)土機(jī)械的配合問(wèn)題，應(yīng)盡量減少回轉(zhuǎn)角度，縮短每個(gè)循環(huán)的延續(xù)時(shí)間。2．單斗反向鏟挖掘機(jī)目前常用的多是液壓反鏟。液壓反鏟最適于開(kāi)挖停機(jī)面以下的土方，如基坑、渠道、管溝等的土方，但也可開(kāi)挖停機(jī)面以上的土方，因此應(yīng)用日益廣泛。反鏟的穩(wěn)定性及鏟土力均較正鏟為小，適合挖I～Ⅱ類(lèi)土，硬土須預(yù)松。一般砂礫石料開(kāi)采也常用到反鏟挖掘機(jī)。常用反鏟的斗容量有0．5m3、1．0m3、1．6m3等數(shù)種，大的已超過(guò)3m’，最大挖土深度由4m至6．8m3．單斗挖掘機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算施工機(jī)械的生產(chǎn)率是指它在一定時(shí)間內(nèi)和一定條件下，能夠完成的工程量。生產(chǎn)率可分為理論生產(chǎn)率、技術(shù)生產(chǎn)率和實(shí)用生產(chǎn)率。實(shí)用生產(chǎn)率是考慮了在生產(chǎn)中各種不可避免的停歇時(shí)間(如加燃料、換班、中間休息……等)之后，所能達(dá)到的實(shí)際生產(chǎn)率。2．2．2．2鏟運(yùn)機(jī)械水利水電工程中常用的兼有鏟土和運(yùn)土功能的機(jī)械有鏟運(yùn)機(jī)、裝載機(jī)和推土機(jī)。1．鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)是一種能連續(xù)完成鏟土、運(yùn)土、卸土、鋪土和平土等施工工序的綜合土方機(jī)械，其生產(chǎn)率高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，適于平整大面積場(chǎng)地、開(kāi)挖大型基坑、河渠、填筑堤壩和路基等。按行走裝置和方式的不同，可分為輪胎自行式和履帶拖拉式兩種，自行式的切土力較小，裝滿(mǎn)鏟斗所需的鏟土長(zhǎng)度較大，但行駛速度快，運(yùn)距在800～1500m時(shí)生產(chǎn)效率較高；拖拉式的切土力較大，所需的鏟土長(zhǎng)度較短，但行駛速度慢，運(yùn)距在250～350m時(shí)生產(chǎn)效率較高。常用的國(guó)產(chǎn)鏟運(yùn)機(jī)的斗容量有2.5m3、6m3、7m3、15m3等數(shù)種。鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)率主要決定于鏟斗裝土容量及鏟土、運(yùn)土、卸土和回程的工作循環(huán)時(shí)間。為了提高鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)率，可采取下坡取土、推土機(jī)助鏟、用裂土機(jī)預(yù)松硬土等方法，以加大鏟土力、減少鏟土阻力、縮短裝土?xí)r間。選擇合理的開(kāi)行路線，如環(huán)形和“8”字形路線，可以縮短空程時(shí)間。2.裝載機(jī)裝載機(jī)是一種挖、裝、運(yùn)連續(xù)作業(yè)，高效率的機(jī)械設(shè)備(圖2—9)。輪胎式裝載機(jī)行走靈活，轉(zhuǎn)運(yùn)快。這種機(jī)械適用于松散土、輕質(zhì)土、基坑清淤以及無(wú)地下水影響的河渠開(kāi)挖。挖出的土方可直接卸于兩側(cè)或外運(yùn)，其運(yùn)距以不超過(guò)150m為宜。另外還適用于砂礫料的采挖及零星材料的挖裝及短距離的搬運(yùn)。斗容有0．5m3、1m3、1．5m3、2m3、3．推土機(jī)推土機(jī)是在履帶式拖拉機(jī)上安裝推土刀等工作裝置而成的一種鏟運(yùn)機(jī)械。主要用于平整場(chǎng)地，開(kāi)挖寬淺渠道等，還可用于推平其它機(jī)械卸置的土堆，拖拉其它無(wú)動(dòng)力的機(jī)械。推土機(jī)適用于推I～Ⅲ類(lèi)土，其距離宜在100m以?xún)?nèi)。運(yùn)距30～50m時(shí)生產(chǎn)率較高。2．2．2．3多斗挖掘機(jī)多斗挖掘機(jī)是一種連續(xù)工作的挖掘機(jī)。它可分為斗輪挖掘機(jī)以及水上和陸上多斗挖掘機(jī)。1．斗輪挖掘機(jī)它的斗輪是裝在可俯仰的臂桿上，斗輪上裝有7～8個(gè)鏟斗。當(dāng)斗輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即行挖土，當(dāng)鏟斗轉(zhuǎn)到最高位置時(shí)，借土料自重，經(jīng)溜槽卸至皮帶機(jī)，然后再卸至棄土堆或運(yùn)輸工具上。它的主要特點(diǎn)是斗輪轉(zhuǎn)速較快，連續(xù)作業(yè)，臂桿的傾角可以改變，挖掘機(jī)上部結(jié)構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，可作3600旋轉(zhuǎn)，因此，這種挖掘機(jī)的生產(chǎn)率高。能開(kāi)挖停機(jī)坪以上的土方。斗輪挖掘機(jī)在大量土方開(kāi)挖工程中運(yùn)用。但是在與運(yùn)輸工具配套使用時(shí)，機(jī)群的作業(yè)效率將有所降低。2．多斗挖掘機(jī)有水上和陸上兩類(lèi)。采砂船等水上多斗挖掘機(jī)可開(kāi)采水下土方、砂礫石及清淤等；陸上多斗挖掘機(jī)有側(cè)向開(kāi)挖和縱向開(kāi)挖兩種，前者可用于渠道的開(kāi)挖和清淤，后者可連續(xù)開(kāi)挖不深的直立溝槽，用于截水墻、管溝開(kāi)挖等工程。這類(lèi)挖掘機(jī)可就地卸土或裝車(chē)外運(yùn)，但開(kāi)挖前需要平整地面，以便機(jī)械開(kāi)行。2．2，2．4挖掘機(jī)械開(kāi)挖方法單斗正鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖，用自卸汽車(chē)運(yùn)輸是最常用的一種機(jī)械配套施工法。由于汽車(chē)運(yùn)輸靈活性很大，所以用挖掘機(jī)開(kāi)采的裝料面也比較靈活。挖掘機(jī)一般都采用立面開(kāi)采，對(duì)于開(kāi)采粘性土?xí)r宜使汽車(chē)行駛路面與挖掘機(jī)開(kāi)挖底面約在同一高程上，并使底面向外傾斜約1％～2％的坡度，以便排除雨水，雨后盡快復(fù)工。對(duì)于砂礫料則不必設(shè)此措施。由于料場(chǎng)地形各異，開(kāi)挖土層的高度不可能和挖掘要求的最佳掌子面高度相吻合。可采取一些措施使掌子面高度大于最佳高度。例如有些工程用1立方米挖掘機(jī)開(kāi)挖粘性土?xí)r，其掌子面最大高度可達(dá)8m左右；這應(yīng)根據(jù)土的性質(zhì)不同而異。對(duì)于粘性土，挖掘機(jī)易切人士體。由于粘結(jié)力的關(guān)系，最佳掌子面的上部可超挖一定高度，往往形成一個(gè)反坡額頭，因粘結(jié)力的作用，可使土體有一定的自立時(shí)間，但應(yīng)及時(shí)處理，以免造成塌方，危及安全。自立時(shí)間隨土的性質(zhì)而異。一般情況下，可利用交接班的時(shí)間，采取放炮削除“反坡額頭”，供下一班挖料裝車(chē)。對(duì)于砂礫料，若臨時(shí)邊坡較陡，可采用放炮配合開(kāi)挖。一般是在掌子面的下部用人工掏炮眼。由于砂礫料已爆松，可提高挖掘機(jī)效率。采用此法開(kāi)挖可減少汽車(chē)的爬坡，減少料場(chǎng)臨時(shí)道路。但這種方法僅適合于無(wú)軌運(yùn)輸。2．2．3機(jī)械運(yùn)輸水利水電工程土方運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是：運(yùn)輸線路多是臨時(shí)的，變化比較大；幾乎都是重車(chē)運(yùn)料、空車(chē)回轉(zhuǎn)的單向運(yùn)輸；運(yùn)輸距離比較短；運(yùn)輸量大和運(yùn)輸強(qiáng)度較高。機(jī)械運(yùn)輸土方的類(lèi)型可分為：無(wú)軌運(yùn)輸、有軌運(yùn)輸、帶式運(yùn)輸以及架空索道運(yùn)輸?shù)人念?lèi)。2．2．3．1無(wú)軌運(yùn)輸在我國(guó)水利水電工程施工中，汽車(chē)運(yùn)輸因其操縱靈活，機(jī)動(dòng)性大，能適應(yīng)各種復(fù)雜的地形，已成為最廣泛采用的運(yùn)輸工具。土方運(yùn)輸一般采用自卸汽車(chē)。目前常用的車(chē)型有：上海、黃河、交通和小松、佩爾利尼、韋勃克等。隨著施工機(jī)械化水平的不斷提高，工程規(guī)模愈來(lái)愈大，國(guó)內(nèi)外都傾向于采用大噸位重型和超重型自卸汽車(chē)。其載重量可達(dá)60～100t以上。對(duì)于車(chē)型的選擇，自卸汽車(chē)車(chē)廂容量，應(yīng)與裝車(chē)機(jī)械斗容相匹配。一般自卸汽車(chē)容量應(yīng)為挖裝機(jī)械斗容的3～5倍較適合。汽車(chē)容量太大，其生產(chǎn)率降低，反之挖裝機(jī)械生產(chǎn)率減少。對(duì)于施工道路，要求質(zhì)量?jī)?yōu)良。加強(qiáng)經(jīng)常性養(yǎng)護(hù)，可提高汽車(chē)運(yùn)輸能力和延長(zhǎng)汽車(chē)使用年限；汽車(chē)道路的路面應(yīng)按工程需要而定，一般多為泥結(jié)碎石路面，運(yùn)輸量及強(qiáng)度大的可采用混凝土路面。對(duì)于運(yùn)輸線路的布置，一般是雙線式和環(huán)形式，應(yīng)依據(jù)施工條件，地形條件等具體情況確定，但必須滿(mǎn)足運(yùn)輸量的要求。2．2．3．2有軌運(yùn)輸水利水電工程施工中所用的有軌運(yùn)輸，除巨型工程以外，其它工程均為窄軌鐵路。窄軌鐵路的軌距有1000、762、610mm幾種。軌距1000mm和762mm窄軌鐵路的鋼軌重量為11～18kg／m，其上可行駛3、6、15m3可傾翻的車(chē)箱，用機(jī)車(chē)牽引。軌距610mm的鋼軌重量為8kg／m，其上可行駛0．6～1．5m3可傾翻的鐵斗車(chē)，可用人力推運(yùn)或電瓶車(chē)牽引。鐵路運(yùn)輸?shù)木€路布置方式，有單線式、單線帶岔道式、雙線式和環(huán)形式四種。線路布置及車(chē)型應(yīng)根據(jù)工程量的大小、運(yùn)輸強(qiáng)度、運(yùn)距遠(yuǎn)近以及當(dāng)?shù)氐匦螚l件來(lái)選定。需要指出的是，隨著大噸位汽車(chē)的發(fā)展和機(jī)械化水平的提高，目前國(guó)內(nèi)水電工程一般多采用無(wú)軌運(yùn)輸方式，僅在一些有特殊條件限制的情況才考慮采用有軌運(yùn)輸(如小斷面隧洞開(kāi)挖運(yùn)輸)。若選用有軌運(yùn)輸，為確保施工安全，工人只許推車(chē)不許拉車(chē)，兩車(chē)前后應(yīng)保持一定的距離：當(dāng)坡度小于0．5％的下坡道時(shí)，不得小于l0m；當(dāng)坡度大于0．5％的下坡或車(chē)速大于3m／s時(shí)，不得小于30m。每一個(gè)工人在乎直的軌道上只能推運(yùn)重車(chē)一輛。2．2．3．3帶式運(yùn)輸帶式運(yùn)輸機(jī)是一種連續(xù)式的運(yùn)輸設(shè)備，生產(chǎn)率高，機(jī)身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，造價(jià)低廉。可作水平運(yùn)輸，也可作斜坡運(yùn)輸，而且可以轉(zhuǎn)向任何方向；在運(yùn)輸途中任何地點(diǎn)都可以卸料。適用：于地形復(fù)雜、坡度較大，特別適用于運(yùn)輸大量的粒狀材料。帶式運(yùn)輸機(jī)是由膠帶(俗稱(chēng)皮帶)、兩端的鼓筒、承托帶條的輥軸、拉緊裝置、機(jī)架和喂料、卸料設(shè)備等部分組成。按照運(yùn)輸機(jī)能否移動(dòng)，可分為固定式和移動(dòng)式兩種。固定式帶式運(yùn)輸機(jī)，沒(méi)有行走裝置，多用于運(yùn)距較遠(yuǎn)且線路固定的情況。移動(dòng)式帶式運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)5～15m，裝有輪子，移動(dòng)方便，常用在需經(jīng)常移動(dòng)的短距離的運(yùn)輸。2．2．3．4索道運(yùn)輸索道運(yùn)輸是一種架空式的運(yùn)輸。在地形崎嶇復(fù)雜的地區(qū)，用支塔架立起空中索道，運(yùn)料斗沿索道運(yùn)送土料、砂石料等。2．3土料壓實(shí)2．3．1土料壓實(shí)的基本理論填筑土料的自身穩(wěn)定主要靠土料內(nèi)部的阻力(內(nèi)摩擦力和凝聚力)來(lái)維持。土料的內(nèi)部阻力以及土料的防滲性能都是隨填土的密實(shí)度增大而提高的。由于土料壓實(shí)的結(jié)果，可以使土堤(壩)的設(shè)計(jì)邊坡加陡，從而降低工程投資，加快施工進(jìn)度。土是三相體。通常土粒和水是不可壓縮的。所以土料壓實(shí)的實(shí)質(zhì)就是將水包裹的土粒擠壓填充到土粒間的空隙里，使土料的空隙率減少，密實(shí)度提高。顯然土料壓實(shí)的過(guò)程，就是在外力作用下土料三相重新組合的過(guò)程。土料壓實(shí)的水膜理論，將土料的性質(zhì)、含水量、壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)效果的影響提供了深刻的說(shuō)明，并揭示了三者的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。該理論認(rèn)為土料中的水呈兩種狀態(tài)：一種是自由水，另一種是包裹在土粒表面的彈性水膜。由于土粒表面的物理化學(xué)電分子力的作用，使彈性水膜具有粘滯性、抗剪性和彈性極限。這層水膜愈薄這些特性愈顯著。隨著水膜的增厚土粒表面的電分子力的控制作用減弱，從而使這些性能迅速喪失。當(dāng)水膜增加到某一厚度，它的抗剪性降低到零。這個(gè)厚度以外的水不受束縛，稱(chēng)為自由水。這個(gè)厚度內(nèi)的水，因受土粒表面電分子力的束縛，故稱(chēng)束縛水。土料壓實(shí)過(guò)程中，只有自由水才產(chǎn)生潤(rùn)滑作用。而受束縛的彈性水膜具有抗剪性，構(gòu)成土粒間相互位移的阻力?；谶@一理論，不難解釋含水量對(duì)不同土料壓實(shí)特性的影響。粘性土料中含水量越小則彈性水膜越薄，土粒表面電分子力的控制作用越大，土料的抗剪性能越強(qiáng)，壓實(shí)所需的功能愈大，即愈不容易壓實(shí)。當(dāng)彈性水膜的厚度逐步增加到土料的抗剪能力趨近于零時(shí)，耗費(fèi)最小的壓實(shí)功能就能達(dá)到最大的壓實(shí)密度。這時(shí)土料的含水量就稱(chēng)為最優(yōu)含水量。超過(guò)此含水量，土料逐漸飽和，自由水增多，電分子力的束縛作用消失，土粒間的粘結(jié)力和摩擦力也逐步消失。土粒因無(wú)束縛而滑跑，即產(chǎn)生塑流現(xiàn)象。這時(shí)壓實(shí)外力直接作用在自由水上，不能全部傳遞給土粒，難以發(fā)揮有效的壓實(shí)作用，即產(chǎn)生中和壓力。壓實(shí)功能消耗很大，卻得不到較好的壓實(shí)效果。圖2—13所示是粘性土料壓實(shí)于容重和含水量關(guān)系曲線，由圖可見(jiàn)，開(kāi)始時(shí)土料的干容重隨含水量的增大而增大。當(dāng)含水量增大到某一臨界值時(shí)，干容重達(dá)到最大。當(dāng)超過(guò)這一臨界含水量，干容量反而減小。在壓實(shí)功能一定的情況下，與土料最大干容重對(duì)應(yīng)的含水量為相應(yīng)壓實(shí)功能的最優(yōu)含水量。同時(shí)也說(shuō)明土料的最優(yōu)含水量隨壓實(shí)功能的大小而異，壓實(shí)功能增加，相應(yīng)的最優(yōu)含水量減小。實(shí)驗(yàn)中以標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)次數(shù)、施工中用碾重和碾壓遍數(shù)來(lái)反映壓實(shí)功能。對(duì)于非粘性土，由于土粒較粗，單位土體土粒表面面積比粘性土小得多，因此土粒表面束縛水的電分子力的影響也小得多。故其粘結(jié)力較土粒間的摩擦力要小得多。由于顆粒粗而不均勻，孔隙率比粘性土小，壓縮性和膨脹性都不大。由于土粒表面電分子力弱，易于排水固結(jié)。這就不難解釋非粘性土的容重常大于粘性土。在消耗相同壓實(shí)功能的情況下，非粘性土能獲得更大的密實(shí)度。施工中非粘性土的干容重超過(guò)2t／m3是常見(jiàn)的，而粘性土要達(dá)到1．8t／m3也較困難。2．3．2土料的壓實(shí)當(dāng)土料由料場(chǎng)經(jīng)過(guò)挖、運(yùn)送到填筑面上以后，其施工程序包括基本作業(yè)和輔助作業(yè)?；咀鳂I(yè)為卸料、平料、壓實(shí)；輔助作業(yè)為質(zhì)量檢查、刨毛、灑水、清理表面和接縫處理等。2．3．2．1鋪料鋪料包括卸料和平料兩道工序。選擇鋪料方法主要考慮兩個(gè)因素。一是鋪土層厚要均勻，二是對(duì)已壓實(shí)合格的土料不產(chǎn)生剪力破壞。對(duì)于有防滲要求的粘性土，鋪料時(shí)一般多用自卸汽車(chē)卸料配推土機(jī)平料。為避免土體剪力破壞，必須采用進(jìn)占法卸料鋪土。所謂進(jìn)占法，主要是要求載重汽車(chē)在剛鋪好的松土上行駛、卸料，并應(yīng)避免所有的載重車(chē)行駛在同一條車(chē)道上。由于碾壓工具決定了粘性土的鋪土厚度一般較薄，而推土機(jī)平土很容易產(chǎn)生鋪土厚度不均，造成局部虛土層的質(zhì)量事故。解決這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)的措施，首先是要推土機(jī)的馬力與汽車(chē)載重噸位相配合，以便做到隨卸料、隨散料、不積壓；按方上料，根據(jù)每一填土區(qū)的面積和計(jì)劃鋪土厚度算出需卸料車(chē)數(shù)，并根據(jù)估算的每車(chē)土料所控制的面積，在填筑面上均勻卸料；推土機(jī)平料過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢查鋪土厚度，發(fā)現(xiàn)厚薄不均的部位應(yīng)及時(shí)處理。另外在岸坡、搭接等部位，應(yīng)輔以人工仔細(xì)平土。對(duì)于無(wú)粘性砂礫料的鋪料方法也多用自卸汽車(chē)卸料配推土機(jī)平料。由于砂粒料的粒徑一般較小，推土機(jī)很容易在松料堆上平土，因此可采用常規(guī)的后退法卸料、鋪料。砂礫料中含有特大粒徑的蠻石(如0．5～1．0m)時(shí)，應(yīng)清除至填筑體以外，以免局部松散甚至空洞，造成隱患。當(dāng)采用鏟運(yùn)機(jī)鋪料時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)平行于壩軸線依次卸料，從填筑面邊緣逐行向內(nèi)鋪料，鋪設(shè)到填筑面中心線(約一半寬度)后，鏟運(yùn)機(jī)反向運(yùn)行，從另一半靠中心線已鋪土料逐行向填筑面的另一半的外緣鋪料。空機(jī)從剛填好的松土層上返回取土區(qū)。2．3．2．2壓實(shí)壓實(shí)工序是土工建筑物填筑的關(guān)鍵和施工中的核心。當(dāng)完成鋪料工序后，即可開(kāi)始?jí)簩?shí)(或稱(chēng)碾壓)。壓實(shí)方法與填筑部位、土料性質(zhì)、碾壓機(jī)械的類(lèi)型等有關(guān)，現(xiàn)介紹幾種土料的壓實(shí)方法。1．粘性土的壓實(shí)粘性土的壓實(shí)通常采用羊足碾、凸塊碾、氣胎碾和夯板等機(jī)械。前幾種屬碾壓式機(jī)械，實(shí)用于大面積的碾壓部位。而夯板屬于沖擊式，在壓實(shí)粘性土中多用于邊、角等小范圍部位。兩種互補(bǔ)不足。羊足碾、凸塊碾、汽胎碾可采取轉(zhuǎn)圈套壓法或進(jìn)退錯(cuò)距法。(1)轉(zhuǎn)圈套壓法：為單向開(kāi)行，在工作段兩端不停車(chē)，在機(jī)械轉(zhuǎn)向的碾壓部位產(chǎn)生重壓過(guò)多，而四角又產(chǎn)生嚴(yán)重的漏壓，質(zhì)量難以保證。(2)進(jìn)退錯(cuò)距法：操作簡(jiǎn)便；碾壓作業(yè)和鋪土、質(zhì)量檢查等工序容易協(xié)調(diào)，便于分段流水作業(yè)，錯(cuò)距容易掌握，壓實(shí)質(zhì)量容易保證。這種方法使用比較廣泛。碾壓段長(zhǎng)度，按工程實(shí)際情況而定，一般取40m，最長(zhǎng)可達(dá)到100m。采用進(jìn)退錯(cuò)距的開(kāi)行方式時(shí)，由于碾壓的起始和終了的部位，按正常的錯(cuò)距法壓不到要求的遍數(shù)，為避免漏壓現(xiàn)象，在碾壓帶的兩側(cè)先往復(fù)壓夠遍數(shù)后，再進(jìn)行錯(cuò)距碾壓。當(dāng)分段碾壓時(shí)，相鄰兩段(應(yīng)設(shè)立標(biāo)志，以便分區(qū))交界帶碾跡應(yīng)彼此重疊，順碾壓方向不得小于0．3～0．5m。當(dāng)碾壓兩岸接坡或分縫處時(shí)，必須有專(zhuān)人指揮，保證必要的搭接寬度，防止漏壓和損壞邊坡。(3)夯板夯實(shí)法：用打夯機(jī)夯實(shí)時(shí)，需嚴(yán)格控制含水量、鋪土厚度、落距和套夯。當(dāng)用夯板夯實(shí)粘粒含量高達(dá)40％以上的粘土或粉質(zhì)粘土?xí)r，應(yīng)特別注意夯實(shí)從一個(gè)方向有秩序的進(jìn)行，以便使土體中的氣體順利排出。2．礫質(zhì)土的壓實(shí)礫質(zhì)土的碾壓設(shè)備以氣胎碾、羊足碾和夯板為宜。尤以氣胎碾最優(yōu)。當(dāng)?shù)[質(zhì)土含礫石量高達(dá)50％左右時(shí)，羊足碾則不適合。夯板最適宜于夯實(shí)礫質(zhì)土壩殼。其壓實(shí)方法與粘性土相同。3．堆石、砂礫料的壓實(shí)對(duì)于堆石、砂礫料等無(wú)粘性土的壓實(shí)，可采用振動(dòng)碾、夯板，尤其是重型振動(dòng)碾，當(dāng)砂礫料充分灑水的情況下，能達(dá)到很高的相對(duì)密度。對(duì)于壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求較低的砂礫料，也可用氣胎碾、拖拉機(jī)履帶來(lái)壓實(shí)，但鋪料厚度只能達(dá)30～40cm。對(duì)于堆石的壓實(shí)，宜采用重型振動(dòng)碾壓實(shí)。其施工方法簡(jiǎn)單，一般采用前進(jìn)后退碾壓法。國(guó)內(nèi)外的施工經(jīng)驗(yàn)，堆石的碾壓遍數(shù)一般為4—6遍。另外人工夯實(shí)多應(yīng)用在小型農(nóng)田水利工程土方填筑上。人工夯種類(lèi)繁多，如石滾夯等。在夯擊時(shí)，均采用連環(huán)套打法；2．3．2．3土料壓實(shí)的輔助作業(yè)1．填土結(jié)合層面的刨毛處理當(dāng)使用平碾、氣胎碾等機(jī)械時(shí)，填土面將形成光滑的表面。鋪土前必須刨毛1～2cm深。2．填筑面土料含水量的調(diào)整調(diào)整含水量一般應(yīng)在料場(chǎng)進(jìn)行，但當(dāng)填筑面的土料含水量小于碾壓施工含水量2％左右時(shí)，可在填筑面上直接用灑水汽車(chē)灑水。加水后的土料一般應(yīng)用圓盤(pán)耙或三鏵犁使其摻合均勻。當(dāng)土料的含水量大于施工控制含水量的上限1％時(shí)，碾壓前可用圓盤(pán)耙或、三鏵犁在填筑面翻曬，以降低土料的含水量。3．填筑體接縫處理填筑體的橫向接縫之接合坡度不應(yīng)陡于1：3。接縫坡度應(yīng)自上而下削坡，削坡合格后，要控制含水量使其為施工含水量范圍的上限。4．質(zhì)量檢查在填筑過(guò)程中，應(yīng)對(duì)鋪土厚度，土塊大小、含水量、干容重與壓實(shí)層結(jié)合情況等進(jìn)行檢查，看是否符合要求。2．3．3壓實(shí)機(jī)械及其選擇土工建筑物填筑的施工，歷來(lái)都是采取分層壓實(shí)的方法。現(xiàn)將幾種常用的壓實(shí)機(jī)械及其選擇分述如下：2．3．3．1羊足碾羊足碾的碾壓滾筒設(shè)有交錯(cuò)排列的羊足，在滾筒的側(cè)面設(shè)有加載孔，加載量根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定。加載物料可以是鑄鐵塊也可以是砂礫石。滾筒用框架支撐，與牽引的拖拉機(jī)用杠轅相連。在國(guó)內(nèi)外土工建筑物粘性上填筑時(shí)，廣泛采用羊足碾壓實(shí)。另外在壓實(shí)過(guò)程中羊足對(duì)表土還有翻松的作用，無(wú)需刨毛就能保證土料層間的良好結(jié)合。用羊足碾壓實(shí)非粘性土，由于羊足插入土后，其周?chē)a(chǎn)生的擠壓力會(huì)使非粘性土粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的移動(dòng)，而當(dāng)羊足出土?xí)r形成翻松現(xiàn)象，達(dá)不到較好的壓實(shí)效果。因此，用羊足碾壓實(shí)非粘性土是不適宜的。2．3．3．2氣胎碾氣胎碾分單軸和雙軸面種。單軸的主要構(gòu)造是由裝載荷重的金屬車(chē)箱和裝在軸上的4～6個(gè)氣胎組成。碾壓時(shí)在金屬車(chē)箱內(nèi)加載并同時(shí)將氣胎充氣至設(shè)計(jì)壓力。氣胎碾壓實(shí)的最大特點(diǎn)，就是它能夠改變輪胎的充氣壓戶(hù)來(lái)調(diào)節(jié)接觸應(yīng)力，以適應(yīng)壓實(shí)不同性質(zhì)土料的要求。所以氣胎碾既適于壓實(shí)粘性土，也適于壓實(shí)非粘性土。2．3．3．3振動(dòng)碾振動(dòng)碾是一種振動(dòng)和碾壓相結(jié)合的壓實(shí)機(jī)械，它是由柴油機(jī)帶動(dòng)與機(jī)身相連的軸旋轉(zhuǎn)，使裝在軸上的偏心塊也旋轉(zhuǎn)，迫使碾滾產(chǎn)生高頻振動(dòng)。振動(dòng)在土石料壓實(shí)中，起著重要的作用。因?yàn)橥潦显谥芷谛缘恼駝?dòng)力作用下，其顆粒也隨之振動(dòng)，同時(shí)顆粒之間摩阻力迅速降低，產(chǎn)生強(qiáng)烈的相對(duì)位移，并在顆粒自重和碾重的作用下，使土石料得到壓實(shí)。振動(dòng)碾壓實(shí)土料的厚度，不僅取決于振動(dòng)碾的自重，而且與振動(dòng)力有關(guān)。一般其振動(dòng)力為碾重的1—4倍，平均約為2．5倍。目前重型振動(dòng)碾的壓實(shí)厚度已超過(guò)1m以上。振動(dòng)碾結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，成本較低、生產(chǎn)率高是壓實(shí)非粘性土石料的高效壓實(shí)機(jī)械。2．3．3．4夯實(shí)機(jī)械夯實(shí)機(jī)械是借助于夯體下落的動(dòng)能來(lái)壓實(shí)土料的，它有大型夯和小型夯兩種。夯實(shí)機(jī)械可用以夯實(shí)粘性土和非粘性土。用夯實(shí)機(jī)械壓實(shí)土料的特點(diǎn)：大型夯能夠夯實(shí)較厚的土料層，需要的工作面較??；小型夯能夠夯實(shí)碾壓機(jī)械不能壓到的邊角和接頭部位。2．3．3．5壓實(shí)機(jī)械的選擇壓實(shí)機(jī)械的選擇一般應(yīng)通過(guò)野外碾壓試驗(yàn)來(lái)確定。在初步選擇時(shí)應(yīng)考慮以下原則：1．應(yīng)以現(xiàn)實(shí)已有的壓實(shí)機(jī)械為基礎(chǔ)，不能片面追求大、洋、全的設(shè)施，否則會(huì)造成不應(yīng)有的困難。2．按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工要求選擇壓實(shí)機(jī)械。3．根據(jù)填筑土料的性質(zhì)來(lái)選擇壓實(shí)機(jī)械。如粘性土宜用羊足碾、振動(dòng)凸塊碾、氣胎碾或夯板來(lái)壓實(shí)；礫質(zhì)土宜用氣胎碾、夯板壓實(shí)；堆石宜用重型振動(dòng)碾壓實(shí)；對(duì)于塊徑較小的堆石、砂礫料可用振動(dòng)碾、夯板壓實(shí)。4．按土料含水量來(lái)選擇壓實(shí)機(jī)械。對(duì)于含水量高于最優(yōu)含水量1％一2％的土料，宜用氣胎碾壓實(shí)；低于最優(yōu)含水量的重粘性土、硬粘性土，宜用重型羊足碾、重型夯板壓實(shí)；當(dāng)含水量很高，只能采用輕型平碾壓實(shí)。5．當(dāng)施工強(qiáng)度較大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮工效高、壓實(shí)遍數(shù)少的氣胎碾、振動(dòng)碾作為壓實(shí)機(jī)具。6．當(dāng)施工場(chǎng)面較狹小時(shí)，如建筑物的接觸帶周?chē)⑦吔?、拐角等，只能用小型夯進(jìn)行夯實(shí)。2．3．4壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)與壓實(shí)參數(shù)2．3．4．1壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)土石壩的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過(guò)試驗(yàn)提出來(lái)的。對(duì)粘性土以干容重來(lái)控制，對(duì)非粘性土以土料的相對(duì)密度D來(lái)控制?？刂茦?biāo)準(zhǔn)隨建筑物的等級(jí)不同而異。近些年來(lái)由于震動(dòng)碾壓機(jī)械的普遍采用，使壩體相對(duì)密度值大為提高。對(duì)于一級(jí)建筑物的填方可取D=0．7～0．75；對(duì)于二級(jí)建筑物可取D=0．65～0．70。在施工現(xiàn)場(chǎng)用相對(duì)密度來(lái)進(jìn)行施工質(zhì)量控制不夠方便，故通常將相對(duì)密度換算成干容重作為現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的依據(jù)。yd亦應(yīng)按不同礫石含量，分別確定不同標(biāo)準(zhǔn)。其換算公式為：式中：rt——土料極松散時(shí)的干容重，t／m3；r2——土料極緊密時(shí)的干容重，t／m3；·D——土料的相對(duì)密度；rd——與土料相對(duì)密度D對(duì)應(yīng)的干容重，t／m3。2．3．4．2壓實(shí)參數(shù)的確定當(dāng)初步確定壓實(shí)機(jī)械類(lèi)型后，還應(yīng)進(jìn)一步確定影響壓實(shí)效果、施工進(jìn)度、工程成本的各種壓實(shí)參數(shù)，作為指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的依據(jù)。若已初步確定使用碾壓機(jī)械，則須確定碾重、鋪土厚度、碾壓遍數(shù)；若已初步確定采用夯擊機(jī)械，則須確定夯板的重量和尺寸、落高、鋪土厚度及相應(yīng)的夯擊遍數(shù)。所有這些壓實(shí)參數(shù)又是互相制約、互相依存的。要使土料達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，在施工之前，必須進(jìn)行符合實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，以最小的碾壓功能，果獲得最大的壓實(shí)密度，提高壓實(shí)質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)方法町參考有關(guān)資料。2．4土石壩施工土石壩是一種充分利用當(dāng)?shù)夭牧系膲涡?。土石壩工程施工方法可分為下述幾種：(1)干填碾壓式土石壩，壩料薄層鋪填壓實(shí)，是國(guó)內(nèi)外目前廣泛采用的一種施工方法，本節(jié)將著重加以論述；(2)拋填式堆石壩，壩體堆石厚層高空拋填，輔以高壓水沖實(shí)；(3)定向爆破堆石壩；(4)水力沖填壩，分自流式水力沖填壩(即水墜壩)和壓力管道輸泥填壩兩種；(5)水中填土壩；(6)砌石壩，使用條(塊)石砌筑而成。土石壩施工有以下特點(diǎn)：筑壩料物就地取材，工程量大，施工強(qiáng)度高，施工場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸量大，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)高，水文氣象因素影響大，根據(jù)筑壩材料確定施工參數(shù)。土石壩的施工程序，包括以下幾個(gè)過(guò)程：(1)施工準(zhǔn)備；(2)施工導(dǎo)流；(3)地基開(kāi)挖及地基處理；(4)壩體施工；(5)安裝工程；(6)工程驗(yàn)收。壩體施工方案是本節(jié)介紹的重點(diǎn)內(nèi)容。土石壩施工期間壩體攔洪和渡汛安全問(wèn)題十分突出，應(yīng)認(rèn)真研究土石壩工程的施工程序，壩體攔洪高程與攔洪日期，壩體施工分期與施工方法，進(jìn)而確定施工控制進(jìn)度。詳見(jiàn)第1章施工導(dǎo)流的有關(guān)內(nèi)容。2．4．1土石料場(chǎng)規(guī)劃土石壩用料量很大，筑壩材料料場(chǎng)是土石壩的“糧倉(cāng)”。在壩型選擇階段就應(yīng)對(duì)土石料場(chǎng)進(jìn)行全面調(diào)查，施工前配合施工組織設(shè)計(jì)，要對(duì)料場(chǎng)作深入勘測(cè)，并從空間、時(shí)間、質(zhì)與量諸方面進(jìn)行全面規(guī)劃，以確保工程質(zhì)量，節(jié)約投資，按期完工。2．4．1．1料場(chǎng)規(guī)劃原則土石壩施工，通常要在較短的時(shí)期內(nèi)，按照施工分期和質(zhì)量要求，將大量的各種壩料有計(jì)劃，有次序地開(kāi)采出來(lái)，運(yùn)輸并填筑到壩體的不同部位。這就必須認(rèn)真做好料場(chǎng)的使用規(guī)劃，其基本原則如下：(1)就地就近取材優(yōu)先選用距壩較近，采運(yùn)條件好，覆蓋層剝離最小，施工干擾小的料場(chǎng)；盡可能做到高料高用，低料低用；上游料場(chǎng)用于上游壩體，下游料場(chǎng)用于下游壩體，盡量避免橫穿壩體和交叉運(yùn)輸。(2)少占耕地充分利用代替料盡量少占耕地，多用庫(kù)內(nèi)淹沒(méi)區(qū)的料場(chǎng)；充分利用其它水工建筑物地基開(kāi)挖的石渣，盡可能使其直接上壩填筑，必要時(shí)可在壩址附近設(shè)置加工廠和堆料場(chǎng)地；對(duì)于浸潤(rùn)線以上的下游壩殼部分，在滿(mǎn)足質(zhì)量要求情況下，可采用加工后的余料和其他代替料。規(guī)劃料場(chǎng)的實(shí)際可開(kāi)采總量，應(yīng)考慮料場(chǎng)的調(diào)查勘探精度、料場(chǎng)天然密度與壩面壓實(shí)密度的差值，以及料場(chǎng)開(kāi)采、加工、運(yùn)輸、雨后壩面清理、壩面返工及削坡等各種損失量，按有關(guān)規(guī)程規(guī)定留有足夠的儲(chǔ)備。實(shí)際可采總量與壩體填筑量之比一般為：土為2～2．5；砂礫料1．5—2；水下砂石料2—2．5；石料1．2—1．5；反濾料應(yīng)根據(jù)篩后有效方量確定，一般不宜小于3。(3)選擇主料場(chǎng)應(yīng)選擇場(chǎng)地寬闊，料層厚、儲(chǔ)量集中，質(zhì)量好的大料場(chǎng)作為施工的主料場(chǎng)；另外選擇一些比較分散的料場(chǎng)，作為備用或輔助料場(chǎng)。備用料場(chǎng)與主料場(chǎng)的儲(chǔ)量之比一般為0．2～0．3。(4)規(guī)劃料場(chǎng)使用程序采用河灘料場(chǎng)或低階地料場(chǎng)，應(yīng)考慮施工期河水位與流量的變化，以及由于導(dǎo)流而使上游水位升高的影響；使用壩前材料要特別注意不得破壞上游天然鋪蓋和影響上壩道路；有計(jì)劃地預(yù)留一部分較近的料場(chǎng)，供合龍段及攔洪渡汛施工高峰強(qiáng)度時(shí)使用。依據(jù)規(guī)劃程序可做出壩體填筑平衡圖。(5)合理安排反濾料加工反濾料一般多在天然料場(chǎng)篩選。如難以找到合適的天然料場(chǎng)時(shí)，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，可采用人工砂石。料場(chǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮加工，儲(chǔ)存及棄料場(chǎng)地。(6)爆破工作面規(guī)劃與料場(chǎng)道路規(guī)劃結(jié)合進(jìn)行，并應(yīng)滿(mǎn)足不同施工時(shí)段填筑強(qiáng)度需要。2．4．1．2筑壩材料選擇及計(jì)算方法筑壩材料應(yīng)達(dá)到質(zhì)量技術(shù)要求。料場(chǎng)質(zhì)與量的規(guī)劃，是料場(chǎng)規(guī)劃最基本的要求，也是決定料場(chǎng)取舍的重要因素。在選擇和規(guī)劃使用料場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)料場(chǎng)的地質(zhì)成因，產(chǎn)狀、埋深，儲(chǔ)量以及各種物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面勘探和試驗(yàn)?？碧骄葢?yīng)隨設(shè)計(jì)深度加深而提高。在施工組織設(shè)計(jì)中，進(jìn)行用料規(guī)劃，不僅應(yīng)使料場(chǎng)總儲(chǔ)量滿(mǎn)足壩體總方量的要求，而且應(yīng)滿(mǎn)足施工各個(gè)階段最大上壩強(qiáng)度的要求。儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)，應(yīng)在固定范圍內(nèi)，計(jì)算其有用層的總儲(chǔ)量和上覆無(wú)用層及夾層的體積，并分區(qū)、分層，分水上、水下和分級(jí)進(jìn)行計(jì)算。儲(chǔ)量計(jì)算方法常用平均厚度法、平行斷面法和三角形法。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)地地形、巖層結(jié)構(gòu)、勘察級(jí)別和勘探點(diǎn)布置情況選擇一種計(jì)算方法，一般還應(yīng)同時(shí)另取一種方法加以校核計(jì)算。2．4．2土石壩的綜合機(jī)械化施工土石壩施工挖、運(yùn)、填等各道工序均由互相匹配的具有獨(dú)特功能的工程機(jī)械來(lái)完成，構(gòu)成“一條龍”的生產(chǎn)工藝流程，即為土石壩的綜合機(jī)械化施工。2．4．2．1綜合機(jī)械化施工的基本原則土石壩工程量巨大，挖、運(yùn)、填、壓等多個(gè)工藝環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善工程質(zhì)量，降低工程成本有效措施是采用綜合機(jī)械化施工，一般應(yīng)以壩面作業(yè)為主體進(jìn)行組合配套，并遵循如下基本原則：(1)適應(yīng)工地條件，符合設(shè)計(jì)和施工要求，所選機(jī)械的技術(shù)性能應(yīng)適合工作的性質(zhì)、施工對(duì)象的土質(zhì)、施工場(chǎng)地大小和料場(chǎng)運(yùn)距遠(yuǎn)近等施工條件，充分發(fā)揮主要機(jī)械的效率，保證施工質(zhì)量；所選配套機(jī)械的綜合生產(chǎn)能力，應(yīng)滿(mǎn)足施工強(qiáng)度的要求。(2)所選機(jī)械應(yīng)是技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)效率高，操作靈活，機(jī)動(dòng)性高，運(yùn)行安全，耐久可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于檢修和改裝，防護(hù)設(shè)備齊全，廢氣噪音得到控制，環(huán)保性能好。(3)注意經(jīng)濟(jì)效益，所選機(jī)械的購(gòu)置和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少，易于獲得零配件，便于維修、保養(yǎng)、管理和調(diào)度，勞動(dòng)量和能源消耗低，并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)選出單位土石方的成本最低的機(jī)械化施工方案。(4)通用性強(qiáng)，能承擔(dān)先后施工的工程項(xiàng)目，設(shè)備利用率高，且類(lèi)型比較單一，并優(yōu)先選用成批生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)機(jī)械；必須選用國(guó)外機(jī)械設(shè)備時(shí)，所選機(jī)械的國(guó)別，型號(hào)和廠家應(yīng)盡量少一些，配件供應(yīng)要有保證。(5)應(yīng)注意各工序所用機(jī)械的配套成龍，一般要使后續(xù)機(jī)械的生產(chǎn)能力略大于先頭機(jī)械的生產(chǎn)能力，運(yùn)輸機(jī)械略大于挖掘裝載機(jī)械的生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮主要機(jī)械和費(fèi)用高的機(jī)械的生產(chǎn)潛力。(6)應(yīng)從采料工作面，回車(chē)場(chǎng)地，路橋等級(jí)，卸料位置，壩面條件等方面創(chuàng)造相適應(yīng)的條件，以便充分發(fā)揮挖、運(yùn)、填、壓各種機(jī)械的效能。(7)運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃與使用，應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸機(jī)械類(lèi)型、車(chē)輛噸級(jí)及行車(chē)密度進(jìn)行，以保持設(shè)備較高的完好率和出勤率。2．4．2．2施工機(jī)械化方案選擇步驟和方法1．分析施工過(guò)程土石壩填筑綜合機(jī)械化施工過(guò)程包括準(zhǔn)備工作、基本工作和輔助工作。(1)準(zhǔn)備工作：如清除料場(chǎng)覆蓋、基坑排水、基坑開(kāi)挖、巖基清理和修筑道路等工作，是在基本工作之前進(jìn)行的。(2)基本工作：包括土石料的挖掘、裝載、運(yùn)輸、卸散、平整和壓實(shí)等工序，是完成工程本身的工作。(3)輔助工作：是配合基本工作進(jìn)行的工作，包括翻松硬土、曬土、灑水、廢料清除和維修道路等工作。2．?dāng)M定施工方案和選擇施工機(jī)械土石壩填筑施工的機(jī)械設(shè)備，一般均有多種方案可供選擇。應(yīng)擬定出各種可能的施工方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以選出經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)方案。在擬定施工方案時(shí)，首先應(yīng)研究完成基本工作的主要機(jī)械，按照施工條件和工作面參數(shù)選擇主要機(jī)械，然后根據(jù)主要機(jī)械的生產(chǎn)能力和性能參數(shù)再選用與其配套的機(jī)械。準(zhǔn)備工作和輔助工作則根據(jù)施工條件和進(jìn)度的不同另行選用機(jī)械，或利用基本工作的機(jī)械。選擇施工機(jī)械時(shí)，可參考類(lèi)似工程的施工經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)機(jī)械手冊(cè)。選擇施工機(jī)械時(shí)，還應(yīng)考慮以下因素：(1)根據(jù)作業(yè)內(nèi)容選擇機(jī)械：根據(jù)土石壩填筑作業(yè)內(nèi)容所配置的各種機(jī)械化施工方案。有些方案中既包括主要機(jī)械，也包括與之配套的機(jī)械，因而能綜合完成多道工序。(2)根據(jù)壩料類(lèi)別選擇機(jī)械。(3)根據(jù)運(yùn)距和道路條件選擇機(jī)械。(a)履帶式推土機(jī)的推運(yùn)距離為15—30m時(shí)，可獲得最大的生產(chǎn)率。推運(yùn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距一般為30～50m，大型推土機(jī)也不宜超過(guò)l00m。(b)輪胎式裝載機(jī)用來(lái)挖掘和作短距離運(yùn)輸時(shí)，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)距不超過(guò)100～150m；履帶式裝載機(jī)不超過(guò)l00m。(c)拖式鏟運(yùn)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距一般為200～400m。自行式鏟運(yùn)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距與道路坡度大小，機(jī)械規(guī)格性能有關(guān)，一般為200～1000m。鏈板式鏟運(yùn)機(jī)在運(yùn)距短時(shí)，比其它型式鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)濟(jì)。當(dāng)運(yùn)距達(dá)1000m，道路總阻力(滾動(dòng)阻力與坡度阻力之和)未超過(guò)車(chē)重的10％時(shí)，雙發(fā)動(dòng)機(jī)的自行式鏟運(yùn)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。(d)自卸汽車(chē)在運(yùn)距方面的適應(yīng)性較大，自lOOm至5kin均可使用。當(dāng)?shù)缆房傋枇ξ闯^(guò)車(chē)重的10％、運(yùn)距在1000m以上時(shí)，使用自卸汽車(chē)比上述雙發(fā)動(dòng)機(jī)的鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)濟(jì)。運(yùn)距超過(guò)2000m，道路比較平坦時(shí)采用拖式底卸車(chē)較為經(jīng)濟(jì)。如果道路的總阻力超過(guò)車(chē)重的6％時(shí)，又不如使用自卸汽車(chē)經(jīng)濟(jì)。土石壩施工中，采用自卸汽車(chē)、底卸式運(yùn)輸車(chē)和鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)料可以直接上壩散鋪，毋需轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備，施工工藝簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)靈活，調(diào)度方便，往往是最適宜的運(yùn)輸方案。就爬坡能力而言，后軸驅(qū)動(dòng)的自卸汽車(chē)要比前軸驅(qū)動(dòng)的底卸式運(yùn)輸車(chē)和自行式鏟運(yùn)機(jī)為大。因此，當(dāng)壩體填筑高度不大、上壩道路的坡度尚平緩時(shí)，上述3種機(jī)械均可采用。當(dāng)壩體升高、道路坡度變大、彎道半徑較小時(shí)，則以采用自卸汽車(chē)為優(yōu)。(e)在一定條件下，也可采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸、有軌運(yùn)輸或架空索道運(yùn)輸。一般而言，當(dāng)運(yùn)輸量很大而料物裝卸較為固定、運(yùn)距超過(guò)5km時(shí)，可考慮采用帶式輸送機(jī)或有軌運(yùn)輸，但只能運(yùn)送一種壩料，若一處發(fā)生故障，會(huì)使全線停運(yùn)。表2—34為某工程列舉了幾種運(yùn)輸方案，并與帶式輸送機(jī)方案的費(fèi)用進(jìn)行了比較。帶式輸送機(jī)通過(guò)地形比較復(fù)雜的區(qū)域，升高214m后，又下降了516m，其帶寬為914mm，帶速為2．5m／s，總長(zhǎng)10．46km；如用鐵道運(yùn)輸，需筑鐵道長(zhǎng)22．51km；如用自卸汽車(chē)運(yùn)輸，需修公路17．37km。從該表可以看出，幾種運(yùn)輸設(shè)備相對(duì)投資費(fèi)用中以有軌運(yùn)輸為最高，架空索道最低，帶式運(yùn)輸機(jī)與自卸汽車(chē)的費(fèi)用相差不大。(4)各種土石方運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的綜合使用條件運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的綜合使用條件。近年來(lái)我國(guó)土石壩機(jī)械化施工的代表工程有碧口、石頭河、升鐘等，這些工程施工機(jī)械設(shè)備的選型配套比較合理，效果較好。在挖、裝、運(yùn)、卸聯(lián)合作業(yè)中普遍采用挖掘和自卸汽車(chē)的方案，在鋪、壓聯(lián)合作業(yè)中采用推土機(jī)平土，羊足碾、氣胎碾和凸塊振動(dòng)碾壓實(shí)心墻土料，振動(dòng)碾壓實(shí)壩殼石料。實(shí)踐表明，這些都是可靠和經(jīng)濟(jì)合理的方案。近年來(lái)，國(guó)外(如日本)在挖裝小塊或散狀壩料方面，出現(xiàn)輪胎式裝載機(jī)替代挖掘機(jī)的趨向。3．挖運(yùn)強(qiáng)度的確定土石壩施工的挖運(yùn)強(qiáng)度取決于土石壩的上壩強(qiáng)度，上壩強(qiáng)度又取決于施工中的氣象水文條件，施工導(dǎo)流方式，施工分期，工作面的大小，勞動(dòng)力和機(jī)械設(shè)備，燃料動(dòng)力供應(yīng)情況等因素。4．施工強(qiáng)度的復(fù)核根據(jù)壩面作業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力和壩體上升層數(shù)，計(jì)算出可能的上壩強(qiáng)度(填筑強(qiáng)度)，根據(jù)運(yùn)輸線路的運(yùn)輸能力和運(yùn)輸開(kāi)挖機(jī)械能力，計(jì)算出可能的運(yùn)輸強(qiáng)度和可能的開(kāi)挖強(qiáng)度。如果可能的施工強(qiáng)度，大于或等于計(jì)算的施工強(qiáng)度就能保證正常施工，否則就應(yīng)調(diào)整計(jì)算的施工強(qiáng)度。5．機(jī)械需要量計(jì)算機(jī)械需要量可根據(jù)計(jì)劃安排的日施工強(qiáng)度、機(jī)械生產(chǎn)率和利用率計(jì)算求得。機(jī)械利用率是評(píng)定機(jī)械使用情況的主要指標(biāo)，它取決于機(jī)械的制造質(zhì)量、生產(chǎn)調(diào)度管理水平、工作條件(包括氣候因素)、維修能力以及操作人員的技術(shù)水平等因素。2．4．2．3生產(chǎn)率計(jì)算1．生產(chǎn)率的計(jì)算方法在選擇機(jī)械、計(jì)算機(jī)械需要數(shù)量以及估算機(jī)械費(fèi)用等工作中，都必須具備在指定施工條件下的機(jī)械生產(chǎn)率。確定機(jī)械生產(chǎn)率的方法有如下幾種：(1)應(yīng)用國(guó)家規(guī)定的現(xiàn)行定額(生產(chǎn)率)；(2)參考同類(lèi)型機(jī)械在相似作業(yè)條件的工程中達(dá)到的生產(chǎn)率進(jìn)行估算；(3)根據(jù)制造廠家提供的生產(chǎn)率資料計(jì)算；(4)用理論公式計(jì)算；(5)在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)機(jī)械生產(chǎn)率。2．生產(chǎn)率計(jì)算中的兩個(gè)要素對(duì)于循環(huán)作業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)率基本上由每次挖掘和運(yùn)輸土石方量和每小時(shí)實(shí)際循環(huán)次數(shù)兩部分組成。因此，應(yīng)對(duì)這兩個(gè)工作參數(shù)——容量和時(shí)間進(jìn)行必要分析，并根據(jù)過(guò)去類(lèi)似工程施工所得有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(主要是作業(yè)效率)進(jìn)行調(diào)整，方可求得合乎本施工現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)際生產(chǎn)率。2．4．2．4與挖掘機(jī)配套的汽車(chē)需要量計(jì)算土石壩施工中，與挖掘機(jī)械配套的自卸汽車(chē)，在數(shù)量上和所占機(jī)械費(fèi)用都很大，應(yīng)仔細(xì)選擇車(chē)型和計(jì)算需要數(shù)量。1．選擇自卸汽車(chē)的次序(1)選用適當(dāng)?shù)钠?chē)容量與挖掘機(jī)斗容量比(簡(jiǎn)稱(chēng)車(chē)鏟容積比)再根據(jù)已選定的挖掘機(jī)斗容量來(lái)選取汽車(chē)的容量或載重量。(2)計(jì)算裝滿(mǎn)一車(chē)廂的鏟裝次數(shù)以及汽車(chē)實(shí)際的載積量(m3)和載重量(t)，以確定汽車(chē)載重量的利用程度。(3)計(jì)算與一臺(tái)挖掘機(jī)配套的汽車(chē)需要量。(4)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦車(chē)型和數(shù)量。2．車(chē)鏟容積比的選擇挖掘機(jī)和汽車(chē)的利用率均達(dá)到最高值時(shí)的理論車(chē)鏟容積比，是隨著運(yùn)距的增加而提高，隨著汽車(chē)平均行駛速度增加而降低，也就是隨著汽車(chē)循環(huán)時(shí)間的增加而提高的。當(dāng)運(yùn)距為1—2．5kin時(shí)，理論的車(chē)鏟容積比為4～7；運(yùn)距在3～5kin時(shí)為7—10。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前情況，自卸汽車(chē)容積較小，分別可取為3～5，不大于5～8。實(shí)踐表明，車(chē)鏟容積比宜取較低值，但車(chē)廂也不能過(guò)小，以免延長(zhǎng)卸載時(shí)間，而且也容易損壞車(chē)廂。對(duì)于挖掘機(jī)械和汽車(chē)配套的綜合研究結(jié)果指出，當(dāng)汽車(chē)循環(huán)時(shí)間超過(guò)15min時(shí)，采用載重量較大的汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)用較低。3．與一臺(tái)挖掘機(jī)配套的汽車(chē)需要量計(jì)算與挖掘機(jī)配套工作的車(chē)輛需要量的理論計(jì)算，是認(rèn)為在挖掘機(jī)前總有一輛車(chē)待裝，挖掘機(jī)能充分發(fā)揮效率，這時(shí)需要車(chē)輛數(shù)量N可由下式計(jì)算(取整數(shù))：N=T/t12．4．2．5土石壩綜合機(jī)械化施工設(shè)備選擇實(shí)例石頭河水庫(kù)心墻土壩，壩高106m，工程量為心墻粘土料198m3、壩殼砂卵石料573萬(wàn)m3，過(guò)渡帶反濾料32．8萬(wàn)m3(1)東方紅75型拖拉機(jī)牽引2．5m3鏟運(yùn)機(jī)和紅旗100型拖拉機(jī)牽引6～8m(2)1m3(3)2．5～8m3鏟運(yùn)機(jī)和60～120馬力推土機(jī)配800～1000mm皮帶運(yùn)輸機(jī)。經(jīng)分析比較，推土機(jī)配皮帶運(yùn)輸機(jī)方案，不僅挖運(yùn)單價(jià)較低，且具有施工干擾少，設(shè)備及配件供應(yīng)不難，管理方便，運(yùn)行人員少等優(yōu)點(diǎn)，故選用之。工地?fù)碛卸份喪酵诰驒C(jī)后，配合皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，可保證挖運(yùn)的連續(xù)作業(yè)。后來(lái)，該工程土料系統(tǒng)采用的施工方案為DW—200型斗輪挖掘機(jī)挖土，帶寬1000mm砂石料系統(tǒng)施工方案為WK—4正向鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖，20t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，推土機(jī)鋪平，25～35t氣胎碾壓實(shí)。2．4．3施工質(zhì)量檢查和控制施工質(zhì)量檢查和控制是土石壩安全的重要保證，它應(yīng)貫穿于土石壩施工的各個(gè)環(huán)節(jié)和施工全過(guò)程。在施工中除對(duì)地基進(jìn)行專(zhuān)門(mén)檢查外，對(duì)料場(chǎng)土料，壩身填筑以及堆石體，反濾料等填筑都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和控制，在土石壩施工中應(yīng)實(shí)行全面質(zhì)量管理，建立健全質(zhì)量保證體系。施工單位必須設(shè)立在施工主要負(fù)責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)下的專(zhuān)職質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)，實(shí)行分級(jí)管理。1．料場(chǎng)的質(zhì)量檢查和控制對(duì)土料場(chǎng)應(yīng)檢查和控制土質(zhì)、土塊大小、含水量及料場(chǎng)排水系統(tǒng)和防雨，防凍措施是否符合要求。一般為500～1000m3應(yīng)取試樣測(cè)定其含水量，并定期檢查堆存土料的含水量。對(duì)于一些性質(zhì)不詳?shù)耐亮?，?yīng)進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)分析試驗(yàn)，經(jīng)檢查合格后方能使用。2．壩體填筑的質(zhì)量檢查和控制在壩面作業(yè)中，應(yīng)對(duì)鋪土厚度，填土塊度，含水量大小，壓實(shí)后的干容重等進(jìn)行檢查，并提出質(zhì)量控制措施。對(duì)粘性土，含水量的檢測(cè)是關(guān)鍵。簡(jiǎn)單辦法是“手檢”，即手握土料能成團(tuán)，手指搓可成碎塊，則含水量合適。更精確可靠的方法是用含水量測(cè)定儀測(cè)定，應(yīng)采用烘干法，也可用核子水分密度計(jì)法、酒精燃燒法、紅外線烘干法。對(duì)于碾壓后達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的或壓實(shí)層間產(chǎn)生光面、彈簧土、漏壓、欠壓、裂縫和剪切破壞現(xiàn)象的，應(yīng)分析原因并采取措施及時(shí)處理。干容重取樣試驗(yàn)結(jié)果，其合格率應(yīng)不小于90％，不合格干容重不得低于設(shè)計(jì)干容重的98％，且不合格樣不得集中。干容重的測(cè)定，粘性土一般可用體積不小于500cm3的環(huán)刀法(環(huán)刀直徑不小于l0mm，高度不小于64mm)、表面型核子水分密度計(jì)法或三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法；砂可用體積為500cm3的環(huán)刀測(cè)定；礫質(zhì)土、砂礫料，反濾料用灌水法、灌砂法或表面波壓實(shí)密度儀法測(cè)定；堆石因其空隙大，一般用灌水法測(cè)定。當(dāng)砂礫料因缺乏細(xì)料而架空時(shí)，也用灌水法測(cè)定。對(duì)于反濾層，過(guò)渡層，壩殼等非粘性土的填筑，主要控制壓實(shí)參數(shù)；如不符合要求，施工人員應(yīng)及時(shí)糾正。在填筑排水反濾層過(guò)程中，每層在25×25m2的面積內(nèi)取樣1～2個(gè)；對(duì)于條形反濾層，每隔50m設(shè)一個(gè)取樣斷面，每個(gè)取樣斷面每層取樣不得少于4個(gè)，均勻分布在斷面的不同部位且層間取樣位置應(yīng)彼此對(duì)應(yīng)。挖坑灌水法，試樣中最大粒徑超過(guò)80mm時(shí)，試坑直徑不應(yīng)小于最大粒徑的3倍，試坑深度為碾壓層厚或不小于最大粒徑的4倍。對(duì)于反濾層鋪填厚度，是否混有雜物，填料的質(zhì)量及顆粒級(jí)配等應(yīng)全面檢查。通過(guò)顆粒分析，查明反濾層的層間系數(shù)(D50／d50)和每層的顆粒不均勻系數(shù)(d60／d103．負(fù)溫下施工的質(zhì)量控制負(fù)溫下施工應(yīng)增加以下檢查項(xiàng)目：填筑面防凍措施，凍塊尺寸、凍土含量、含水率、壩基已壓實(shí)層有無(wú)凍結(jié)現(xiàn)象，填筑面上的冰霜是否清除干凈，應(yīng)對(duì)氣溫、土溫、風(fēng)速等進(jìn)行觀測(cè)記錄，在春季應(yīng)對(duì)凍結(jié)深度以?xún)?nèi)的填土層質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查。4．雨季施工的質(zhì)量控制雨季施工，應(yīng)檢查施工措施落實(shí)情況。雨前應(yīng)檢查防滲土體表面松土是否已適當(dāng)平整和壓實(shí)；雨后復(fù)工前應(yīng)檢查填筑面上土料是否合格。5．其它項(xiàng)目的質(zhì)量控制在施工質(zhì)量檢查和控制中，對(duì)于特別重要的土石壩應(yīng)增加土的抗剪強(qiáng)度和滲透系數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)和竣工驗(yàn)收。2．5面板堆石壩施工面板堆石壩是一種近期發(fā)展起來(lái)的新壩型。它是具有工期短、投資省、施工簡(jiǎn)便、運(yùn)行安全等優(yōu)點(diǎn)的當(dāng)?shù)夭牧蠅巍Ｎ覈?guó)以現(xiàn)代化技術(shù)修建混凝土面板堆石壩是從1985年開(kāi)始的。最早開(kāi)工建設(shè)的是湖北西北口水庫(kù)大壩，壩高95m；而最早建成的是遼寧關(guān)門(mén)山水庫(kù)大壩，壩高58．5m，于1988年建成。1998年底已建成的混凝土面板壩有39座；在建的混凝土面板壩35座；擬建高混凝土面板堆石壩(壩高>l00m)20座。在建的天生橋一級(jí)電站面板壩壩高178m；待建的面板壩如貴州洪家渡，壩高182．3m；作為比較方案的湖北水布埡面板壩，壩高達(dá)233m。2．5．1堆石材料質(zhì)量要求和壩體材料分區(qū)面板堆石壩上游面有薄層面板，面板可以是剛性鋼筋混凝土的，也可以是柔性瀝青混凝土的。壩身主要是堆石結(jié)構(gòu)。采用良好的堆石材料，能減少堆石體的變形，為面板正常工作創(chuàng)造條件，是壩體安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。2．5．1．1堆石材料的質(zhì)量要求1．為保證堆石體的堅(jiān)固、穩(wěn)定，主要部位石料的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于7800×104Pa，當(dāng)抗壓強(qiáng)度只有4900～5900×104Pa時(shí)，只能布置在壩體的次要部位。2．石料硬度不應(yīng)低于莫氏硬度表中的第三級(jí)，其韌性不應(yīng)低于2kg·m／cm2。3．石料的天然容重不應(yīng)低于2.2t／m3，石料的容重越大，堆石體的穩(wěn)定性越好。4．石料應(yīng)具有抗風(fēng)化能力，其軟化系數(shù)水上不低于0．8，水下不應(yīng)低于0．85。5．堆石體碾壓后應(yīng)有較大的密實(shí)度和內(nèi)摩擦角，且具有一定滲透能力。堆石體的邊坡取決于填筑石料的特性與荷載大小，對(duì)于優(yōu)質(zhì)石料，壩坡一般在1：1．3左右。2．5．1．2面板堆石壩的壩體分區(qū)壩體部位不同，受力狀況不同，對(duì)填筑材料的要求也不同，所以應(yīng)對(duì)壩體進(jìn)行分區(qū)。根據(jù)已建的面板壩的經(jīng)驗(yàn)，大致可將壩體分成四區(qū)。1．墊層區(qū)該區(qū)直接位于面板下部，是最重要的部位，其主要作用在于為面板提供平整、密實(shí)的基礎(chǔ)，將面板承受的水壓力均勻傳遞給主堆石體。因此，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求最高，級(jí)配、石料質(zhì)量等要求最嚴(yán)。全部采用新鮮而堅(jiān)硬的細(xì)粒石料填筑，并要求低壓縮性，半透水性，尤其是基礎(chǔ)周邊附近壩體部位，要求壓實(shí)得更密實(shí)些，以減少堆石體在水庫(kù)水壓力作用下的變形。墊層料的最大粒徑一般不宜超過(guò)150mm，小于5mm的細(xì)粒含量一般不宜超過(guò)30％，平均約為10％左右，并控制小于0．1mm的含量在5％以下，以免一旦面板漏水造成細(xì)料流失，產(chǎn)生不均勻沉陷。墊層的水平最小寬度不應(yīng)小于3m，滲透系數(shù)不小于10—3cm／s，壓實(shí)后的平均孔隙率小于21％。2．過(guò)渡區(qū)為墊層區(qū)與主要堆石區(qū)的過(guò)渡帶，該區(qū)要求一旦面板發(fā)生裂縫、漏水時(shí)，能防止墊層區(qū)的細(xì)顆粒流失，即起過(guò)渡層作用。其粒徑、級(jí)配應(yīng)符合反濾要求。過(guò)渡區(qū)的寬度可以較靈活，對(duì)石料級(jí)配的要求可較墊層區(qū)放寬。3．主堆石區(qū)該區(qū)是面板壩堆石的主體，亦為粗粒堆石區(qū)，是承受水荷載的主要支撐體，要求用良好級(jí)配，堅(jiān)硬的石料施工。由于它的沉陷變形大小同樣也要影響面板的變形，因此要求很好的壓實(shí)，但較墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)要求可稍低，粒徑與級(jí)配亦可放寬。有些面板壩的主堆石區(qū)采用最大粒徑600mm左右的堅(jiān)硬石料，并允許有分散的少量風(fēng)化巖石，壓實(shí)后的平均孔隙率小于25％。4．下游堆石區(qū)該區(qū)位于壩體斷面的下游，約為堆石壩斷面的1／6—1／3。該區(qū)變形大小對(duì)面板影響較小，因此填筑厚度可以較大，級(jí)配比主堆石區(qū)可放寬，允許含有少量均勻分布的風(fēng)化巖石，可使用普通堆石料。要求平均孔隙率小于28％，下游壩坡面用干砌石護(hù)面。2．5．2堆石壩填筑工藝、壓實(shí)參數(shù)和質(zhì)量控制堆石壩填筑的施工設(shè)備、工藝和壓實(shí)參數(shù)的確定，就其主要方面和常規(guī)的土石壩非粘性料施工沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，這里僅就與質(zhì)量控制關(guān)系密切的問(wèn)題簡(jiǎn)述如下。2．5．2．1填筑工藝問(wèn)題墊層料、過(guò)渡料和一定寬度的主堆石的填筑應(yīng)平起施工，均衡上升。主次堆石可分區(qū)、分期填筑，其縱、橫坡面上均可布置臨時(shí)施工道路。必須嚴(yán)格控制筑壩材料的質(zhì)量，其巖性、級(jí)配和含泥量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求．不合格壩料不得上壩。超徑石應(yīng)在料場(chǎng)解小。運(yùn)輸上壩的不合格材料應(yīng)清除出壩體。墊層料和過(guò)渡料宜采用自卸汽車(chē)后退法卸料，鋪料時(shí)應(yīng)避免分離，兩者交界處應(yīng)避免大石集中超徑石應(yīng)予剔除。對(duì)于嚴(yán)重分離的墊層應(yīng)子摻混或挖除處理。墊層料鋪筑上游邊線水平超寬一般為20—30cm。墊層料宜采用自行式振動(dòng)碾壓實(shí)。水平碾壓時(shí)，振動(dòng)碾與上游邊緣的距離不宜大于40cm。墊層料每填筑升高10～15m，進(jìn)行墊層坡面削坡修整和碾壓。如采用反鏟削坡時(shí)，宜每填高3．0～4．0m壩料填筑宜采用進(jìn)占法卸料，必須及時(shí)平料，每層鋪料后宜用儀器檢查鋪料厚度，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)超厚應(yīng)及時(shí)處理。壩料填筑應(yīng)加水碾壓，沖積砂礫石的加水量宜為填筑方量的10％～20％，堆石料的加水量宜為10％～25％，當(dāng)砂礫料中小于5mm的細(xì)粒含量超過(guò)30％，且含泥量大于5％時(shí)，應(yīng)按試驗(yàn)嚴(yán)格控制加水量。軟化系數(shù)大的新鮮堅(jiān)硬石料，經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，加水對(duì)碾壓效果影響很小時(shí)，碾壓時(shí)也可不加水。壩料碾壓應(yīng)按壩料分區(qū)、分段進(jìn)行，各碾壓段之間縱、橫搭接分別不應(yīng)小于0．5m和1．0m壩體堆石區(qū)縱、橫向接坡宜采用臺(tái)階收坡法施工，臺(tái)階寬度不宜小于1．0m若受場(chǎng)地空間限制也可按穩(wěn)定邊坡收坡，但回填接坡時(shí)，必須削坡至合格面后方可鋪料，并使振動(dòng)碾緊貼接坡面碾壓。下游護(hù)坡宜與壩體填筑平起施工，護(hù)坡塊石宜從填筑壩料中選取料徑大于50cm墊層料粒徑較粗，又處于傾斜部位，通常采用斜坡振動(dòng)碾壓實(shí)，宜先靜壓2～4遍，振壓6～8遍，并由試驗(yàn)最終確定。振壓時(shí)上坡方向振動(dòng)，下坡方向不振，一上一下為一遍。壓實(shí)過(guò)程中，有時(shí)表層塊石有失穩(wěn)現(xiàn)象，為改善碾壓質(zhì)量，采用了斜坡碾壓與砂漿固坡相結(jié)合的施工方法。常用的防護(hù)型式有碾壓水泥砂漿、噴混凝土、噴乳化瀝青等。這種方法使固坡速度加快，為面板施工提供堅(jiān)固、平整工作基面，對(duì)施工期防止雨水沖刷，臨時(shí)擋水、防洪渡汛、爭(zhēng)取工期效果明顯。(1)碾壓水泥砂漿防護(hù)：要求水泥砂漿配合比，鋪料厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。水泥砂漿由溜槽人倉(cāng)，人工或機(jī)械攤鋪，每條幅寬度不宜小于4m，砂漿初凝前應(yīng)碾壓完畢，并灑水養(yǎng)護(hù)，碾壓方法及遍數(shù)由試驗(yàn)確定。碾壓后的砂漿表面不應(yīng)高于設(shè)計(jì)線5cm，或低于設(shè)計(jì)線8cm。(2)噴混凝土防護(hù)：要求噴混凝土配合比和噴層厚度符合設(shè)計(jì)要求，噴混凝土宜采用半濕噴法。噴護(hù)混凝土表面應(yīng)平整，厚度均勻密實(shí)，與設(shè)計(jì)線的允許偏差為±5cm。噴護(hù)混凝土應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)。也可采用噴水泥砂漿防護(hù)。(3)陽(yáng)離子乳化瀝青防護(hù)：要求乳化瀝青的品種，噴涂層數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。噴涂前應(yīng)清除坡面浮塵。陰雨濃霧天氣不應(yīng)噴涂，噴涂間隔時(shí)間不小于24小時(shí)。瀝青乳劑噴涂后，隨即均勻撒砂，輕型平碾碾壓，碾壓方式、遍數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。陽(yáng)離子乳化瀝青的缺點(diǎn)是，由于噴陽(yáng)離子乳化瀝青厚度很薄，難以起到調(diào)整、修補(bǔ)邊坡不平度的效果。2．5．2．2堆石體的壓實(shí)參數(shù)與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)堆石體最大粒徑一般為600～700mm。采用振動(dòng)平碾，其工作重量不小于l0t。壓實(shí)層厚為60～l00cm，少數(shù)工程有達(dá)到130～160cm為4—6遍，個(gè)別達(dá)8遍。墊層料的最大粒徑為150～300mm，用振動(dòng)碾壓實(shí)，層厚為25～45cm，碾壓遍數(shù)通常為4遍，有些壩采用6～8遍。堆石壩殼最大粒徑可達(dá)1000—1500mm，壓實(shí)層厚一般為l00cm左右，最大達(dá)200cm壓實(shí)干容重以墊層料及內(nèi)部堆石較大，壩殼堆石次之，三者的干容重一般在2．10～2．3g／cm3范圍內(nèi)。和土石壩一樣，面板堆石壩的壓實(shí)參數(shù)如碾重、鋪層厚和碾壓遍數(shù)仍應(yīng)通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定。其取值大小與設(shè)計(jì)壓實(shí)干容重、石質(zhì)、填料形狀、尺寸和級(jí)配等因素有關(guān)，應(yīng)在不同料場(chǎng)取料試驗(yàn)，以?xún)?yōu)化參數(shù)作為質(zhì)控依據(jù)。2．5．2．3堆石體施工質(zhì)量控制各填筑部位的壩料質(zhì)量，壓實(shí)機(jī)具規(guī)格、質(zhì)量、振動(dòng)頻率、激振力等值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。負(fù)溫下施工，壩基已壓實(shí)的砂礫石層無(wú)凍結(jié)現(xiàn)象，填筑面上的冰雪已清除干凈。壩料壓實(shí)，質(zhì)量檢查，應(yīng)以控制碾壓參數(shù)為主，試坑取樣為輔。墊層料、過(guò)渡料和堆石料壓實(shí)干密度檢測(cè)方法，宜采用挖坑灌水法或表面波壓實(shí)密度儀法。并要求墊層料試坑直徑應(yīng)不小于最大粒徑的3倍，試坑深度不小于最大粒徑的4倍。過(guò)渡料試坑直徑應(yīng)不小于最大粒徑的3倍，試坑深度為碾壓層厚。堆石料試坑直徑為壩料最大粒徑的2—3倍，試坑深度為碾壓層厚。試坑取樣質(zhì)量控制指標(biāo)要符合施工規(guī)范要求。所測(cè)定的干密度，其合格率不應(yīng)小于90％，且不合格點(diǎn)不得集中，不合格點(diǎn)的干密度不得低于設(shè)計(jì)干密度的98％。2．5．3鋼筋混凝土防滲面板施工混凝土面板施工受氣候條件的影響比粘土填筑小，有效作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)。面板一般只設(shè)垂直伸縮縫，不設(shè)水平伸縮縫，可以沿上游壩面自下而上采用滑動(dòng)模板連續(xù)澆筑混凝土?；炷练罎B面板的施工．對(duì)于中低壩．一般在壩體填筑完成后進(jìn)行，面板一次澆筑。對(duì)于高壩，若因施工導(dǎo)流、渡汛需要提前施工時(shí)，可采用臨時(shí)斷面和分期施工，但須注意應(yīng)等到堆石壩升到中間高度后方可開(kāi)始一期面板施工，避免在施工期間，因堆石沉陷而影響工程質(zhì)量。斜坡作業(yè)需要設(shè)計(jì)、制作專(zhuān)用施工設(shè)備，并應(yīng)有安全措施。與此同時(shí)，繼續(xù)填筑臨時(shí)斷面以外的壩體堆石部分，然后澆筑二期面板。分期澆筑接縫，應(yīng)按施工縫處理?；炷练罎B面板的構(gòu)造有底座、填補(bǔ)板和主面板。面板澆筑順序通常是先澆筑中部，然后再向兩側(cè)澆筑。面板的縱縫間距決定了面板的寬度，由于面板通常采用滑模連續(xù)澆筑，因此面板的寬度決定了混凝土的澆筑能力，也決定了鋼模的尺寸及其提升設(shè)備的能力。面板通常有寬窄塊之分。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料統(tǒng)計(jì)，通常寬塊縱縫間距12—18m，窄塊3．5～7．5m。1．混凝土底座底座澆筑在上游壩趾基巖上，通過(guò)止水板與填補(bǔ)板或主面板相連接，應(yīng)在壩體填筑前進(jìn)行施工。底座的基礎(chǔ)開(kāi)挖、處理、鋪筑、灌漿等項(xiàng)目，要按設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工。2．填補(bǔ)板．填補(bǔ)板是主面板與底座之間的三角形板，因從壩頂?shù)竭_(dá)這些位置比較困難，故多用人工或小型設(shè)備進(jìn)行施工。壩體在底板1／4—1／3高度，由于填筑面積比較大，可沿上游面留一平臺(tái)，在平臺(tái)以外填筑堆石的同時(shí)，盡早進(jìn)行填補(bǔ)板的施工。3．主面板主面板的施工條件好，可用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工。為避免出現(xiàn)水平澆筑冷縫和保證面板的體型與設(shè)計(jì)厚度準(zhǔn)確，中、高壩面板一般采用鋼制滑動(dòng)模板澆筑，只設(shè)垂直縫，不設(shè)水平縫。低壩多采用分塊澆筑，壩高超過(guò)10～12m，可考慮采用滑模澆筑。面板混凝土人倉(cāng)應(yīng)選用溜槽輸送。應(yīng)根據(jù)面板寬度選擇溜槽數(shù)量，寬度為8m以下時(shí)應(yīng)選1條，寬度為8～12m時(shí)應(yīng)選2條，寬度為12m以上時(shí)應(yīng)選3條。澆筑寬度為12m以上的面板時(shí)，宜采用1條溜槽集中送料倉(cāng)面皮帶機(jī)布判的方法。溜槽連接不得脫落，漏漿。溜槽出口距倉(cāng)面距離不應(yīng)大于2m。混凝土人倉(cāng)必須均勻布料，每層布料厚度應(yīng)為250～300mm。布料后應(yīng)及時(shí)振搗密實(shí)。振搗時(shí)，振搗器不得觸及滑動(dòng)模板、鋼盤(pán)、止水片。每次滑升距離不得大于30mm，每次滑升間隔時(shí)間不宜超過(guò)30分鐘。面板澆筑滑升速度應(yīng)為1．5—2．5m／h，最大滑升速度不應(yīng)大于4．5m／h。在澆筑混凝土面板前，上游堆石坡面要進(jìn)行平整，壓實(shí)處理。因?yàn)樗椒謱幽雺褐荒鼙ＷC邊緣lm左右壓實(shí)，故坡面必須另行碾壓。護(hù)坡形式及技術(shù)要求前面已介紹過(guò)。壩體填筑和混凝土面板施工期間，若存在形成反向水壓條件時(shí)，壩內(nèi)應(yīng)設(shè)置自由排水或抽排系統(tǒng)，消除反向水壓對(duì)墊層和面板的影響。趾板底座及面板混凝土澆筑完成，表面覆蓋或蓄水前，對(duì)其裂縫情況進(jìn)行全面檢查，并對(duì)寬度大于0．2mm，或判定為貫穿性的面板裂縫，選用灌漿或表面封堵進(jìn)行處理。2．5．4瀝青混凝土防滲體施工自1935年阿爾及利亞修建世界上第一座瀝青混凝土面板堆石壩以來(lái)，國(guó)內(nèi)外用瀝青混凝土作土石壩的防滲體已有數(shù)百座之多。其優(yōu)點(diǎn)是防滲體較薄，工程量小，所需勞動(dòng)力少，施工速度快，有利于施工渡汛，特別是當(dāng)壩址附近不易取得適宜的防滲土料時(shí)，瀝青混凝土便是土石壩的一種較好的防滲材料。但瀝青混凝土施工技術(shù)要求較高，需外購(gòu)瀝青，儲(chǔ)運(yùn)較為復(fù)雜，需嚴(yán)格控制質(zhì)量，對(duì)溫度控制十分嚴(yán)格，宜擁有專(zhuān)用施工設(shè)備的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍施工，并要加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)，注意施工安全。瀝青混凝土防滲體，按施工方法可分為碾壓法，澆注法，預(yù)制裝配法和填石振壓法。下面主要就碾壓法施工加以簡(jiǎn)要介紹，其余方法只作概念介紹。1．碾壓法指將熱拌瀝青?昆合料碾壓成型的施工方法，可用于土石壩的斜墻或心墻施工，是應(yīng)用較廣的一種方法。瀝青混凝土防滲體的施工工藝及各工序的溫度控制如下所示：瀝青加熱160～190℃稱(chēng)量礦粉加熱100～160℃稱(chēng)量拌和砂石加熱170～200℃稱(chēng)量瀝青在泵送、拌和、噴射、澆筑和壓實(shí)過(guò)程中對(duì)其運(yùn)動(dòng)粘度值V應(yīng)加以控制。瀝青的運(yùn)動(dòng)粘度值V與溫度存在一定關(guān)系，因此，控制瀝青的運(yùn)動(dòng)粘度V的過(guò)程，也是控制溫度的過(guò)程，二者應(yīng)協(xié)調(diào)一致。瀝青混凝土面板的施工特點(diǎn)在于鋪填及壓實(shí)層薄，通常板厚10～35cm，施工壓實(shí)層厚僅5～15cm，且鋪填及壓實(shí)均在坡面上進(jìn)行。瀝青混凝土的鋪填和壓實(shí)多采用機(jī)械化流水作業(yè)施工。瀝青混凝土熱料由汽車(chē)或裝有料罐的平車(chē)經(jīng)堆石體上的工作平臺(tái)運(yùn)至壩頂門(mén)式絞車(chē)前，由門(mén)式絞車(chē)桿吊運(yùn)料罐卸料人給料車(chē)的料斗內(nèi)。給料車(chē)供給鋪料車(chē)瀝青混凝土。鋪料車(chē)在門(mén)式絞車(chē)的牽引下，沿平整后的堆石坡面自下而上地鋪料，鋪料寬度一般為3—4m。特制的斜坡振動(dòng)碾壓機(jī)械，在門(mén)式絞車(chē)的牽引下，尾隨鋪料車(chē)將鋪好的瀝青混凝土壓實(shí)。采用這些機(jī)械施工的最大坡長(zhǎng)150m。當(dāng)坡長(zhǎng)超過(guò)范圍時(shí)，須將堆石體分成兩期或多期進(jìn)行，每期堆石體頂部均須留出20—30m的工作平臺(tái)寬度，機(jī)械化施工，每天可鋪填壓實(shí)300～500t瀝青混凝土。2．澆筑法此法所用熱拌瀝青混合料，瀝青含量較多，高溫時(shí)流動(dòng)性較好，靠自重壓實(shí)，不需壓實(shí)設(shè)備。該法一般適用于土壩心墻，也用于砌石壩上游的防滲面板。3．預(yù)制裝配法把瀝青混合料預(yù)制成板或蔗，然后在現(xiàn)場(chǎng)裝配。這種方法一般僅用于表面防滲，目前在國(guó)內(nèi)使用較少。4．填石振壓法先將熱拌的細(xì)粒瀝青混合料攤鋪好，在其上填放塊石，然后用巨型振搗器將塊石振搗沉入瀝青混合料中。這是法國(guó)、德國(guó)用以修建塊石瀝青混凝土心墻的一種施工方法。2．6漿砌石壩施工2．6．1筑壩石料的種類(lèi)及用量估算2．6．1．1石料的種類(lèi)砌石壩所用石料可分為細(xì)料石、粗料石、塊石、片石或毛石、樣石等種類(lèi)。細(xì)料石要經(jīng)過(guò)較為細(xì)致的加工，其外形方正規(guī)則，表面凹凸深度不大于2mm，寬、厚不小于200mm，且不小于其長(zhǎng)度的1／3。細(xì)料石主要用于壩面、拱及欄桿等有美觀要求的建筑物表面。粗料石為四角方正的長(zhǎng)方形體，寬、厚均不小于250mm。除背面外，其它五個(gè)面一般應(yīng)加工鑿平，表面凹凸深度不大于l0mm。粗料石主要用于閘、橋墩臺(tái)、直墻和砌石壩。塊石一般稍經(jīng)修整，形狀大致方正，大小約200—300mm見(jiàn)方，并有兩個(gè)大致平行的面，每塊重量以不小于30kg為宜。塊石除用于一般防護(hù)工程外，還多用于砌筑重力壩的內(nèi)部，此外塊石也可用于涵洞的砌筑。片石或毛石，是開(kāi)采石料的副產(chǎn)品，體積較小，而且不規(guī)則，毛石多用于干砌石工程或護(hù)岸和護(hù)底工程，片石用來(lái)填塞砌體的縫隙。樣石是按設(shè)計(jì)圖樣、尺寸加工鑿成的細(xì)料石。多用于拱石的外臉、閘墩?qǐng)A頭及墩墻帽石等。2．6．1．2壩體石料用量估算用于壩體的石料塊度愈大愈能節(jié)省膠結(jié)材料，砌體強(qiáng)度也愈高。石料的最大尺寸應(yīng)根據(jù)搬運(yùn)條件確定。人工抬運(yùn)時(shí)，塊體重量以2人或4人能抬運(yùn)為宜，約80～200kg。為了充分利用各種不同尺寸的石料，減少砌體空隙節(jié)省膠結(jié)材料用量，增加壩體密實(shí)程度，應(yīng)選用大、中、小塊石合理搭配。根據(jù)實(shí)踐資料統(tǒng)計(jì)：50—200kg大石約占70％，20—50kg中石約占20％，2．5～20kg小石約占10％。筑壩石料需開(kāi)采石方總量，可按下式計(jì)算：V=Vn（1－e）p/r式中：Vn——砌石塊體的幾何體積，m3；e——砌石壩的設(shè)計(jì)孔隙率，塊石按40％，料石按9％；r——石料開(kāi)采成品率(應(yīng)由爆破試驗(yàn)確定，無(wú)條件試驗(yàn)時(shí)，塊石按60％～80％，爆破石料再力p工后按40％～70％，用鐵楔開(kāi)采可按70％～90％計(jì))；P——石料施工損失系數(shù)，可取1．05～1．10。2．6．2石料儲(chǔ)運(yùn)漿砌石壩所用石料有塊石和料石。塊石的修整與料石的加工，應(yīng)在采石場(chǎng)附近進(jìn)行。在壩址附近，應(yīng)選一儲(chǔ)料場(chǎng)儲(chǔ)放加工好的石料。儲(chǔ)料場(chǎng)除盡量利用下游河床灘地外，還可分布在溝谷兩岸不同的高程上，使出料路線和壩體的砌筑高程相適應(yīng)，以減輕施工運(yùn)輸?shù)碾y度。一般可按10～20m高差布置一條，盡可能安排成重車(chē)下坡。運(yùn)到儲(chǔ)料場(chǎng)的石料應(yīng)將料石、塊石及不成規(guī)格的中小片石分開(kāi)堆存，以便使用。石料在上壩前應(yīng)用水沖洗干凈，并使其吸水飽和。石料的儲(chǔ)存量，應(yīng)根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃和砌筑強(qiáng)度確定，并留有足夠的余地。料、塊石的堆放高度一般不宜超過(guò)1．5m，堆放范圍不宜過(guò)大。石料上壩運(yùn)輸，在壩面不太高時(shí)，常采用人力抬運(yùn)或架子車(chē)通過(guò)“Z”形腳手架(斜坡不陡于15％)運(yùn)料上壩。壩面升高后，可采用各種提升設(shè)備和運(yùn)輸機(jī)械運(yùn)送石料，也可在兩岸山坡修筑上壩公路(坡度約為8％一10％)或窄軌卷?yè)P(yáng)機(jī)道，還可依靠布置在壩址上的門(mén)塔機(jī)垂直提升，局部控制不到的地方，輔以人工水平搬運(yùn)。2．6．3膠結(jié)材料制備漿砌石壩常用的膠結(jié)材料有：水泥砂漿、混合砂漿、小石子砂漿和細(xì)石混凝土等，各種膠結(jié)材料應(yīng)具有良好的和易性，以保證砌體的質(zhì)量和砌筑工效。1．水泥砂漿水泥砂漿和易性好，它在砌石壩工程的應(yīng)用最廣，砌石、勾縫、抹面都可采用。用于壩體砌筑的水泥砂漿多采用50號(hào)、70號(hào)、100號(hào)水泥砂漿。壩面防滲勾縫多采用100號(hào)的水泥砂漿。對(duì)于較高或較重的漿砌石壩，水泥砂漿的配比設(shè)計(jì)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。2．混合砂漿混合砂漿是在水泥砂漿中摻入適量塑性摻合物，如水泥石灰砂漿、水泥粘土砂漿等。它不僅可以節(jié)省水泥，而且能改善砂漿的和易性、可塑性，便于操作。其缺點(diǎn)是凝固時(shí)間較長(zhǎng)，強(qiáng)度低，易被水流侵蝕，抗?jié)B抗沖能力均較差。因此只適于低壩的水上部位和壩體內(nèi)部。3．小石子砂漿小石子砂漿是由水泥、砂子和一定量的小石子(料徑小于15～20mm)組成。小石子摻量一般為砂漿骨料總重量的20％一30％。當(dāng)小石子料徑過(guò)大或摻量多時(shí)，不如水泥砂漿容易搗實(shí)。它與水泥砂漿相比一般具有強(qiáng)度、變形模量均較高，容重大，節(jié)省水泥等優(yōu)點(diǎn)，適于塊石砌筑的壩體。4．細(xì)石混凝土細(xì)石混凝土是由水泥、砂、水和料徑為5～40mm的細(xì)石按一定配比拌制而成的混凝土。細(xì)石多采用5—20mm和20～40mm二級(jí)配，配比大致為1：1，也可根據(jù)試驗(yàn)資料來(lái)確定。細(xì)石混凝土適用于塊石砌體。它與水泥砂漿比較有節(jié)省水泥、受力性能較好、充分利用料源等優(yōu)點(diǎn)。但和易性較差、不易人工搗實(shí)，可通過(guò)摻塑化劑或摻合料改善和易性，用小型振搗器搗實(shí)。砂漿的制備分人工拌合和機(jī)械攪拌兩種方法。當(dāng)砂漿用量較大時(shí)，多采用灰漿攪拌機(jī)拌制，細(xì)石混凝土可用雙錐形拌和機(jī)拌合。拌合站的位置一般選在壩肩高程較高、靠近使用地點(diǎn)、運(yùn)輸方便的地點(diǎn)。2．6．4施工放樣砌石重力壩外形尺寸較規(guī)則，根據(jù)壩軸線的位置，利用經(jīng)緯儀、鋼尺、花桿即可進(jìn)行施工放線。砌石拱壩施工放線比砌石重力壩精度要求高，比較復(fù)雜。放線方法也較多?，F(xiàn)介紹兩種簡(jiǎn)易的砌石拱壩放線方法。2．6．4．1中心角與偏角交會(huì)法根據(jù)圓弧中心角等于弦切角兩倍的原理，在拱壩對(duì)稱(chēng)軸上定出某一高程拱圈的圓心點(diǎn)O，以平均半徑R=OD在拱弧上定出D點(diǎn)，分別在O及D點(diǎn)架設(shè)經(jīng)緯儀，自O(shè)點(diǎn)以CD為起始方向，按α1、α2、α3…角度在壩面上定出方向線。在D點(diǎn)以DC起始方向(DC線與OD線垂直)，按1/2α1、1/2α2、1/2α3…角度在壩面上定出方向線。此兩條方向線的交點(diǎn)，就是拱圈圓弧中心線上的點(diǎn)。將各相應(yīng)交點(diǎn)連成光滑的圓弧，即得所需的拱圈中心線。2．6．4．2矢高定點(diǎn)法此法是一種不用經(jīng)緯儀的簡(jiǎn)單放樣方法，適用于小型砌石拱壩。AB為拱弧弦線，自AB中點(diǎn)D量矢高OD=y0，定拱冠點(diǎn)O，自弦線OB中點(diǎn)量矢高y1，得÷拱弧點(diǎn)P1，由PlO和PlB的中點(diǎn)量出矢高y2，得1／8拱弧點(diǎn)P2和P3。如此繼續(xù)加密得1/16，1/32…拱弧點(diǎn)。將各點(diǎn)相連，即得所需的拱圈中心線。2．6．5壩體砌筑壩體砌筑是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，砌體施工質(zhì)量的好壞，對(duì)壩體強(qiáng)度，防滲效果有重要影響，必須做到精心組織施工。2．6．5．1壩體砌筑方法1．拱壩的砌筑(1)全拱逐層砌筑平衡上升法：漿砌石拱壩，有一層順石一層丁石和一層順石多層丁石之分。前者順拱軸方向長(zhǎng)石較多，受力條件較差；后者則垂直拱軸方向長(zhǎng)石較多，受力條件較好，且可增加壩的整體性。此法多適用于小跨度的高壩，如圖2—26所示。同一層砌體應(yīng)內(nèi)外搭接、錯(cuò)縫砌筑。(2)拱圈全斷面按內(nèi)外拱與腹石分別砌筑：即內(nèi)、外拱圈用料石按丁順相間砌筑面石，然后用塊石或毛石砌筑壩體腹石，并用調(diào)整灰縫的方法使面石外緣成拱形。此法適用于拱圈斷面及壩體工程量較大，開(kāi)采料石又較困難的工程。按面石與腹石砌筑程序分為：面石與腹石同層平衡砌筑和內(nèi)外拱圈超前砌筑然后填筑腹石兩種方法。(3)全拱分廂砌筑：即將拱圈斷面分成若干廂塊進(jìn)行砌筑，每廂寬度沿拱壩外弧長(zhǎng)約3m。以粗料石砌廂塊四周，然后在廂內(nèi)用水泥砂漿安砌料石或用細(xì)石混凝土安砌塊石或毛石。上下層分廂、垂直錯(cuò)縫。這種方法有利于勞動(dòng)組合，對(duì)拱跨