1、本章主要参考书目： 1.水利水电施工技术 2.土石坝工程,第四章 土石坝工程 Embankment dam Engineering,土石坝按施工方法不同，分为： 干填碾压、水中填土、水力冲填、定向爆破,碾压式土石坝施工的主要作业： 准备作业-三通一平、其它临建设施 基本作业-两点一线：料场点、坝面点、运输线即：土料开采，挖装运卸，坝面作业 辅助作业-清覆盖，除杂块，刨毛加水排水 附加作业-修整，护坡，草皮,第一节 坝体材料与料场规划,一、筑坝材料及其要求 1、防渗料,渗透系数不大于110-5cm/s，有一定的抗剪强度，渗流稳定性好，能适应坝体变形。细粒土、粘土、砾质土等,2、坝壳料,堆石、砂砾
2、石、风化料等,坚固度要求，级配严格,3、反滤料,二、料场规划的原则 在空间、时间、质与量等几方面对初选料场进行全面而具体的规划，使料场既能适应实际施工条件，满足不同施工阶段坝体填筑的需要，且开采条件，上坝土料单价低，不占或少占耕地。,1.空间-料场位置、高程恰当，合理布置,2.时间-根据施工强度及坝体填筑部位变化选用料场,3.质与量-基本要求，重要前提,4.主要料场及备用料场 5.料场的整体规划,三、料场优化的基本方法,1、填挖料平衡计算弃渣料的合理利用,2、土石方调度优化总运输量最小，运输费用最低,第二节 土石料的开挖与运输,一、土石料的开采与加工,1、土料的开采：立面与平面开采,2、土料的
3、加工：含水量调整、掺和等,3、砂石料和堆石料开采：陆上、水下、爆破开采,4、超径料的处理：爆破法,二、挖运机械介绍 (一)挖掘机械-开挖土料 1）单斗式挖掘机-正向铲，反向铲循环式机械 ；斗容量常用0.5-4m3,2）多斗式挖掘机 连续式挖掘机械,(二)挖运组合机械-承担挖、运、卸，甚至铺土 1）推土机：方便，运转灵活； 经济运距60-100m；可多台并列推土，增大运距,2）铲运机-专用设备，运输距离远，效率高 按行驶方式，分为牵引式和自行式 容量多用6-7m3,(三)运输机械 1）循环式-汽车(自卸式)，有轨列车 2）连续式-皮带机（带式运输机）,三、挖运设备的配套组合 主要典型方案： 1）
4、挖掘机配自卸汽车直接坝-最广泛,2）挖掘机配机车运输至坝区，经皮带机系统上坝,3）皮带机运料至坝区，再由自卸汽车转运上坝 4）铲运机直接上坝 5）斗轮式配皮带机上坝 6）采砂船配皮带机至坝区，汽车上坝,四、挖运机械设备的生产能力,2、运输机械 (1)循环式运输机械的数量n,(2)连续式运输机械的生产率,1、挖掘机械 P=60qnKHKpKBKt,五、挖运强度和挖运机械数量的确定 (一)土石坝挖运强度的概念及确定,先按导流控制性进度计划确定分期时段的上坝方量V (1)计算上坝强度,注意T为施工分期时段的有效工作日数,(2)计算运输强度,(3)计算开挖强度-按运输强度强度确定,考虑两种状态容重不同
5、；考虑运输损失,考虑两种状态容重不同；考虑开挖损失,(二)挖运设备的配置以典型方案为例 (1)原则：即要考虑上坝强度的要求，又要满足挖掘机械配套的工艺要求,挖掘机械配套的工艺要求包括两方面： 装车斗数m，也用铲车容量比 充分发挥挖掘机的生产率PC,(2)挖运机械数量的确定选择挖掘机及汽车的型号装车斗数m，也用铲车容量比,充分发挥挖掘机的生产率PC,六、综合机械化方案选择 1、保证施工质量,生产能力满足整个施工过程的要求 2、性能灵活、高效、低耗、运行安全、耐久可靠 3、通用性强，能承担先后工程项目，设备利用率高 4、设备配套，注意充分发挥主导机械的效率 5、设备购置运行费低，易得零配件，易维修
6、保养管理 6、从场地条件方面创造相适应的条件,第三节 坝体填筑与压实,一、坝面作业坝面上进行坝体的填筑、压实作业，与运输相衔接,二、坝面作业施工程序及组织 1.施工程序包括 铺土-平土-洒水-压实-(刨毛)质检 |_| 每铺一层，坝体上升一定高度,2.施工组织特点 特点：工作面狭窄、工种多，工序多，机械设 备多，施工干扰大,不易保证施工进度。 要求：合理组织施工， 进行坝面流水作业,3. 何谓坝面流水作业,合并工序：a-铺土 b-平土酒水 c-压实 d-质检 一个工序对应一个施工作业队,将坝面分为四段：、,对工段，各施工队按工序依次连续施工，工段不闲 对施工队而言，依次不停在各工段完成固定工作
7、，人机不闲,一方面，实现了施工专业化，有利于工人熟练作业，保证质量；另一方面，各工段都有专业队施工。避免干扰， 保证人、机、地三不闲,5.流水作业的组织 关键在于正确划分工段，合理合并工序,工段数m应按满足上坝要求及坝面实际情况计算,常用m值为2、3、4,WD：某高程工作面面积,WB：某工作时段的铺土面积,h：每层铺土厚度,实际工程中，因不同高程坝面积相差较大 工段数m与工序数m不一定能每时都相等,对m与m的讨论 m=m，工段数=工序数， 组织理想的流水作业，人机地三不闲 mm，工段数工序数， 流水作业能组织，但不理想 地闲而人和机械不闲，施工进度受影响 mm，工段数工序数， 流水作业无法正常
8、进行 人和机械闲置，造成窝工,二、结合部位施工,1、坝基结合面,1）粘性土、砾质土坝基：调节表层含水量、刨毛深35cm，铺土压实。,2）非粘性土地基：先压实，再铺第一层土料。,3）岩基：先把局部凹凸不平的岩石修整，封闭岩基表面节理、裂缝。,无论何种坝基，当填筑厚度达2m后才可使用重型机械。,2、与岸坡及混凝土建筑物结合1） 填土前：冲洗污物，清除松动岩石，洒水湿润，涂刷浓粘土浆或浓水泥粘土浆或水泥砂浆；2）防渗体与岸坡结合处：保证坝体碾压搭接宽度1m以上；3） 混凝土齿墙或坝下埋管两侧及顶部0.5m范围：必须用小型机具压实； 4） 岸坡、混凝土与砾质土、掺合土结合处：避免直接与粗料接触。,3、
9、坝体纵横向接坡与接缝1） 防渗体及均质坝的横向接坡不应陡于1:3，高差不超过15m。 2）坝体接坡面可用推土机自下而上削坡，适当保留保护层 3） 坝体施工临时设置的接缝高差不超过铺土厚12倍为宜，分缝在高程上应适当错开。,三、反滤料、垫层料、过渡料的施工,1、先土后砂法,2、先砂后土法,二.压实机械及其生产率 压实机械作为坝面作业压实环节的机械设备,(一) 压实力与压实作用 不同土料对压实力要求不同 粘性土料：要求压实外力克服粘结力-碾压，挤压 非粘性土料：要求压实外力克服内摩擦力-振动,压实机械产生的压实作用力 碾压力 夯击力 震动力,(二)压实机械及压实方法 1.羊脚碾 滚筒表面设截头圆锥
10、体,提供碾压力， 压入时挤压深部土体， 压后翻松表层土体,2.震动碾 一边碾压，一边震动,提供震动碾压力， 压实影响深度大, 压实密实程度大,3.气胎碾 利用气胎碾压变形的特点,碾压接触范围大, 压实效果均匀 压实时间长,4.夯板及其压实方法 自由下落,提供夯出力, 类似锤击,碾压同时加大破碎比 对大颗粒适用,5.碾滚开行方式及线路 两种：进退错距法；圈转套压法,避免漏碾，应进行搭接碾压 少重碾，防过碾破坏,(三)压实机械的生产率 碾机械生产率(连续碾压工作),夯击机械生产率(循环夯击工作),三.压实标准及压实标准 (一)土料压实标准,压实标准的概念-压实度D 为便于施工控制，将压实度转换为压
11、实容重d,(二)压实参数的确定 不同土料有不同的压实参数 对一定体积的土体，施工加一定的压实功，达到设计干容重 粘性土-含水量，碾压遍数n，铺层厚度h- d 非粘性土-碾压遍数n，铺层厚度h- d,现场碾压试验设备及碾压参数的组合 参见表4-2 注意应将机械参数考虑作为机械选型参数,以单位压实遍数的压实厚度最大都为最经济合理 为现场施工压实参数,结合施工现场具体情况选取合理的压实方案,粘性土压实试验成果及整理,对应于d的碾压遍数 a, b, c; 铺层厚度 h1, h2, h3; 最优含水量1, 2, 3,非粘性土压实试验成果及整理,对应于d的碾压遍数 a, b, c; 铺层厚度 h1, h2
12、, h3;,第五节土石坝施工的质量控制 应贯穿于土石坝施工的各个环节和施工全过程 主要包括:料场及坝面作业的质量检查和控制,1.料场的质量检查和控制 土料场:检查土质情况、土块大小、杂质、含水量若含水量不符合，需调整 石料场：检查石质、风化程度、爆块级配及形状,2. 坝面作业的质量检查和控制铺土厚度，填土块度，含水量，压实干容重,第六节 土石坝的冬雨季施工 造成施工的有效工作日大为减小。属特殊施工时段,有特殊要求,一、土石坝的冬季作业 冬季施工的范畴： 规范 (1)日平均气温低于0C，粘性土按低温季节施工如何防止土料冻结？(2)日平均气温低于-10 C，一般不宜填筑土料施工工期与方案的技术经济比较,(一)防冻 1:降低土料含水量。砂砾料降地下水位；粘性土降含水量；控制冻土块含量； 2:降低土料冻结温度。掺盐；掺混合料； 3:施工组织措施。减小热损；及时上覆；强压实。,(二)保温隔热 (三)加热覆盖隔热层。 采用蒸汽或火炉覆盖积雪。 搭暖棚 覆盖冰层。 松土保温。 费用较高,二、土石坝的雨季作业,（一）改造粘性土料特性，使之适应雨季掺合岩屑、砂砾石等形成混合料。,（二）合理安排施工，改进施工方法采用合理的取土方式、堆存方式和施工安排,（三）增加防雨措施，保证更多有效工作日搭雨棚；盖薄膜；压光排水,主要针对粘性土防渗墙含水量太高。,（四）合理利用土料不同部位采用不同性质的土料,
