土石坝工程材料及施工

土石坝工程程本章要的知知识点包括括：料场空空间规划和和时间规划划；流水作作业；工段段数和工序序数的关系系；进退错错距法；转转圈套压法法；结合部部位的施工工；土料压压实标准。。概述土石坝包包括各种碾碾压式土坝坝、堆石坝坝和土石混混合坝，是是一种充分分利用当地地材料的坝坝型。分类（根据据施工方法法的不同））

干填碾碾压、水中中填土、水水力冲填（（包括水坠坠坝）和定定向爆破修修筑等。碾石式土石石坝的施工工

包括括准备作业业、基本作作业、辅助助作业和附附加作业。。准备作业：三通一平平，架设通通讯线路，，修建生产产、生活、、办公用房房、排水清清基等。基本作业：：料场土石料料开采，挖挖、装、运运、卸和坝坝面铺平、、压实、质质检。辅助作业：：清除施工场场地及料场场的覆盖，，从上坝土土料中剔除除超径石块块、杂物，，坝面排水水、层间刨刨毛和加水水等。附加作业：：坝坡修整，，铺砌护面面块石及铺铺植草皮等等。第一节坝坝体材料与与料场规划划一．坝体材材料及其要要求⒈防渗料防渗的土料料最基本的的要求：防渗性：渗渗透系数不不大于1×10-5cm/s时，一般即即可满足要要求。施工性：土土料的天然然含水量在在最优含水水量附近，，无影响压压实的超径径材料，压压实后的坝坝面有较高高的承载力力⒉坝壳料工程实践中中，堆石、、砂砾石及及风化料等等均可作为为坝壳料。。堆石:按其型式可可分为抛填填、分层碾碾压、手工工干砌石、、机械干砌砌石等；按其材料及及来源可分分为采石场场玄武岩、、变质安山山岩、砂岩岩、砾岩、、采石场花花岗岩、片片麻岩、石石灰岩、冲冲击的漂卵卵石、石渣渣料等。堆堆石是最最好的筑坝坝材料，现现广泛用于于高土石坝坝的坝壳料料。砂砾石:碾压砂砾石石压缩性低低，抗剪强强度高，但但易冲蚀、、易管涌。。风化料:属于抗压强强度小于30MPa的软岩类，，往往存在在湿陷问题题。⒊反滤料和和过渡料反滤料一般般要满足坚坚固度要求求，要求级级配严格，，一般采用用混凝土砂砂石料生产产系统生产产，但不要要求冲洗。。二．空间规规划料场位置、、高程的恰恰当的选择择1．高程上有有利于重车车下坡，低低料低用，，高料高用用；2．易于排除除地面水和和地下水；；3．坝的上下下游、左右右岸最好都都选有料场场；4．近料场不不应因取料料影响坝的的防渗稳定定和上坝运运输。二．时间规规划考虑施工强强度和坝体体填筑部位位的变化，，随季节及及坝前蓄水水情况的变变化，料场场的工作条条件在变化化。1．近料先用用，远料后后用；2．上游易淹淹的料场先先用，下游游不易淹的的料场后用用；3．含水量高高的料场旱旱季用，含含水量低的的料场雨季季用；4．上坝强度度高时用近近料场，低低时用较远远的料场。。三．质量和和数量的规规划质量方面要要对料场的的地质成因因、产状以以及各种物物理力学指指标进行全全面勘探和和试验。数量方面：：主要料场备备用用料场四．料场体体积比坝体体体积大的的原因1．大坝比重重比料场土土料比重大大；2．料料场场中中的的废废料料要要挖挖除除；；3．开开挖挖、、运运输输、、填填筑筑、、削削坡坡的的损损耗耗；；4．施施工工道道路路、、废废料料占占地地不不能能开开采采；；5．施施工工中中如如遇遇雨雨天天，，要要将将填填好好的的土土料料挖挖除除。。五、、料料场场优优化化土石石方方平平衡衡的的原原则则：：充充分分而而合合理理地地利利用用建建筑筑物物开开挖挖料料。。1.填挖挖料料平平衡衡计计算算2.土石石方方调调度度优优化化第二二节节土土石石料料的的开开挖挖与与运运输输一、、土土石石料料的的开开采采与与加加工工料场场开开采采前前的的准准备备工工作作：：划划定定料料场场范范围围；；分分期期分分区区清清理理覆覆盖盖层层；；设置置排排水水系系统统；；修修建建施施工工道道路路；；修修建建辅辅助助设设施施。。1．土土料料的的开开采采土料料开开采采一一般般有有立采采和和平平采采两种种。。立面面开开采采方方法法适适用用于于土土层层较较厚厚，，天天然然含含水水量量接接近近填填筑筑含含水水量量，，土土料料层层次次较较多多，，各各层层土土质质差差异异较较大大时时。。平面面开开采采方方法法适适用用于于土土层层较较薄薄，，土土料料层层次次少少且且相相对对均均质质、、天天然然含含水水量量偏偏高高需需翻翻晒晒减减水水的的情情况况下下，，宜宜采采用用。。规划划中中应应将将料料场场划划分分成成数数区区，，进进行行流流水水作作业业。。2．土土料料加加工工调整整土土料料含含水水量量降低低土土料料含含水水量量的的方方法法有有挖挖装装运运卸卸中中的的自自然然蒸蒸发发、、翻翻晒晒、、掺掺料料、、烘烘烤烤等等方方法法。。提高高土土料料含含水水量量的的方方法法有有在在料料场场加加水水，，料料堆堆加加水水，，在在开开挖挖、、装装料料、、运运输输过过程程中中加加水水。。掺合合、、超超径径料料处处理理一般般掺掺合合办办法法有有：：①水水平平互互层层铺铺料料———立面面(斜面面)开采采掺掺合合法法；；②土土料料场场水水平平单单层层铺铺放放掺掺料料———立面面开开采采掺掺合合法法；；③在在填填筑筑面面堆堆放放掺掺合合法法；；④漏漏斗斗———带式式输输送送机机掺掺合合法法。。第①①、、④④种种方方法法采采用用较较多多。。砾质质土土中中超超径径石石含含量量不不多多时时，，常常用用装装耙耙的的堆堆土土机机先先在在料料场场中中初初步步清清除除，，然然后后在在坝坝体体填填筑筑面面上上进进行行填填筑筑平平整整时时再再作作进进一一步步清清除除；；当当超超径径石石的的含含量量较较多多时时，，可可用用料料斗斗加加设设蓖蓖条条筛筛（（格格筛筛））或或其其他他简简单单筛筛分分装装置置加加以以筛筛除除，，还还可可采采用用从从高高坡坡下下料料，，造造成成粗粗细细分分离离的的方方法法清清除除粗粗粒粒径径。。粗粗粒粒径径较较大大的的过过渡渡料料宜宜直直接接采采用用控控制制爆爆破破技技术术开开采采，，对对于于较较细细的的、、质质量量要要求求高高的的反反滤滤料料，，垫垫层层料料则则可可用用破破碎碎、、筛筛分分、、掺掺和和工工艺艺加加工工。。3．砂砾石石料和堆堆石料开开采砂砾石料料开采陆上开采采：一般般挖运设设备即可可。水下开采采：采用用采砂船船和索铲铲开采。。当水下下开采砂砂砾石料料含水量量高时，，需加以以堆放排排水。块块石料开开采：结合建筑筑物开挖挖或由石石料场开开采，开开采的布布置要形形成多工工作面流流水作业业方式。。开采方法法一般采采用深孔孔梯段爆爆破，特特定目目的使用用洞室爆爆破。4．超径处处理超径块石石料的处处理方法法主要有有浅孔爆爆破法和和机械破破碎法两两种。浅孔爆破破法：指指采用手手持式风风动凿岩岩机对超超径石进进行钻孔孔爆破。。机械破碎碎法：指指采用风风动和振振冲破石石、锤破破碎超径径块石，，也可利利用吊车车起吊重重锤，利利用重锤锤自由下下落破碎碎超径块块石。三、土石石料开挖挖运输方方案坝料的开开挖与运运输，是是保证上上坝强度度的重要要环节之之一。开挖运输输方案主主要根据据坝体结结构布置置特点、、坝料性性质、填填筑强度度、料场场特性、、运距远远近、可可供选择择的机械械设备型型号等多多种因素素，综合合分析比比较确定定。挖运机械械介绍(一)挖掘机械械---开挖土料料1）单斗式式挖掘机机---正向铲，，反向铲铲循环式机械；；斗容量量常用0.5-4m32）多斗式式挖掘机机连连续式式挖掘机机械(二)挖运组合合机械---承担挖、、运、卸卸，甚至至铺土1）推土机机：方便便，运转转灵活；；经经济运距距60-100m；可多台台并列推推土，增增大运距距2）铲运机机---专用设备备，运输输距离远远，效率率高按按行驶方方式，分分为牵引引式和自自行式容容量多多用6-7m3(三)运输机械械1）循环式式---汽车(自卸式)，有轨列列车2）连续式式---皮带机（（带式运运输机））土石坝施施工设备备的选型型对坝的的施工进进度、施施工质量量以及经经济效益益产生重重大影响响。（一）设设备选选型的基基本原则则：1．所选机机械的技技术性能能能适应应工作的的要求、、施工对对象的性性质和施施工场地地特征，，保证施施工质量量，能充充分发挥挥机械效效率，生生产能力力满足整整个施工工过程的的要求。。2．所选施施工机械械应技术术先进、、生产效效率高，，操作灵灵活、机机动性好好，安全全可靠，，结构简简单，易易于检修修保养；；3．类型比比较单一一，通用用性好；；4．工艺流流程中各各供需所所用机械械应成龙龙配套，，各类设设备应能能充分发发挥效率率，特别别应注意意充分发发挥主导导机械的的效率。。5．设备购购置费和和运行费费用较低低，易于于获得零零、配件件，便于于维修、、保养、、管理和和调度，，经济效效果好。。对于关关键的、、数量少少且不能能替代的的设备，，应使用用新购置置的，以以保证施施工质量量，避免免在一条条龙生产产中卡壳壳影响进进度。（二）土土石坝坝施工中中开挖运运输方案案主要有有以下几几种：1.正向铲开开挖，自自卸汽车车运输上上坝正向铲开开挖、装装载，自自卸汽车车运输直直接上坝坝，通常常运距小小于10km。自卸汽汽车可运运各种坝坝料，运运输能力力高，设设备通用用，能直直接铺料料，机动动灵活，，转弯半半径小，，爬坡能能力较强强，管理理方便，，设备易易于获得得。在施工布布置上，，正向铲铲一般都都采用立立面开挖挖，汽车车运输道道路可布布置成循循环路线线，装料料时停在在挖掘机机一侧的的同一平平面上，，即汽车车鱼贯式式地装料料与行驶驶。2.正向铲开开挖、胶胶带机运运输国内外水水利水电电工程施施工中，，广泛采采用了胶胶带机运运输土、、砂石料料。胶胶带机的的爬坡能能力大，，架设简简易，运运输费用用较低，，比自卸卸汽车可可降低运运输费用用1/3～1/2，运输能能力也较较高。胶胶带机合合理运距距小于10km，可直接接从料场场运输上上坝；也也可与自自卸汽车车配合，，作长距距离运输输，在坝坝前经漏漏斗由汽汽车转运运上坝；；与有轨轨机车配配合，用用胶带机机转运上上坝作短短距离运运输。3．斗轮轮式挖掘掘机开挖挖，胶带带机运输输，转自自卸汽车车上坝对于填筑筑方量大大、上坝坝强度高高的土石石坝，若若料场储储量大而而集中，，可采用用斗轮式式挖掘机机开挖，，其生产产率高，，具有连连续挖掘掘、装料料的特点点。斗轮轮式挖掘掘机将料料转入移移动式胶胶带机，，其后接接长距离离的固定定式胶带带机至坝坝面或坝坝面附近近经自卸卸汽车运运至填筑筑面。这这种布置置方案，，可使挖挖、装、、运连续续进行，，简化了了施工工工艺，提提高了机机械化水水平和生生产率。。4．采砂砂船开挖挖，有轨轨机车运运输，转转胶带机机（或自自卸汽车车）上坝坝有轨机车车具有机机械结构构简单、、修配容容易的优优点。当当料场集集中，运运输量大大，运距距较远（（大于10km）时，可可用有轨轨机车进进行水平平运输。。有轨机机车运输输的临建建工程量量大，设设备投资资较高，，对线路路坡度、、转弯半半径等的的要求也也较高。。有轨机机车不能能直接上上坝，在在坝脚经经卸料装装置至胶胶带机或或自卸汽汽车转运运上坝。。坝料的开开挖运输输方案很很多，但但无论采采用何种种方案，，都应结结合工程程施工的的具体条条件，提提高机机械利用用率；减减少坝料料的转运运次数；；各种坝坝料铺筑筑方法及及设备应应尽量一一致，减减少辅助助设施；；充分利利用地形形条件，，统筹规规划和布布置。第三节土土石坝坝坝面作作业一．坝面面作业程程序请看坝面填筑筑图铺土、平平土洒水水、压实实、质检检刨毛工工段数数m，工序数数n

1．工段数数与工序序数的关关系m=n，工段数数与工序序数相等等，人、、机、地地不闲；；m>n，工段数数大于工工序数，，人、机机不闲，，地闲；；m<n，工段数数小于工工序数，，人、机机闲，地地不闲，，流水作作业不能能正常进进行。2．拟定流流水作业业程序①①拟拟定工序序数目n

②拟定流水水作业单单位时间间t（h）：t=αT/nT——一个班内内有效工工作时间间，h/班；n——工序数；；α——同一工段段各工序序循环一一次所用用的班数数，一般般1～1.5。③计算工作作段面积积ω=qt/hT

q——坝体填筑筑相应高高程的松松土上坝坝m3/班；h——每层铺松松土厚度度；④④计算算工段数数目m=S/ωS——坝体相应应高程的的填筑面面积m2二．卸料料和平料料通常采用用自卸汽汽车、皮皮带机卸卸料，由由推土机机平铺成成要求的的厚度。。自卸汽车车卸料卸料方式式：后卸卸、底卸卸、侧卸卸。底卸卸式汽车车可边行行驶边卸卸料，但但不能运运输大粒粒径块石石或漂石石；侧卸卸式汽车车适用于于运输反反滤料及及有固定定卸料点点的运输输。进进占法卸卸料，如如图汽车进占占法后退法卸卸料，如如图汽车后退退法堆石料三．压实实方法1．注意事事项防防渗土料料的压实实方向应应平行坝坝轴线方方向进行行，不得得垂直于于坝轴线线方向碾碾压，避避免局部部漏压形形成横穿穿坝体的的集中渗渗流带；；

碾压压机械行行驶的行行与行之之间必须须重叠20～30cm，以免漏漏压；坝坝料分分区之间间的边界界容易形形成漏压压的薄弱弱带，必必须注意意互相重重叠碾压压。2．压实方方法进进退错距距法：碾碾压长度度一般40～100m，错距容容易保证证，获得得广泛采采用。转转圈套套压法：：要求工工作面积积较大适适用于均均质坝，，生产效效率高，，碾压区区两端容容易过压压，四角角漏压严严重。转转弯半径径小易造造成剪切切破坏。。3．判断压压实效果果

质检检及现场场压实作作业状态态分析现现场压压实作业业状态分分析：①①羊足足碾在碾碾压过程程中，只只要土料料不发生生侧移和和被踢翻翻松，就就应以较较高的速速度碾压压，直到到经几次次碾压后后，一般般滚筒提提高到离离土面2～3cm，表明土土料压实实；若不不出现“升起”现象，表表明土料料未被压压实，其其原因可可能是接接触应力力过大而而产生了了剪力破破坏或土土料含水水量过高高。②气胎碾压压时可根根据轮胎胎的陷入入程度作作大体的的判断，，轮胎一一点也没没有陷入入土中表表示含水水量过低低；过分分陷入表表示含水水量过高高或碾重重过大。。4.压实机械械：羊足足碾、气气胎碾、、夯板、、震动碾请看录像像羊足碾、轮胎碾、震动碾四．结合合部位施施工1．坝基结结合面对对于基基础部位位的填土土，一般般用薄层层、轻碾碾的方法法，不允允许用重重型夯或或重型碾碾。不不同地基基的处理理：①①粘性土土、砾质质土坝基基，应将将其表层层含水量量调节至至施工含含水量上上限范围围，用与与防渗土土料相同同的碾压压参数压压实，然然后刨毛毛深3～5cm，再铺土土压实。。②非粘性土土地基应应先压实实，再铺铺第一层层土料，，含水量量为施工工含水量量的上限限，采用用轻型机机械碾压压，压实实表面密密度可略略低于设设计要求求。③岩基，，应先把把局部凹凹凸不平平的岩石石修整，，封闭岩岩基表面面节理、、裂缝。。若岩基基干燥可可适当洒洒水并使使用含水水量略高高的土料料，岩基基凹陷处处应用人人工填土土夯实。。

无论论何种坝坝基，当当填筑厚厚度达2m后才可使用用重型机械械。2．与岸坡及及砼结合面面

①填填土前，先先将结合面面的污物冲冲洗，清除除松动岩石石，在结合合面上洒水水湿润，边边涂刷一层层厚约5cm的浓粘土浆浆或浓水泥泥粘土浆或或水泥砂浆浆，边涂刷刷边铺土边边碾压；②②防渗渗体与岸坡坡结合处，，宽度1.5～2.0m范围内或边边角处不得得使用羊角角碾、夯板板等重型机机械，并保保证坝体碾碾压搭接宽宽度1m以上；③混凝土齿墙墙或坝下埋埋管两侧及及顶部0.5m范围内填土土，必须用用小型机具具压实；④④岸坡坡、混凝土土与砾质土土、掺合土土结合处，，应填1～2m宽塑性较高高而透水性性低的土料料，避免直直接与粗料料接触。3．坝体纵横横向接坡及及接缝①①防渗体体及均质坝坝的横向接接坡不应陡陡于1:3，高差不超超过15m。均质坝的的纵向接缝缝宜采用不不同高度的的斜坡和平平台相间形形式，坡度度及平台宽宽度根据施施工，并满满足稳定要要求，平台台高度不大大于15m。

②坝坝体接坡面面可用推土土机自上而而下削坡，，适当保留留保护层③坝体施工临临时设置的的接缝因高高差较小，，时间短，，没有稳定定问题，通通常高差不不超过铺土土厚1～2倍为宜，分分缝在高程程上应适当当错开。五．反滤层层施工土、砂松坡坡接触平起起法1．先土后砂法法：如图，先先填2～3层土料，压压实时边缘缘留30～50cm宽松土带，，一次铺反反滤料与粘粘土齐平，，压实反滤滤料，并用用气胎碾压压实土砂接接缝带。此此法易排除除坝面雨水水；因填土土料无侧面面限制，施施工中有超超坡，且接接缝处不便便压实。当当反滤料上上坝强度赶赶不上土料料填筑时，，可用此法法。2．先砂后土土法：如上上图先在反反滤料设计计线内用反反滤料筑一一小堤，再再填筑2～3层土料与反反滤料齐平平，然后压压实反滤料料及土料接接缝带。此此法填土料料时有反滤滤料作侧限限，便于控控制防渗土土体边线，，接缝处土土料便于压压实，宜优优先用此法法。坝面填筑图图汽车进占法法汽车后退法法堆石料震动碾图