[工学]第四章 土石坝工程.ppt

第四章 土石坝工程 土石坝是一种充分利用当地材料的坝 型，它不仅有利于群众性施工，而且随着 大型高效施工机具的广泛应用，施工人数 减少，施工工期进一步缩短，施工费用显 著降低，施工条件日益改善。土石坝工程 的应用比任何坝型应用都广。 目前，国内外采用最多的土石坝为碾 压式土石坝。 碾压式土石坝的施工，包括： 1）准备作业：一平：平整场地； 三通：风、水、电 保证，可以创造良好的工作条件 。 2）基本作业：土石料的开采，挖、装、 运、卸及坝面铺平、压实、质检。 3）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。 4）附加作业：防护及整理、坝坡整理、 植草皮。 第一节 土石料场规划 土石坝的土石料用量很大 ，为了保证 质量、节约投资，加快施工进度，有必要 从空间、时间，质与量等方面进行全面的 规划。 一、土石坝筑坝材料及其要求 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。 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（含漂卵石、石渣料） 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 到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。 1. 空间规划：料场的位置、高程的恰当选 择，合理布置。 运距尽可能短，高程上有利于重车 下坡，减少运输机械功率的消耗； 左右岸最好都有料场，有利上下由 左右岸同时供料，还可以减少干扰，保证 坝体均衡上升； 2. 时间规划 考虑施工强度及坝体填筑部位的变化 ，随着季节及坝前蓄水情况，料场的工作 条件也在变。一般填筑强度较高时，选择 距离近的料场；填筑强度较低时，选择距 离远的料场。这样可以时运输任务均衡。 3. 料场质与量的规划 质：对料场的地质成因、产状、埋 深、储量及各种物理力学指标进行仓面勘 探和试验。 量：对施工的各个用料多少，用料 分配和开采程序有统一的规划布置。 物尽其用，充分利用永久和临时建筑 物基础开挖的渣料是土石坝料场规划的重 要原则，为此增加必要的施工技术组织措 施确保渣料的充分利用。 料场规划还应该考虑主要料场既质好 、量大、距近且利于长年开挖的料场；备 用料场即通常在淹没区外，当前者被淹没 或因库水位抬高、土料过湿或其它原因中 断时，则用备用料场保证坝体填筑不致中 断。 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 土石料挖运方案 土石坝施工有挖、运、填等各道工序 及匹配的工程机械来完成，构成“一条龙 ”的生产流程，称为土石坝的综合机械化 施工。 在组织综合机械化施工中应遵循如下的 原则： 1.充分发挥主要机械的作用，有利于加 快施工进度，降低工程成本； 2.挖运机械应该根据工作特点配套选择 ； 有轨运输、连续式、循环式也可。 （带式运输机、斗轮挖掘机、自卸汽车） 连续式挖掘机与连续式运输机械相配套 ； 循环式挖掘机与循环式运输机械相配套 。 3.机械配套要有利于使用、维修和管理 尽量利用一种机械完成几道工序，以减少 机械间的配套环节。 4.加强生产和管理，充分发挥机械联合 作业的生产能力；提高机械的时间利用系 数。 5.合理布置工作面、改善道路条件、减 少机械的转移时间。 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 2正向铲开挖、胶带机运输 3斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输 ，转自卸汽车上坝 4采砂船开挖，有轨机车运输，转 胶带机（或自卸汽车）上坝 第三节 坝面作业 在坝基清理和基础处理等作业完成之 后，就可以全面开展坝面作业。 1. 坝面作业的施工程序： 铺土、平土、洒水、压实、质检等工序。 坝面作业工作面狭窄，工种多，工序 多，机械设备多，施工时必须妥善的安排 施工组织规划 。坝面作业是保证坝体施工 质量的关键，各道工序应把好质量关。 2. 坝面作业的施工特点： 工作面狭窄，工种多，工序多，机械 设备多，故常用流水作业组织坝面的施 工，避免因施工干扰、窝工而延误进度 ，影响工程质量，造成浪费。 流水作业： 在土石坝（或其它工程）施工中，为 避免窝工、延误进度，提高工程质量而采 取的一种各专业队按照工序依次进入各工 作阶段连续施工的一种施工组织方式。 坝面流水作业保证了施工过程中，人 ，地、机具三不闲。从而避免了施工干扰 。有利于坝面作业，多、快、好、省安全 的进行。 3. 坝面施工各工序的施工要求 铺土： a. 沿坝轴线方向进行，厚度要均匀。 b. 在进入防渗体填筑时，宜采用进占法 倒退铺土，使汽车始终在松土上进行，防 止超压，剪力破坏。 c.防止反滤料和防渗土料混淆，影响质 量 。 平土： 务使平土厚度均匀，保证压实质量。 对心墙或斜墙坝，坝面应向上游倾斜 1 2的坡度，对均质坝，应使中部凸起 向两侧倾斜同样的坡度。 洒水： 应做到“少，勤，均”，不应起伏凸凹 不平，防止雨水淤积。 对石渣及砂料充分加水，保证压实效 果。对非粘性土料，加水主要在坝面上进 行。 压实： 严格按照碾压试验确定的含水量，铺土 厚度，压实机械重量，压实遍数进行。对 汽车上坝或光面压实机械压实的土层，应 刨毛处理，以利层间结合。 压实机械： a）粘性土料：粘结力是主要的。压实 机械一般采用羊角碾。 b）非粘性土：内摩擦力是主要的。压 实机械一般采用震动碾。 压实标准： 一般粘性土为干容重d，非粘性土为 土料的相对密度D来控制。其控制标准随 建筑物等级不同而异。 压实方法： 国内一般采用进退错距法。它操作简 便，碾压、铺土和质检等工序协调，便于 分段流水作业，压实质量容易保证。 质检： 1. 料场的质量检查： 土质情况，土块大小，含水量，杂质 含量是否符合上坝要求。 2. 坝面的质量检查： 在土料填筑过程中，铺土厚度，填土 块度，含水量大小，压实后的干容重，进 行