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1、土石坝包括碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种充分利用当地材料的坝型。依据施工方法的不同，可分：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。以碾压式土石坝最多。碾压式土石坝的施工包括准备作业、基本作业、协助作业和附加作业。准备作业：四通一平，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。协助作业：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。一、土石一、土石坝（当地材料（当地材料坝）筑）筑坝材料及其要求材料及其要求在在选坝
2、阶段段应从空从空间与与时间、质与量等方面与量等方面进行全面行全面规划。划。料料场土料的土料的储量一般要求是量一般要求是设计工程量的工程量的1.52.0倍，并要倍，并要求供求供应备用料用料场。粘性土料接受粘性土料接受钻探或坑探取探或坑探取样。砾石石类土用坑探取土用坑探取样，布孔，布孔间距距50100m。防渗料的勘探要防渗料的勘探要细致致按深度按深度查明自然含水量。明自然含水量。堆石料的勘探可以接受堆石料的勘探可以接受钻探及洞探及洞探。探。防渗料防渗料防渗性：渗透系数不大于防渗性：渗透系数不大于110-5cm/s时，一般即可，一般即可满足要足要求求。施工性：土料的自然含水量在最施工性：土料的自然含
3、水量在最优含水量旁含水量旁边，无影响，无影响压实的超径材料，的超径材料，压实后的后的坝面有面有较高的承高的承载力。力。抗剪抗剪强度，渗流度，渗流稳定性，低定性，低压缩性性坝坝壳料壳料工程工程实实践中，堆石、砂践中，堆石、砂砾砾石及石及风风化料等均可作化料等均可作为坝为坝壳料。壳料。堆石堆石:按其型式可分按其型式可分为为抛填、分抛填、分层层碾碾压压、手工干砌石、机械干、手工干砌石、机械干砌石等；砌石等；按其材料及来源可分按其材料及来源可分为为采石采石场场玄武岩、玄武岩、变质变质安山岩、砂安山岩、砂岩、岩、砾砾岩、采石岩、采石场场花花岗岗岩、片麻岩、石灰岩、冲岩、片麻岩、石灰岩、冲积积的漂卵的漂卵
4、石、石渣料等。石、石渣料等。堆石是最好的筑堆石是最好的筑坝坝材料，材料，现现广泛用于高土广泛用于高土石石坝坝的的坝坝壳料。壳料。砂砂砾砾石石:碾碾压压砂砂砾砾石石压缩压缩性低，抗剪性低，抗剪强强度高，但易冲度高，但易冲蚀蚀、易管、易管涌涌。需加。需加强强渗流限制措施。渗流限制措施。风风化料化料:属于抗属于抗压压强强度小于度小于30MPa的的软软岩岩类类，往往存在湿陷，往往存在湿陷问问题题。需。需压实压实到最大密度，填筑含水量必需大于湿陷含水量。到最大密度，填筑含水量必需大于湿陷含水量。反反滤滤料料反反滤滤料一般要料一般要满满足足坚实坚实度要求，一般接受混凝土砂石料生度要求，一般接受混凝土砂石料
5、生产产系系统统生生产产，也可由自然砂，也可由自然砂砾砾石石经筛经筛分生分生产产。二、料二、料场规划的原划的原则料料场的合理的合理规划与运用关系到划与运用关系到坝体的施工体的施工质量、工量、工期和工程投期和工程投资，而且，而且还会影响到工程的生会影响到工程的生态环境和境和国民国民经济其他部其他部门。施工前施工前应从空从空间、时间、质与与量等方面量等方面进行全面行全面规划。划。空空间规划，系指划，系指对料料场位置、高程的恰当位置、高程的恰当选择，合理，合理布置。布置。1高程上有利于重高程上有利于重车下坡，低料低用，高料高用；下坡，低料低用，高料高用；2易于解除地面水和地下水；易于解除地面水和地下水
6、；3坝的上下游、左右岸最好都的上下游、左右岸最好都选有料有料场；4近料近料场不不应因取料影响因取料影响坝的防渗的防渗稳定和上定和上坝运运输。时间规划，是要考划，是要考虑施工施工强度和度和坝体填筑部位的体填筑部位的变更，更，随季随季节及及坝前蓄水状况的前蓄水状况的变更，料更，料场的工作条件在的工作条件在变更。更。1近料先用，近料先用，远料后用；料后用；2上游易淹的料上游易淹的料场先用，下游不易淹的料先用，下游不易淹的料场后用；后用；3含水量高的料含水量高的料场旱季用，含水量低的料旱季用，含水量低的料场雨季用；雨季用；4上上坝强度高度高时用近料用近料场，低，低时用用较远的料的料场。料场质与量的规划
7、，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。主要料场，质好、量大、运距近，且有利于常年开采；备用料场通常在沉没区外，做主要料场之备用。主要料场备用料场料场体积比坝体体积大的缘由1大坝比重比料场土料比重大；2料场中的废料要挖除；3开挖、运输、填筑、削坡的损耗；4施工道路、废料占地不能开采；5施工中如遇雨天，要将填好的土料挖除。料尽其用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料是土石坝料场规划的又一重要原则，为此应增加必要的施工技术组织措施，确保碴料的充分利用。为了紧缩坝体设计断面和充分利用
8、碴料，接受人工筛分限制填料的级配。料场规划还应对主要料场和备用料场分别加以考虑。在规划料场时，实际可开采总量与坝体填筑量之比一般为：土料225；砂砾料152；水下砂砾料23；石料152；反滤料应依据筛后有效方量确定，一般不宜小于3。料场选择还应与施工总体布置结合考虑，应依据运输方式、强度来探讨运输线路的规划和装料面的布置。三、料三、料场优化的基本方法化的基本方法既有大量开挖，又有大量填筑。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弃料处理土方工程施工前应进行挖、填方的平衡计算，综合考虑土方运距最短、运程合理和各个工程项目的合理施工依次等，做好土方平衡调配
9、，削减重复挖运。同时，土方平衡调配应尽可能与施工总体规划相结合将余土一次性运输到指定弃土场。附：土石方量附：土石方量计算的基本方法算的基本方法土石方量计算的基本方法主要有平均高度法和平均断面法两种。1.平均高度法（1）四方棱柱体法四方棱柱体法，是将施工区域划分为若干个边长为a的方格网，每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值，即（2）三角棱柱体法。三角棱柱体法，是将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分成两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。(a)全挖或全填(b)有填有挖当三角形为全挖或全填时方格类别计算图形计算公式全挖(全填)半挖半填三挖一填(三填一挖)注：表中a
10、为方格边长，b、c为计算图形相应的两个边长；h1、h2、h3、h4分别为方格各角点的施工高度；h为各计算图形相应的挖方或填方的施工高度总和，用绝对值代入；V为挖方或填方的体积(m3)。三个角挖(或填)当三角形有填有挖时，则其零线将三角形分成两部分，底面为三角形的锥体：底面为四边形的楔体：简化计算：2.平均断面法平均断面法，可按近似公式和较精确的公式进行计算。平均断面法（1）近似计算：（2）较精确计算：式中 V土方体积(m3)；F1,F2两端的断面面积(m2)F0L/2处的断面面积(m2)。附：场地平整1.场地设计标高H0的确定场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计
11、的依据。合理地确定场地的设计标高，对削减土方量和加速工程进度均具有重要的意义。当场地设计标高为H0时，填挖方基本平衡，可将土方移挖作填，就地处理；当设计标高为H1时，填方大大超过挖方，则须要从场外大量取土回填；当设计标高为H2时，挖方大大超过填方，则须要向场外大量弃土。场地不同设计标高的比较 如场地设计标高无其他特殊要求时，则可依据填挖土方量平衡的原则加以确定，即场地内土方的确定体积在平整前和平整后相等。其步骤如下：因此，在确定场地设计标高时，应结合现场的具体条件反复进行技术经济比较，选择其中一个最优的方案。其原则是：（1）应满足生产工艺和运输的要求；（2）充分利用地形，分区或分台阶布置，分别
12、确定不同的设计标高；（3）使挖填平衡，土方量最少；（4）要有确定泄水坡度(2)，使能满足排水要求；（5）要考虑最高洪水位的影响。（1）在地形图上将施工区域划分成边长为1050m的若干个方格网。（2）确定各小方格角点的高程，其方法：可用水准仪测量；或依据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得；H13251.70。场地设计标高计算图（3）按填挖方平衡确定设计标高H04自然地面与设计标高平面的交线（零线）a）地形图上划分方格；b）设计标高示意图 1等高线；2自然地面；3设计标高平面；场地设计标高计算简图 式中：H0场地设计标高的初步计算值（m）；a方格边长（m）；N方格个数；H11H22任一方格的
13、四个角点的标高。因为场地平整前后，土方量相等从上图可知，H11系一个方格的角点标高，H12和H21均系两个方格公共角点，它们分别在上式中要加一次、二次、四次。因此，上式干脆可改写成下列形式(1)土的可松性影响。由于土具有可松性，一般填土会有多余，需相应地提高设计标高。(2)场内挖方和填方的影响。由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方，以及从经济观点动身，将部分挖方就近弃于场外，将部分填方就近取土于场外等，均会引起挖填土方量的变更。必要时亦需调整设计标高。(3)泄水坡度的影响。当按调整后的同一设计标高H0进行场地平整时，则整个地表面均处于同一水平面；但事实上由于排水的要求，场地表面需有
14、确定的泄水坡度。因此，还得依据场地泄水坡度的要求(单面泄水或双面泄水)，计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高。2.场地设计标高H0的调整原支配所得的场地设计标高H0仅为一理论值，事实上，还需考虑以下因素进行调整。例例题某建筑场地地形图和方格网(边长a=20.0m)布置如图所示。土壤为二类土，场地地面泄水坡度，。试确定场地设计标高(不考虑土的可松性影响，余土加宽边坡)，计算各方格挖、填土方工程量。解：解：(1)计算算场地地设计标高高(2)依据泄水坡度依据泄水坡度计算各方格角点的算各方格角点的设计标高高以以场地中心点地中心点(几何中心几何中心o)为，由式得各角点，由式得各角点设计标高高为：
15、其余各角点其余各角点设计标高均可求出。高均可求出。(3)计算各角点的施工高度得各角点的施工高度(以“+”为填方，“-”为挖方)：各角点施工高度。(4)确定“零线”，即挖、填方的分界线确定零点的位置，将相邻边线上的零点相连，即为“零线”。如1-5线上：，即零点距角点1的距离为0.67m。(5)计算各方格土方工程量(以“+”为填方，“-”为挖方)全填或全挖方格：(+)(+)(+)(-)三填一挖或三挖一填方格，由式(2.13)：(+)(-)(-)(+)(+)(-)将计算出的各方格土方工程量按挖、填方分别相加，得场地土方工程量总计：挖方：503.92m3填方：504.26m3挖方、填方基本平衡。一、土
16、石料的开采与加工一、土石料的开采与加工料料场开采前的准开采前的准备工作：划定料工作：划定料场范范围；分期分区清理；分期分区清理覆盖覆盖层；设置排水系置排水系统；修建施工道路；修建；修建施工道路；修建协助助设施。施。1土料的开采土料的开采土料开采一般有立采和平采两种。土料开采一般有立采和平采两种。立面开采方法适用于土立面开采方法适用于土层较厚，自然含水量接近填筑含厚，自然含水量接近填筑含水量，土料水量，土料层次次较多，各多，各层土土质差异差异较大大时。平面开采方法适用于土平面开采方法适用于土层较薄，土料薄，土料层次少且相次少且相对均均质、自然含水量偏高需翻晒减水的状况下，宜接受。自然含水量偏高需
17、翻晒减水的状况下，宜接受。规划中划中应将料将料场划分成数区，划分成数区，进行流水作行流水作业。2土料加工包括：调整土料含水量、掺合、超径料处理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。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：接受采砂船和索铲开采。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。开采方法一般接受深孔梯段爆破，特定目的运用洞室爆破。4超径处理超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破
18、法和机械裂开法两种。浅孔爆破法：指接受手持式风动凿岩机对超径石进行钻孔爆破。机械裂开法：指接受风动和振冲破石、锤裂开超径块石，也可利用吊车起吊重锤，利用重锤自由下落裂开超径块石。二、挖运机械二、挖运机械（一）挖掘机械单斗式挖掘机多斗式挖掘机（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。（三）运输机械自卸汽车带式运输机加长臂反铲式挖土机三、土石料开挖运三、土石料开挖运输方案方案土石料的开挖运土石料的开挖运输，是保，是保证土石料上土石料上坝强度的重要度的重要环节。开挖运开挖运输方案主要依据方案主要依据坝体体结构布置特点、构布置特点、坝料性料性质、填筑填筑强度、料度、料场
19、特性、运距特性、运距远近、可供近、可供选择的机械的机械设备型号等多种因素，型号等多种因素，综合分析比合分析比较确定。确定。坝料的开挖运料的开挖运输方案很多，但无方案很多，但无论接受何种方案，都接受何种方案，都应结合工程施工的具体条件，合工程施工的具体条件，提高机械利用率；削提高机械利用率；削减减坝料的料的转运次数；各种运次数；各种坝料料铺筑方法及筑方法及设备应尽量尽量一一样，削减，削减协助助设施；充分利用地形条件，施；充分利用地形条件，统筹筹规划划和布置。和布置。三、土石料开挖运三、土石料开挖运输方案方案（1）正向铲开挖，自卸汽车运输上坝（2）正向铲开挖，带式运输机运输上坝（3）斗轮式挖掘机开
20、挖，带式运输机运输，转自卸汽车上坝（4）采砂船开挖，有轨机车运输，转带式运输机（或自卸汽车）上坝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。一、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卸料、铺料、洒水、压实、质检等工作。坝面作业，工作面狭窄，工种多，工序多，机械设备多，施工时需有妥当的施工组织规划。为避开坝面施工中的干扰，延误施工进度，土石坝坝面作业宜接受流水作业施工。分段流水作分段流水作业程序程序（依据工序数（依据工序数n对坝面分段，工段数面分段，工段数m，），）1.工段数与工序数的关系工段数与工序数的关系m=n，工段数与工序数相等，人、机、地不，工段数与工序数
21、相等，人、机、地不闲；mn，工段数大于工序数，人、机不，工段数大于工序数，人、机不闲，地，地闲；mn，工段数小于工序数，人、机，工段数小于工序数，人、机闲，地不，地不闲，流水作，流水作业不能正常不能正常进行。行。2拟定流水作定流水作业程序程序拟定工序数目定工序数目n拟定流水作定流水作业单位位时间t（h）：）：t=T/nT一个班内有效工作一个班内有效工作时间，h/班；班；n工序数；工序数；同一工段各工序循同一工段各工序循环一次所用的班数，一般一次所用的班数，一般11.5。计算工作段面算工作段面积=qt/hTq坝体填筑相体填筑相应高程的松土上高程的松土上坝m3/班班；h每每层铺松土厚度；松土厚度；
22、计算工段数目算工段数目m=S/S坝体相体相应高程的填筑面高程的填筑面积m3卸料和铺料通常接受自卸汽车、胶带机卸料，由推土机平铺成要求的厚度。主要有进占法，后退法，综合法。二结合部位施工坝基结合面，与岸坡及砼，坝体纵横向接坡及接缝1坝基结合面对于基础部位的填土，一般用薄层、轻碾的方法，不允许用重型夯或重型碾。不同地基的处理：粘性土、砾质土坝基，应将其表层含水量调整至施工含水量上限范围，用于防渗土料相同的碾压参数压实，然后刨毛深35cm，再铺土压实。非粘性土地基应先压实，再铺第一层土料，含水量为施工含水量的上限，接受轻型机械碾压，压实表面密度可略低于设计要求。岩基，应先把局部凹凸不平的岩石修整，封
23、闭岩基表面节理、裂缝。若岩基干燥可适当洒水并运用含水量略高的土料，岩基凹陷处应用人工填土夯实。无论何种坝基，当填筑厚度达2m后才可运用重型机械。2与岸坡及砼建筑物结合面填土前，先将结合面的污物冲洗，清除松动岩石，在结合面上洒水潮湿，边涂刷一层厚约5cm的浓粘土浆或浓水泥粘土浆或水泥砂浆，边涂刷边铺土边碾压；防渗体与岸坡结合处，宽度1.52.0m范围内或边角处不得运用羊角碾、夯板等重型机械，并保证坝体碾压搭接宽度1m以上；混凝土齿墙或坝下埋管两侧及顶部0.5m范围内填土，必需用小型机具压实；岸坡、混凝土与砾质土、掺合土结合处，应填12m宽塑性较高而透水性低的土料，避开干脆与粗料接触。3.坝体纵横
24、向接坡及接缝防渗体及均质坝的横向接坡不应陡于1:3，高差不超过15m。均质坝的纵向接缝宜接受不同高度的斜坡和平台相间形式，坡度及平台宽度依据施工，并满足稳定要求，平台高度不大于15m。坝体接坡面可用推土机自下而上削坡，适当保留爱护层。坝体施工临时设置的接缝因高差较小，时间短，没有稳定问题，通常高差不超过铺土厚12倍为宜，分缝在高程上应适当错开。三反滤层、垫层料、过渡料施工削坡法、档板法及土、砂松坡接触平起法。1先土后砂法：此法易排水；因填土料无侧限，接缝处不便压实。当反滤料上坝强度赶不上土料填筑时，可用此法。2先砂后土法：此法填土料时有反滤料作侧限，便于限制防渗土体边线，接缝处土料便于压实，宜
25、优先用此法。四、压实机械和压实方法不同压实机械依据产生的压实作用不同，分为碾压、夯击、振动1.压实机械羊角碾；振动碾；气胎碾；夯板2.压实机械的选择（1）与压实土料的物理力学性质相适应（2）能满足设计压实标准（3）满足施工强度要求（4）设备类型、规格与工作面大小、压实部位相适应（5）施工队伍现有装备和施工阅历等3压实方法（图4-9）进退错距法：碾压长度一般40100m，错距简洁保证，获得广泛接受。转圈套压法：要求工作面积较大适用于均质坝，生产效率高，碾压区两端简洁过压，四角漏压严峻。4推断压实效果质检及现场压实作业状态分析，现场压实作业状态分析：羊足碾在碾压过程中，只要土料不发生侧移和被踢翻松
26、，就应以较高的速度碾压，直到经几次碾压后，一般滚筒提高到离土面23cm，表明土料压实；若不出现“升起”现象，表明土料未被压实，其缘由可能是接触应力过大而产生了剪力破坏或土料含水量过高。气胎碾压时可依据轮胎的陷入程度作大体的推断，轮胎一点也没有陷入土中表示含水量过低；过分陷入表示含水量过高或碾重过大。五、土石料五、土石料压实标准及准及质量限制量限制1.土石料的土石料的压实特性特性与土石料的性与土石料的性质、颗粒粒组成状况、成状况、级配特点、含水量及配特点、含水量及压实能有关能有关粘性土与非粘性土差粘性土与非粘性土差别很大很大粘性土的最粘性土的最优含水量含水量（图4-19）2.土石料的土石料的压实
27、标准准土料土料压实越好，物理力学性能指越好，物理力学性能指标越高，越高，坝体填筑体填筑质量就越量就越有保有保证。但土料的。但土料的过分分压实会会产生剪力破坏又提高了生剪力破坏又提高了压实费用。用。（1）粘性土料：）粘性土料：压实标准的指准的指标为干容重干容重 d和含水量。和含水量。（2）非粘性土：）非粘性土：压实标准的指准的指标为相相对密度密度D，对于填方，于填方，一一级建筑物可取建筑物可取0.70.75，二，二级建筑物可取建筑物可取0.650.7。（3）堆石体或石渣可用孔隙率作）堆石体或石渣可用孔隙率作为压实指指标3质量限制量限制（1）料）料场的的质量量检验和限制：土和限制：土质状况、土状况
28、、土块大小、大小、杂质含量、含水量含量、含水量应符合符合规定，其中含水量尤定，其中含水量尤为重要。重要。（2）坝面的面的质量量检验和限制：和限制：铺土厚度、填土土厚度、填土块度、含水度、含水量大小、量大小、压实后的干容重，后的干容重，对粘性土含水量是关粘性土含水量是关键，对砂土砂土干容重是关干容重是关键。土石坝填筑施工工程概况：坝体基础为懦弱淤泥，厚度在48m之间，若在其上干脆进行土石坝施工，基础沉降周期特别长，无法满足工期要求；若对淤泥进行开挖处理，则工程量特别巨大，工程造价不经济，所以设计对基础作施打塑料排水板处理（排水板梅花型排列，间距为1m）以穿透淤泥层为准，通过塑料排水板的滤水作用加快淤泥排水、堆载，尽快固结，以满足坝体承载力及工期要求。坝体土石碾压坝，坝长202.5m，坝顶宽为6m，坝外坡为1:2，坡面填混合反滤层后干砌块石护坡护面；内坡为1:1.5，坡面填混合反滤层后，铺设土工膜一层，膜面覆土。塑料排水共有12670根；板底插入砂垫层、板顶作碎石垫层，以利横向排水，垫层厚度50cm。基础开挖土工布铺设砂垫层施工塑料排水板施工（1）塑料排水板施工（2）碎石垫层施工筑坝第四节面板堆石坝施工第五节土石坝施工质量限制第六节土石坝的冬雨季施工