土石坝施工技术课件

线教学重点：土的施工分级和工程特性教学难点：土壤的工程特性第一节土的施工分级和可松性线教学重点：土的施工分级和工程特性第一节土的1一、土的施工分级

表5-1

土壤的工程分级表

土质级别土壤名称自然湿容重（t/m³）外形特征开挖方法Ⅰ1.沙土2.种植土

1.65～1.75疏松，粘着力差或易透水，略有粘性用锹（有时略加脚踩）开挖

Ⅱ

1.壤土2.淤泥3.含根种植土1.75～1.85开挖时能成块并易打碎用锹并用脚踩开挖

Ⅲ1.粘土2.干燥黄土3.干淤泥4.含砾质粘土1.80～1.95粘手，干硬，看不见砂砾用镐、三齿或用锹并用力加脚踩开挖Ⅳ1.坚硬粘土2.砾质粘土3.含卵石粘土1.90～2.10土壤结构坚硬，将土分裂后成块状或含粘粒、砾石较多用稿、三齿等工具开挖一、土的施工分级表5-1土壤的2二、土壤的工程特性1、表观密度2、含水量3、可松性4、自然倾斜角土的类别自然状态挖松后容重可松系数容重可松系数砂土1.65~1.751.01.50~1.551.05~1.15壤土1.75~1.851.01.65~1.701.05~1.10粘土1.80~1.951.01.60~1.651.10~1.20砂砾土1.90~2.051.01.50~1.701.10~1.40含砂砾壤土1.85~2.001.01.70~1.81.05~1.10含砂砾粘土1.90~2.101.01.55~1.751.10~1.35卵石1.95~2.151.01.70~1.901.15表5-2土的容重和可松性系数

二、土壤的工程特性3表5-3

挖深在5米以内的窄槽未加支撑时的安全施工边坡

土的类别人工开挖机械开挖备注砂土1:1.001:0.751、必须做好防水措施，雨季应加支撑。2、附近如有强烈振动，应加支撑。

轻亚粘土1:0.671:0.50亚粘土1:0.501:0.33粘土1:0.331:0.25砾石土1:0.671:0.50干黄土1:0.251:0.10表5-3挖深在5米以内的窄槽未加支撑时的安全施工边4第二节土石开挖一、单斗式挖掘机1、正向铲挖掘机2、反向铲挖掘机3、拉铲挖掘机

4、抓铲挖掘机

5、单斗挖掘机生产率

图5-1单斗挖掘机

图5-2正向铲挖掘机工作尺寸第二节土石开挖一、单斗式挖掘机图5-1单斗挖掘机5表5-4正铲挖掘机工作性能项目WD-50WD-100WD-200WD-300WD-400WD-1000铲斗容量（m³）0.51.02.03.04.010.0动臂长度（m）5.56.89.010.510.513.0动臂倾角（º）60.060.050.045.045.045.0最大挖掘半径（m）7.29.011.614.014.418.9最大挖掘高度（m）7.99.09.57.410.113.6最大卸土半径（m）6.58.010.112.712.716.4最大卸土高度（m）5.66.86.06.66.38.5最大卸土半径卸土高度（m）3.03.73.54.9

5.8最大卸土高度卸土半径（m）5.17.08.712.4

15.7工作循环时间（s）28.025.024.022.023-25

卸土回转角度（°）10012090100100

表5-4正铲挖掘机工作性能

表5-4正铲挖掘机工作性能项目WD6二、多斗式挖掘机图5-3链斗式采砂船

表5-5采砂船工作性能表 链斗容量（L）项目

160

200

400

500理论生产率（m／h）120150250750最大挖掘深度（m）6.57.012.020.0船身外廓尺寸(长×宽×高)(m)28.05×8×2.431.9×8×2.352.2×12.4×3.569.9×14×5.1吃水深度(m)1.01.12.03.1二、多斗式挖掘机图5-3链斗式采砂船表5-57

图5-4斗轮式挖掘机

图5-4斗轮式挖掘机8三、铲运机械1、推土机2、铲运机四、水力开挖机械

1、水枪开挖２、吸泥船开挖图5-5推土机构造示意图

图5-6铲运机工作过程示意图

三、铲运机械图5-5推土机构造9第三节土料压实

线教学重点：土料压实方法与机械、压实标准及参数确定教学难点：压实标准及参数确定第三节土料压实线教学重点：土料压实方法与机10一、土料压实基体理论

土是松散颗粒的集合体，其自身的稳定性主要取决于土料内摩擦力和粘结力。而土料的内摩擦力、凝聚力和抗渗性都与土的密实性有关，密实性越大，物理力学性能越好。二、土料压实方法与机械压实方法按其作用原理分为碾压、夯击和振动三类。

1、羊脚碾

2、气胎碾

3、振动碾

一、土料压实基体理论11图5-7羊脚碾压实原理图5-8气胎碾压实原理图5-9振动碾构造示意图

图5-7羊脚碾压实原理图5-8气胎碾压实原理图5-9124、夯实机械

(1)强夯机

(2)挖掘机夯板

图5-10挖掘机夯板示意图

4、夯实机械图5-10挖掘机夯板示意图13三、压实标准及参数确定

(一)压实标准

１、粘性土料

（１）压实干表观密度

（2）施工含水量

（3）砂土及砂砾石

2、石渣及堆石体（二）压实参数确定

（三）压实试验

图5-11设计干表观密度与施工含水量范围

三、压实标准及参数确定图5-11设计干表观密度与施工含水14图5-12粘性土碾压场地布置

图5-13堆石料压实场地布置图5-12粘性土碾压场地布置图5-13堆石料压实场15第四节碾压式土石坝施工

教学重点：坝面作业土石坝施工的质量控制教学难点：土石坝的冬雨季施工第四节碾压式土石坝施工教学重点：16本章重点内容：①平洞施工程序；②平洞开挖的炮眼数量及布置；③平洞开挖的循环作业；④地下工程的衬砌施工；⑤喷锚支护。一、土石料场规划

土石坝施工中，料场的规划和使用，是土石坝施工中关键技术之一，它不仅关系到坝体的质量、工期和造价，甚至还会影响到周围的农林业生产和生态环境。

二、土石料挖运方案（一）综合机械化施工的基本原则1、确保主要机械发挥作用2、根据机械工作特点进行配套组合3、充分发挥配套机械作用4、便于机械使用维修管理5、合理布置、加强保养、提高工效

本章重点内容：①平洞施工程序；②平洞开挖的炮眼17（二）挖运方案及其选择1、人工开挖，马车、拖拉机、翻斗车运土上坝

2、挖掘机挖土装车，自卸汽车运输上坝

3、挖掘机挖土装车，胶带机运输上坝

4、采砂船挖土装车，机车运输，转胶带机上坝

（二）挖运方案及其选择18（三）挖运强度与设备

分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量。1、坝体分期填筑强度Qd（m³／h）可按下式计算

Qd=Vd·K·K1/(T·N)2、分期施工运输强度(m³/h)3、坝体分期施工的开挖强度Qc（m³/h）4、满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc5、满足上坝填筑强度要求的汽车数量Na

（三）挖运强度与设备19三、坝面作业（一）坝体填筑的施工组织1、坝基开挖与处理2、坝面填筑施工程序及特点

3、坝面流水作业的实施

图5-16坝面流水作业示意图

三、坝面作业图5-16坝面流水作业示意图20(二)坝面填筑施工要求1、基本要求2、心、斜墙填筑

3、接缝处理

（1）、土料与坝基结合面处理

（2）土料与岸坡及混凝土建筑物结合面处理

（3）、坝身纵横接缝处理

图5-17土砂平起法施工示意图(单位:cm)

(二)坝面填筑施工要求图5-17土砂平起法施工示意图21四、土石坝施工的质量控制

（一）料场的质量检查和控制

（二）坝体填筑质量检查和控制

根据坝料类别及部位

检查项目

取样（检测）次数防渗体粘粘性土边角夯实干密度、含水率2-3次／每层碾压面1次／100m³－200m³均质坝1次／200m³－500m³砾砾质土边角夯实

干密度、含水率大于5mm砾石含量

2-3次／每层碾压面1次／200m³－500m³反滤料干密度、颗粒级配、含泥量1次／200m³－500m³,每层至少1次过渡料干密度、颗粒级配1次／500m³－1000m³坝壳砂砾（卵）料干密度、颗粒级配1次／5000m³－10000m³坝壳砾质土干密度,含水率,小于5mm含量1次／3000m³－6000m³堆石料*干密度、颗粒级配1次／10000m³－100000m³*堆石料颗粒级配试验组数可比干密度试验适当减少。表5-6

坝体压实检查次数

四、土石坝施工的质量控制根据坝料类别及部位

防渗体22五、土石坝的冬雨季施工（一）、土石坝冬季施工1、防冻措施

2、保温措施

二、雨季施工

雨季施工最主要的问题是土料含水量的变化对施工带来的不利影响。

五、土石坝的冬雨季施工23第五节面板堆石坝施工

教学重点：堆石坝填筑工艺，压实参数和质量控制钢筋混凝土面板的分块和浇筑教学难点：钢筋混凝土面板的分块和浇筑第五节面板堆石坝施工教学重点：24一、堆石材料的质量要求和坝体材料分区（一）堆石材料的质量要求

根据施工组织设计，查明各料场的储量和质量，如果利用施工中挖方石料时，要按料场要求增做试验。

（二）面板堆石坝的坝体分区

堆石坝坝体应根据石料来源及对坝料的强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理性等要求进行分区。一、堆石材料的质量要求和坝体材料分区25图5-18岩基上硬岩堆石坝体分区示意图ⅠA—防渗土料；ⅠB—任意料；—垫层区；ⅢA—过渡料区；ⅢB—主堆石区；ⅢC—任意料区或加大层厚的堆石区；1—面板；2—大块石护坡；

图5-18岩基上硬岩堆石坝体分区示意26二、堆石坝填筑工艺，压实参数和质量控制（一）填筑工艺

（二）堆石体的压实参数和质量控制1、坝体填筑压实标准

表5-7坝体填筑标准坝料垫层料砂砾石料过渡料主堆石料下游堆石料孔隙率15～20

18～2220～2523～28相对密度

0.75～0.85

表5-8振动碾的压实参数土石料类型碾重（T）铺料厚度（m）碾压遍数备注砂砾料13.51.2～1.64～6

风化料13.51.0～1.54～6

石渣料13.51.0～1.54

堆石料13.51.0～1.54～6堆石最大粒径应比铺料层厚小10～20cm二、堆石坝填筑工艺，压实参数和质量控制表5-7272、堆石体的质量控制

（１）在规定的料区范围内开采，料场的草皮、树根、覆盖层及风化层已清除干净；（２）堆石料开采加工方法符合规定要求；（３）堆石料级配、含泥量、物理力学性质符合设计要求，不合格料不充许上坝。

坝料检查项目检查次数垫层料坝面干密度、颗粒级配1次/500m³～1000m³,每层至少1次渗透系数次数不定上游坡面干密度、颗粒级配1次/1500m³～3000m³小区干密度、颗粒级配每1～3层1次过渡区干密度、颗粒级配1次/3000m³～6000m³砂砾料干密度、颗粒级配1次/5000m³～10000m³堆石料*干密度、颗粒级配1次/1万m³～10万m³*堆石料颗粒级配可比干密度试验次数适当减少。表5-9坝料压实检测项目和取样次数

2、堆石体的质量控制坝料检查项目检查次28三、钢筋混凝土面板的分块和浇筑（一）钢筋混凝土面板的分块

（二）防渗面板混凝土浇筑与质量

图5-19混凝土防渗面板分缝分块（单位：m）

三、钢筋混凝土面板的分块和浇筑图5-19混凝土防渗面板分29项目质量要求检测方法混凝土表面表面基本平整，局部不超过设计线3cm，无麻面，蜂窝狗洞露筋测量观察表面裂缝无或有小裂缝已处理观察测量深层及贯穿裂缝无或有已按要求处理观察检察抗压强度保证率不小于80%试验均匀性离差系数Cv小于0.18统计分析搞冻性符合设计要求试验抗渗性符合设计要求试验表5-10面板混凝土浇筑质量检测项目和技术要求

项目质量要求检测方法混凝土表面表面基本平整，局部30四、沥青混凝土面板施工

1、沥青混凝土斜墙施工

2、沥青混凝土心墙施工

沥青加热160-190℃

称量

砂石加热170-200℃称量

拌和160-190℃

装车运输150-180℃

铺填130-180℃

压实>110℃

矿粉加热100-160℃

称量

图5-20沥青混凝土防渗体施工工艺图

四、沥青混凝土面板施工沥青加热

称量

砂石31线教学重点：土的施工分级和工程特性教学难点：土壤的工程特性第一节土的施工分级和可松性线教学重点：土的施工分级和工程特性第一节土的32一、土的施工分级

表5-1

土壤的工程分级表

土质级别土壤名称自然湿容重（t/m³）外形特征开挖方法Ⅰ1.沙土2.种植土

1.65～1.75疏松，粘着力差或易透水，略有粘性用锹（有时略加脚踩）开挖

Ⅱ

1.壤土2.淤泥3.含根种植土1.75～1.85开挖时能成块并易打碎用锹并用脚踩开挖

Ⅲ1.粘土2.干燥黄土3.干淤泥4.含砾质粘土1.80～1.95粘手，干硬，看不见砂砾用镐、三齿或用锹并用力加脚踩开挖Ⅳ1.坚硬粘土2.砾质粘土3.含卵石粘土1.90～2.10土壤结构坚硬，将土分裂后成块状或含粘粒、砾石较多用稿、三齿等工具开挖一、土的施工分级表5-1土壤的33二、土壤的工程特性1、表观密度2、含水量3、可松性4、自然倾斜角土的类别自然状态挖松后容重可松系数容重可松系数砂土1.65~1.751.01.50~1.551.05~1.15壤土1.75~1.851.01.65~1.701.05~1.10粘土1.80~1.951.01.60~1.651.10~1.20砂砾土1.90~2.051.01.50~1.701.10~1.40含砂砾壤土1.85~2.001.01.70~1.81.05~1.10含砂砾粘土1.90~2.101.01.55~1.751.10~1.35卵石1.95~2.151.01.70~1.901.15表5-2土的容重和可松性系数

二、土壤的工程特性34表5-3

挖深在5米以内的窄槽未加支撑时的安全施工边坡

土的类别人工开挖机械开挖备注砂土1:1.001:0.751、必须做好防水措施，雨季应加支撑。2、附近如有强烈振动，应加支撑。

轻亚粘土1:0.671:0.50亚粘土1:0.501:0.33粘土1:0.331:0.25砾石土1:0.671:0.50干黄土1:0.251:0.10表5-3挖深在5米以内的窄槽未加支撑时的安全施工边35第二节土石开挖一、单斗式挖掘机1、正向铲挖掘机2、反向铲挖掘机3、拉铲挖掘机

4、抓铲挖掘机

5、单斗挖掘机生产率

图5-1单斗挖掘机

图5-2正向铲挖掘机工作尺寸第二节土石开挖一、单斗式挖掘机图5-1单斗挖掘机36表5-4正铲挖掘机工作性能项目WD-50WD-100WD-200WD-300WD-400WD-1000铲斗容量（m³）0.51.02.03.04.010.0动臂长度（m）5.56.89.010.510.513.0动臂倾角（º）60.060.050.045.045.045.0最大挖掘半径（m）7.29.011.614.014.418.9最大挖掘高度（m）7.99.09.57.410.113.6最大卸土半径（m）6.58.010.112.712.716.4最大卸土高度（m）5.66.86.06.66.38.5最大卸土半径卸土高度（m）3.03.73.54.9

5.8最大卸土高度卸土半径（m）5.17.08.712.4

15.7工作循环时间（s）28.025.024.022.023-25

卸土回转角度（°）10012090100100

表5-4正铲挖掘机工作性能

表5-4正铲挖掘机工作性能项目WD37二、多斗式挖掘机图5-3链斗式采砂船

表5-5采砂船工作性能表 链斗容量（L）项目

160

200

400

500理论生产率（m／h）120150250750最大挖掘深度（m）6.57.012.020.0船身外廓尺寸(长×宽×高)(m)28.05×8×2.431.9×8×2.352.2×12.4×3.569.9×14×5.1吃水深度(m)1.01.12.03.1二、多斗式挖掘机图5-3链斗式采砂船表5-538

图5-4斗轮式挖掘机

图5-4斗轮式挖掘机39三、铲运机械1、推土机2、铲运机四、水力开挖机械

1、水枪开挖２、吸泥船开挖图5-5推土机构造示意图

图5-6铲运机工作过程示意图

三、铲运机械图5-5推土机构造40第三节土料压实

线教学重点：土料压实方法与机械、压实标准及参数确定教学难点：压实标准及参数确定第三节土料压实线教学重点：土料压实方法与机41一、土料压实基体理论

土是松散颗粒的集合体，其自身的稳定性主要取决于土料内摩擦力和粘结力。而土料的内摩擦力、凝聚力和抗渗性都与土的密实性有关，密实性越大，物理力学性能越好。二、土料压实方法与机械压实方法按其作用原理分为碾压、夯击和振动三类。

1、羊脚碾

2、气胎碾

3、振动碾

一、土料压实基体理论42图5-7羊脚碾压实原理图5-8气胎碾压实原理图5-9振动碾构造示意图

图5-7羊脚碾压实原理图5-8气胎碾压实原理图5-9434、夯实机械

(1)强夯机

(2)挖掘机夯板

图5-10挖掘机夯板示意图

4、夯实机械图5-10挖掘机夯板示意图44三、压实标准及参数确定

(一)压实标准

１、粘性土料

（１）压实干表观密度

（2）施工含水量

（3）砂土及砂砾石

2、石渣及堆石体（二）压实参数确定

（三）压实试验

图5-11设计干表观密度与施工含水量范围

三、压实标准及参数确定图5-11设计干表观密度与施工含水45图5-12粘性土碾压场地布置

图5-13堆石料压实场地布置图5-12粘性土碾压场地布置图5-13堆石料压实场46第四节碾压式土石坝施工

教学重点：坝面作业土石坝施工的质量控制教学难点：土石坝的冬雨季施工第四节碾压式土石坝施工教学重点：47本章重点内容：①平洞施工程序；②平洞开挖的炮眼数量及布置；③平洞开挖的循环作业；④地下工程的衬砌施工；⑤喷锚支护。一、土石料场规划

土石坝施工中，料场的规划和使用，是土石坝施工中关键技术之一，它不仅关系到坝体的质量、工期和造价，甚至还会影响到周围的农林业生产和生态环境。

二、土石料挖运方案（一）综合机械化施工的基本原则1、确保主要机械发挥作用2、根据机械工作特点进行配套组合3、充分发挥配套机械作用4、便于机械使用维修管理5、合理布置、加强保养、提高工效

本章重点内容：①平洞施工程序；②平洞开挖的炮眼48（二）挖运方案及其选择1、人工开挖，马车、拖拉机、翻斗车运土上坝

2、挖掘机挖土装车，自卸汽车运输上坝

3、挖掘机挖土装车，胶带机运输上坝

4、采砂船挖土装车，机车运输，转胶带机上坝

（二）挖运方案及其选择49（三）挖运强度与设备

分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量。1、坝体分期填筑强度Qd（m³／h）可按下式计算

Qd=Vd·K·K1/(T·N)2、分期施工运输强度(m³/h)3、坝体分期施工的开挖强度Qc（m³/h）4、满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc5、满足上坝填筑强度要求的汽车数量Na

（三）挖运强度与设备50三、坝面作业（一）坝体填筑的施工组织1、坝基开挖与处理2、坝面填筑施工程序及特点

3、坝面流水作业的实施

图5-16坝面流水作业示意图

三、坝面作业图5-16坝面流水作业示意图51(二)坝面填筑施工要求1、基本要求2、心、斜墙填筑

3、接缝处理

（1）、土料与坝基结合面处理

（2）土料与岸坡及混凝土建筑物结合面处理

（3）、坝身纵横接缝处理

图5-17土砂平起法施工示意图(单位:cm)

(二)坝面填筑施工要求图5-17土砂平起法施工示意图52四、土石坝施工的质量控制

（一）料场的质量检查和控制

（二）坝体填筑质量检查和控制

根据坝料类别及部位

检查项目

取样（检测）次数防渗体粘粘性土边角夯实干密度、含水率2-3次／每层碾压面1次／100m³－200m³均质坝1次／200m³－500m³砾砾质土边角夯实

干密度、含水率大于5mm砾石含量

2-3次／每层碾压面1次／200m³－500m³反滤料干密度、颗粒级配、含泥量1次／200m³－500m³,每层至少1次过渡料干密度、颗粒级配1次／500m³－1000m³坝壳砂砾（卵）料干密度、颗粒级配1次／5000m³－10000m³坝壳砾质土干密度,含水率,小于5mm含量1次／3000m³－6000m³堆石料*干密度、颗粒级配1次／10000m³－100000m³*堆石料颗粒级配试验组数可比干密度试验适当减少。表5-6

坝体压实检查次数

四、土石坝施工的质量控制根据坝料类别及部位

防渗体53五、土石坝的冬雨季施工（一）、土石坝冬季施工1、防冻措施

2、保温措施

二、雨季施工

雨季施工最主要的问题是土料含水量的变化对施工带来的不利影响。

五、土石坝的冬雨季施工54第五节面板堆石坝施工

教学重点：堆石坝填筑工艺，压实参数和质量控制钢筋混凝土面板的分块和浇筑教学难点：钢筋混凝土面板的分块和浇筑第五节面板堆石坝施工教学重点：55一、堆石材料的质量要求和坝体材料分区（一）堆石材料的质量要求

根据施工组织设计，查明各料场的储量和质量，如果利用施工中挖方石料时，要按料场要求增做试验。

（二）面板堆石坝的坝体分区

堆石坝坝体应根据石料来源及对坝料的强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理性等要求进行分区。一、堆石材料的质量要求和坝体材料分区56图5-18岩基上硬岩堆石坝体分区示意图ⅠA—防渗土料；ⅠB—任意料；—垫层区；ⅢA—过渡料区；ⅢB—主堆石区；ⅢC—任意料区或加大层厚的堆石区；1—面板；2—大块石护坡；

图5-18岩基上硬岩堆石坝体分区示意57二、堆石坝填筑工艺，压实参数和质量控制（一）填筑工艺

（二）堆石体的压实参数和质量控制1、坝体填筑压实标准

表5-7坝体填筑标准坝料垫层料砂砾石料过渡料主堆石料下游堆石料孔隙率15～20