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1、第 4 章 土石坝工程施工 土石坝 包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种充分利用当地材料的坝型。分类（根据施工方法的不同）干填碾压、水中填土、水力冲填（包括水坠坝）和定向爆破修筑等。碾石式土石坝的施工 包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。准备作业：三通一平，架设通讯线路，修建生产、生活、办公用房、排水清基等.基本作业：料场土石料开采，挖、装、运、卸和坝面铺平、压实、质检。辅助作业:清除施工场地及料场的覆盖,从上坝土料中剔除超径石块、杂物，坝面排水、层间刨毛和加水等.附加作业：坝坡修整，铺砌护面块石及铺植草皮等。第一节 坝体材料与料场规划 一、土石坝筑坝材料及其要求 在选坝阶段
2、应从空间与时间、质与量等方面进行全面规划。料场土料的储量一般要求是设计工程量的 1。52.0 倍，并要求提供备用料场.粘性土料采用钻探或坑探取样。砾类土用坑探取样，布孔间距 50100m.防渗料的勘探要仔细按深度查明天然含水量。堆石料的勘探可以采用钻探及洞探.防渗料 防渗的土料最基本的要求：防渗性：渗透系数不大于 l10-5cm/s 时，一般即可满足要求。施工性：土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材料，压实后的坝面有较高的承载力。坝壳料 工程实践中，堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。堆石：按其型式可分为抛填、分层碾压、手工干砌石、机械干砌石等；按其材料及来源可分为采石场玄武
3、岩、变质安山岩、砂岩、砾岩、采石场花岗岩、片麻岩、石灰岩、冲击的漂卵石、石渣料等。堆石是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的坝壳料。砂砾石:碾压砂砾石压缩性低,抗剪强度高,但易冲蚀、易管涌。风化料：属于抗压强度小于 30MPa 的软岩类，往往存在湿陷问题。反滤料和过渡料 反滤料一般要满足坚固度要求，应尽量避免用纯砂做反滤料。二、料场规划的原则 料场的合理规划与使用关系到坝体的施工质量、工期和工程投资，而且还会影响道工程的生态环境和国民经济其他部门。施工前应从空间、时间、质与量等方面进行全面规划。空间规划，系指对料场位置、高程的恰当选择,合理布置。时间规划，是要考虑施工强度和坝体填筑部位的变化。
4、质与量的规划，应对地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学指标进行全面勘探和试验。不仅应使料场的总储量满足坝体总方量的要求,而且应满足施工各个阶段最大上坝强度的要求。料尽其用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料。主要料场和备用料场之分，质好、量大、运距近,且有利于常年开采；通常在淹没区外，做主要料场之备用。三、料场优化的基本方法 土石方平衡的原则：充分而合理地利用建筑物开挖料。1 填挖料平衡计算 2 土石方调度优化 3 弃料处理 第二节 土石料的开挖与运输 一、土石料的开采与加工 料场开采前的准备工作:划定料场范围；分期分区清理覆盖层;设置排水系统；修建施工道路；修建辅助设施。1土料的开采
5、 土料开采一般有立采和平采两种。立面开采方法适用于土层较厚，天然含水量接近填筑含水量,土料层次较多，各层土质差异较大时。平面开采方法适用于土层较薄，土料层次少且相对均质、天然含水量偏高需翻晒减水的情况下，宜采用。规划中应将料场划分成数区,进行流水作业。2土料加工 调整土料含水量 降低土料含水量的方法有挖装运卸中的自然蒸发、翻晒、掺料、烘烤等方法。提高土料含水量的方法有在料场加水,料堆加水，在开挖、装料、运输过程中加水。掺合、超径料处理 一般掺合办法有：水平互层铺料-立面(斜面)开采掺合法；土料场水平单层铺放掺料-立面开采掺合法；在填筑面堆放掺合法;漏斗-带式输送机掺合法.第、种方法采用较多。砾
6、质土中超径石含量不多时，常用装耙的堆土机先在料场中初步清除，然后在坝体填筑面上进行填筑平整时再作进一步清除;当超径石的含量较多时,可用料斗加设蓖条筛（格筛)或其他简单筛分装置加以筛除，还可采用从高坡下料,造成粗细分离的方法清除粗粒径。粗粒径较大的过渡料宜直接采用控制爆破技术开采，对于较细的、质量要求高的反滤料，垫层料则可用破碎、筛分、掺和工艺加工。3砂砾石料和堆石料开采 砂砾石料开采 陆上开采:一般挖运设备即可.水下开采：采用采砂船和索铲开采.当水下开采砂砾石料含水量高时，需加以堆放排水。块石料开采：结合建筑物开挖或由石料场开采,开采的布置要形成多工作面流水作业方式。开采方法一般采用深孔梯段爆
7、破，特定目的使用洞室爆破。4超径处理 超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破法和机械破碎法两种.浅孔爆破法：指采用手持式风动凿岩机对超径石进行钻孔爆破。机械破碎法：指采用风动和振冲破石、锤破碎超径块石,也可利用吊车起吊重锤，利用重锤自由下落破碎超径块石.二、挖运机械（一)挖掘机械 1 单斗式挖掘机 以正向铲挖掘机为代表的单斗式挖掘机,有柴油或电力驱动两类，后者又称电铲。挖掘机有回转、行使和挖掘三个装置。正向铲挖掘机有强力的推力装置，能挖掘级土和破碎后的岩石。主要挖掘停机地面以上的土石方，也可以挖掘停机地面以下不深的地方.机型常根据挖斗容量来区分。2 多斗式挖掘机 斗轮式挖掘机式陆上使用较普遍的一种
8、多斗连续式挖掘机.（二）挖运组合机械 能同时担负开挖、运输、卸土、铺土任务的有推土机和铲运机。1 推土机 以拖拉机为原动机械，另加切土片的推土器，既可薄层切土又能短距离推运。它又按推土器在平面能否转动分为固定式和万能式，前者结构简单而牢固,应用普遍，多用液压操作.若长距离推土，土料从推土器两侧散失较多，有效推土量大为减少。推土机的经济运距为60100m。为了减少推土过程中土料的散失，可在推土器两侧加挡板，或先推成槽，然后在槽中推土，或多台并列推土。2 铲运机 按行驶方式，铲运机分为牵引式和自行式.前者用拖拉机牵引铲斗，后者自身有行驶动力装置.铲运机的经济运距与铲斗容量有关，一般在几百米至几公里
9、以内.三、土石料开挖运输方案 坝料的开挖与运输，是保证上坝强度的重要环节之一。开挖运输方案主要根据坝体结构布置特点、坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械设备型号等多种因素，综合分析比较确定。土石坝施工设备的选型对坝的施工进度、施工质量以及经济效益产生重大影响。（一)设备选型的基本原则：1所选机械的技术性能能适应工作的要求、施工对象的性质和施工场地特征，保证施工质量，能充分发挥机械效率，生产能力满足整个施工过程的要求。2所选施工机械应技术先进、生产效率高，操作灵活、机动性好，安全可靠,结构简单，易于检修保养；3类型比较单一，通用性好；4工艺流程中各供需所用机械应成龙配套，各类设
10、备应能充分发挥效率，特别应注意充分发挥主导机械的效率。5设备购置费和运行费用较低,易于获得零、配件，便于维修、保养、管理和调度，经济效果好。对于关键的、数量少且不能替代的设备，应使用新购置的，以保证施工质量,避免在一条龙生产中卡壳影响进度。（二）土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种：1。正向铲开挖，自卸汽车运输上坝 正向铲开挖、装载，自卸汽车运输直接上坝，通常运距小于 10km。自卸汽车可运各种坝料，运输能力高，设备通用，能直接铺料，机动灵活，转弯半径小,爬坡能力较强，管理方便，设备易于获得。在施工布置上，正向铲一般都采用立面开挖，汽车运输道路可布置成循环路线，装料时停在挖掘机一侧的同一平面
11、上,即汽车鱼贯式地装料与行驶。2。正向铲开挖、胶带机运输 国内外水利水电工程施工中,广泛采用了胶带机运输土、砂石料.胶带机的爬坡能力大，架设简易,运输费用较低，比自卸汽车可降低运输费用 1/31/2，运输能力也较高。胶带机合理运距小于 10km，可直接从料场运输上坝;也可与自卸汽车配合,作长距离运输，在坝前经漏斗由汽车转运上坝；与有轨机车配合,用胶带机转运上坝作短距离运输。3 斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝 对于填筑方量大、上坝强度高的土石坝，若料场储量大而集中，可采用斗轮式挖掘机开挖,其生产率高,具有连续挖掘、装料的特点.斗轮式挖掘机将料转入移动式胶带机，其后接长距离的固定式胶
12、带机至坝面或坝面附近经自卸汽车运至填筑面。这种布置方案，可使挖、装、运连续进行，简化了施工工艺，提高了机械化水平和生产率。4 采砂船开挖，有轨机车运输，转胶带机(或自卸汽车）上坝 有轨机车具有机械结构简单、修配容易的优点。当料场集中，运输量大,运距较远（大于 10km）时，可用有轨机车进行水平运输。有轨机车运输的临建工程量大，设备投资较高，对线路坡度、转弯半径等的要求也较高。有轨机车不能直接上坝，在坝脚经卸料装置至胶带机或自卸汽车转运上坝。坝料的开挖运输方案很多，但无论采用何种方案，都应结合工程施工的具体条件，提高机械利用率;减少坝料的转运次数；各种坝料铺筑方法及设备应尽量一致，减少辅助设施;
13、充分利用地形条件，统筹规划和布置。第三节 坝体填筑与压实 当基础开挖和基础处理基本完成后，就可进行坝体的铺筑、压实施工。土石坝坝面作业施工组织规划 土石坝坝面作业施工程序包括铺料、平仓、洒水、压实、质检等工作.坝面作业，工作面狭窄，共种多，共序多，机械设备多,施工时需有妥善的施工组织规划。为避免坝面施工中的干扰，延误施工进度，土石坝坝面作业宜采用流水作业施工。流水作业施工组织应先按施工工序数目对坝面分段，然后组织相应专业施工队依次进入各工段施工.对同一工段而言,各专业队按工序依次连续施工；对各专业施工队而言，依次不停地在各工段完成固定的专业作业。流水作业施工的优点 其结果是实现了施工专业化，有利于工人劳动熟练程度的提高,从而有利于提高劳动效率和工程施工质量。同时，各工段都有专业队施工固定的施工机具，从而保证施工过程人、机、地三不闲，避免施工干扰，有利于坝面作业多、快、好、省、安全地进行。
水利工程施工经典教材第4章土石坝工程施工
