2F313030 土石坝和堤防工程

1页2F313030土石坝和堤防工程2F313031掌握料场规划一、料场规划的基本内容料场规划的基本内容包括空间规划、时间规划和料场质与量的规划。（一）空间规划空间规划系指对料场位置、高程的恰当选择，合理布置。土石料的上坝运距应尽可能短。高程上有利于重车下坡，减少运输机械功率的消耗。坝的上下游、左右岸最好都选有料场，这样有利于上下游左右岸同时供料，减少施工干扰，保证坝体均衡上升。用料时原则上应低料低用，高料高用，当高料场储量有富余时，亦可高料低用。同时料场的位置应有利于布置开采设备、交通及排水通畅。对石料场尚应考虑与重要建筑物、构筑物、机械设备等保持足够的防爆、防震安全距离。（二）时间规划时间规划是根据施工强度和坝体填筑部位变化选择料场使用时机和填料数量。随着季节及坝前蓄水情况的变化，料场的工作条件也在变化。在用料规划上应力求做到上坝强度高时用近料场，低时用较远的料场，使运输任务比较均衡。对近料和上游易淹的料场应先用，远料和下游不易淹的料场后用。含水量高的料场旱季用，含水量低的料场雨季用。在料场使用规划中，还应保留一部分近料场供合龙段填筑和拦洪度汛高峰强度时使用。（三）料场质与量的规划料场质与量的规划即质量要满足设计要求，数量要满足填筑的要求。在选择和规划使用料场时，应对料场的地质成因、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。勘探精度应随设计深度加深而提高。在施工组织设计中，进行用料规划，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筑坝强度的要求。二、料场规划的基本要求1．料场规划应考虑充分利用永久和临时建筑物基础开挖的渣料。通过增加必要的施工技术组织措施等，确保渣料的充分利用。2．料场规划应对主要料场和备用料场分别加以考虑。前者要求质好、量大、运距近，且有利于常年开采；后者通常在淹没区外，当前者被淹没或因库区水位抬高，土料过湿或其他原因中断使用时，则用备用料场保证坝体填筑不致中断。3．在规划料场实际可开采总量时，应考虑料场查勘的精度、料场天然密度与坝体压实密度的差异，以及开挖运输、坝面清理、返工削坡等损失。实际可开采总量与坝体填筑量之比一般为：土料22页一2.5；砂砾料1.5一2；水下砂砾料2一3；石料1.5一2；反滤料应根据筛后有效方量确定，一般不宜小于3。F21313032掌握土方填筑技术一、土方填筑压实机械土方填筑压实机械分为静压碾压（如羊脚碾、气胎碾等）、振动碾压、夯击（如夯板）三种基本类型。二、土料压实标准1．土石坝的土料压实标准是根据水工设计要求和土料的物理力学特性提出来的，对于黏性土用干密度ρd控制，对于非黏性土以相对密度Dr控制。控制标准随建筑物的等级不同而不同。2．在现场用相对密度来控制施工质量不太方便，通常将相对密度Dr，转换成对应的干密度ρd来控制。三、压实参数的确定1．土料填筑压实参数主要包括碾压机具的重量、含水量、碾压遍数及铺土厚度等，对于振动碾还应包括振动频率及行走速率等。2．在确定土料压实参数前必须对土料场进行充分调查，全面掌握各料场土料的物理力学指标，在此基础上选择具有代表性的料场进行碾压试验，作为施工过程的控制参数。当所选料场土性差异甚大，应分别进行碾压试验。因试验不能完全与施工条件吻合，在确定压实标准的合格率时，应略高于设计标准。3．首先选择具有代表性的料场，通过理论计算并参照已建类似工程经验，初选几种碾压机械和拟定的碾压参数进行试验。4，黏性土料压实含水量可取。ω1=ωp＋2％、ω2=ωp、ω3=ωp-2％三种进行试验。ωp为土料塑限。5．选取试验铺土厚度和碾压遍数，并测定相应的含水量和干密度，作出对应的关系曲线（图2F313032一1)；再按铺土厚度h、压实遍数n和最优含水量ω0、最大干密度ρd，max进行整理并绘制相应的曲线（图2F313032一2)，根据设计干密度，从曲线上分别查出不同铺土厚度所对应的压实遍数和对应的最优含水量；最后再分别计算单位压实遍数的压实厚度进行比较，以单位压实遍数的压实厚度最大者为最经济合理。3页对非黏性土料的试验，只需作铺土厚度、压实遍数和干密度的关系曲线，据此便可得到与不同铺土厚度对应的压实遍数，根据试验结果选择现场施工的压实参数。四、土石坝、堤防填筑施工根据施工方法的不同，土石坝分为干填碾压（碾压式）、水中填土、水力冲填（包括水坠坝）等类型。堤防的施工方法与土石坝基本一致。其中，碾压式土石坝最为普遍。这里只介绍碾压土石坝的施工。（一）作业内容碾压土石坝的施工作业，包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。1．准备作业包括：“一平四通”即平整场地、通车、通水、通电、通信，修建生产生活福利、行政办公用房以及排水清基等项工作。2．基本作业包括：料场土石料开采，挖、装、运、卸以及坝面铺平、压实、质检等项作业。3．辅助作业是保证准备作业及基本作业顺利进行，创造良好工作条件的作业，包括清除施工场地及料场的覆盖层，从上坝土石料中剔除超径石块、杂物，坝面排水，层间刨毛和加水等。4．附加作业是保证坝体长期安全运行的防护及修整工作，包括坝坡修整、铺砌护面块石及铺植草皮等。（二）坝面作业坝面作业包括铺土、平土、洒水或晾晒（控制含水量）、土料压实、修整边坡、铺筑反滤层、排水体及护坡、质量检查等工序。坝面作业的特点是工作面狭窄、工序多。坝面施工应统一管理，严密组织，保证工序衔接。一般多采用流水作业组织坝面施工。4页1．坝面作业的基本要求根据施工方法、施工条件及土石料性质不同，坝面作业可以分为铺料、整平和压实三个主要工序。为了不使各工序之间相互干扰，可按流水作业进行组织。坝面作业的基本要求是：(l）将填筑坝面划分为若干工作段或工作面。工作面的划分，应尽可能平行坝轴线方向，以减少垂直坝轴线方向的交接。同时还应考虑平面尺寸适应于压实机械工作条件的需要。(2）坝面作业时，应按一定次序进行，以免发生漏压或过分重压。只有在压实合格后，才能铺填新料。2．坝面划分采用流水作业施工时，首先根据施工工序数目将坝面划分成区段，然后组织各工种的专业队依次进人所划分的区段施工。对于同一区段内，各专业队按工序依次连续施工；对专业队，则不停地轮流在各个区段完成本专业的施工工作。其优点是各施工队工作专业化，有利于技术训练和提高；同时在施工过程中保证了人、地、机械工作的连续性，既避免了人员窝工和机械闲置，又避免了施工干扰。因此在坝面作业中组织施工是十分有利的。流水作业时各施工段工作面的大小取决于各施工时段的上坝强度。而各施工时段的上坝强度，可根据施工进度计划用运输强度（松土）计算。3．铺料与整平(1）铺料宜平行坝轴线进行，铺土厚度要匀，超径不合格的料块应打碎，杂物应剔除。进人防渗体内铺料，自卸汽车卸料宜用进占法倒退铺土，使汽车始终在松土上行驶，避免在压实土层上开行，造成超压，引起剪力破坏。汽车穿越反滤层进人防渗体，容易将反滤料带人防渗体内，造成防渗土料与反滤料混杂，影响坝体质量。因此，应在坝面设专用“路口气既可防止不同土料混杂，又能防止超压产生剪切破坏，倘若万一在“路口”出现质量事故，也便于集中处理，不影响整个坝面作业。(2）按设计厚度铺料整平是保证压实质量的关键。一般采用带式运输机或自卸汽车上坝卸料，采用推土机或平土机散料平土。铺填中不应使坝面起伏不平，避免降雨积水。但平土时还应考虑排水坡度，以便排除雨水。心墙坝或斜墙坝铺筑时应向上游倾斜1％一2％的坡度；均质坝应使中部凸起，向上下游倾斜1％一2％的坡度。(3）黏性土料含水量偏低，主要应在料场加水，若需在坝面加水，应力求“少、勤、匀”，以保证压实效果。对非黏性土料，为防止运输过程脱水过量，加水工作主要在坝面进行。石碴料和砂砾料压实前应充分加水，确保压实质量。4．碾压(1）土料不同，其物理力学性质也不同，因此要求密实的作用外力也不同。黏性土料粘结力是主要的，要求压实作用外力能克服粘结力；非黏性土料（砂性土料、石碴料、砾石料）内摩擦力是主5页要的，要求压实作用外力能克服颗粒间的内摩擦力。(2）不同的压实机械设备产生的压实作用外力不同。因此，进行碾压施工要对压实机械进行选择。(3）碾压方式主要取决于碾压机械的开行方式。碾压机械的开行方式通常有：进退错距法和圈转套压法两种。进退错距法操作简便，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，其开行方式如图2F313032一3(a）所示。用这种开行方式，为避免漏压，可在碾压带的两侧先往复压够遍数后，再进行错距碾压。错距宽度b（单位：m）按下式计算：b=B/n(2F313032)式中B―碾滚净宽（m);n一设计碾压遍数。圈转套压法要求开行的工作面较大，适合于多碾滚组合碾压。其优点是生产效率较高，但碾压中转弯套压交接处重压过多，易产生超压。当转弯半径小时，容易引起土层扭曲，产生剪力破坏，在转弯的四角容易漏压，质量难以保证，其开行方式如图2F313032一3(b）所示。5．接头处理(1）在坝体填筑中，层与层之间分段接头应错开一定距离，同时分段条带应与坝轴线平行布置，各分段之间不应形成过大的高差。接坡坡比一般缓于1：3。(2）坝体填筑中，为了保护黏土心墙或黏土斜墙不致长时间暴露在大气中遭受影响，一般都采用土、砂平起的施工方法。土砂平起施工，现在采用两种方法：一是先土后砂法，即先填土料后填砂砾反滤料；另一种是先砂后土法，即先填砂砾料后填土料。无论是先砂后土法或先土后砂法，土料边仍有一定宽度未被压实合格。当采用羊脚碾与气胎碾联合作业时，土砂结合部可用气胎碾进行压实。无此条件时可采用夯实机具。在夯实土砂结合部时，宜先夯土边一侧，等合格后再夯反滤料，不得交替夯实，影响质量。(3）对于坝身与混凝土结构物（如涵管、刺墙等）的连接，靠近混凝土结构物部位不能采用大型机械压实时，可采用小型机械夯或人工夯实。填土碾压时，要注意混凝土结构物两侧均衡填料压实，以免对其产生过大的侧向压力，影响其安全。五、土方填筑质量控制施工质量检查和控制是土石坝质量和安全的重要保证，它贯穿于土石坝施工的各个环节和施工全6页过程。土石坝施工质量控制主要包括料场的质量检查和控制、坝面的质量检查和控制。（一）料场的质量检查和控制1．对土料场应经常检查所取土料的土质情况、土块大小、杂质含量和含水量等。其中含水量的检查和控制尤为重要。2．若土料的含水量偏高，一方面应改善料场的排水条件和采取防雨措施，另一方面需将含水量偏高的土料进行翻晒处理，或采取轮换掌子面的办法，使土料含水量降低到规定范围再开挖。3．当含水量偏低时，对于黏性土料应考虑在料场加水。料场加水的有效方法是采用分块筑埂，灌水浸渍，轮换取土。地形高差大也可采用喷灌机喷洒。无论哪种加水方式，均应进行现场试验。对非黏性土料可用洒水车在坝面喷洒加水，避免运输时从料场至坝上的水量损失。4．当土料含水量不均匀时，应考虑堆筑“土牛”（大土堆），使含水量均匀后再外运。（二）坝面的质量检查和控制1．在坝面作业中，应对铺土厚度、土块大小、含水量、压实后的干密度等进行检查，并提出质量控制措施。对黏性土，含水量的检测是关键，可用含水量测定仪测定。干密度的测定，黏性土一般可用体积为200一500cm3的环刀测定；砂可用体积为500cm3的环刀测定；砾质土、砂砾料、反滤料用灌水法或灌砂法测定；堆石因其空隙大，一般用灌水法测定。当砂砾料因缺乏细料而架空时，也用灌水法测定。2．根据地形、地质、坝料特性等因素，在施工特征部位和防渗体中，选定一些固定取样断面，沿坝高5一10m，取代表性试样（总数不宜少于30个）进行室内物理力学性能试宴，作为核对设计及工程管理之根据。此外，还须对坝面、坝基、削坡、坝肩接合部、与建筑物连接处以及各种土料的过渡带进行检查。对土层层间结合处是否出现光面和剪力破坏应引起足够重视，认真检查。对施工中发现的可疑问题，如上坝土料的土质、含水量不符合要求，漏压或碾压遍数不够，超压或碾压遍数过多，铺土厚度不均匀及坑洼部位等，应进行重点抽查，不合格的应进行返工。3．对于反滤层、过渡层、坝壳等非黏性土的填筑，主要应控制压实参数。在填筑排水反滤层过程中，每层在25m*25m