水电工程管理与实务:土石坝施工
土石坝施工:
1.根据施工方法的不同,土石坝分为分层干填碾压(碾压式)、水中填土、水力冲填(包括水坠坝)和定向爆破修筑等类型。其中,碾压式土石坝最为普遍。
2.压实机械:压实机械分为静压碾压、振动碾压、夯击三种基本类型。其中静压碾压设备有羊脚碾、气胎碾等;夯击设备有夯板等。
(1)静压碾压的作用力是静压力,其大小不随作用时间而变化。
(2)夯击的作用力为瞬时动力,有瞬时脉冲作用,其大小随时间和落高而变化。
(3)振动的作用力为周期性的重复动力,其大小随时间呈周期性变化,振动周期的长短,随振动频率的大小而变化。与静压碾压相比,具有重量轻,体积小,碾压遍数少,深度大,效率高的优点。
3.土料填筑标准:
(1)黏性土的填筑标准:以压实度和最优含水率作为设计控制指标。设计最大干密度应以击实最大干密度乘以压实度求得。1级、2级坝和高坝的压实度应为98%~100%,3级中低坝及3级以下的中坝压实度应为9 6%~98%。设计地震烈度为8度、9度的地区,宜取上述规定的大值。
(2)非黏性土的填筑标准:砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标。砂砾石的相对密度不应低于0.75,砂的相对密度不应低于0.7,反滤料宜为0.7。
4.压实参数的确定:
(1)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)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。
(3)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。
(4)对非黏性土料的试验,不考虑含水量,只需作铺土厚度、压实遍数和干密度r,d的关系曲线。
5.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。准备作业:包括“四通一平”通车、通水、通电、通信、平整场地)、修建生产、生活福利、行政办公用房以及排水清基等项工作。
基本作业:包括料场土石料开采,挖、装、运、卸以及坝面作业等。
辅助作业:辅助作业是保证准备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,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: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。
6.坝体填筑中的街接头处理:
(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l: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、砂平起填筑,采用两种施工方法:一种是先土后砂法,即先填土料后填砂砾反滤料;另一种是先砂后土法,即先填砂砾反滤料后填土料。
(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。相关土石类与混凝土的链接均采用类似的方法和思路。
7.土石坝的施工质量控制:包括料场的质量检查和控制、坝面的质量检查和控制。
(1)料场的质量检查和控制:
a.对所取土质情况、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。简单办法是“手检”,即手握土料能成团,手指搓可成碎块,则含水量合适。或用用含水量测定仪测定,即插即读。
b.若土料的含水量偏高,则应改善料场的排水条件和采取防雨措施,翻晒处理,轮换掌子面或者机械烘干法进行处理。
c.当含水量偏低时,对于黏性土料应考虑在料场加水。方法:分块筑畦埂,灌水浸渍,轮换取土和喷灌机喷洒,但都应进行现场检验。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。
d.含水量不均匀时,堆筑“土牛”(大土堆)。
e.经常检查石质、风化程度、石料级配大小及形状等是否满足上坝要求。
(2)坝面的质量检查和控制:
a.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。干密度的测定,黏性土一般可用体积为200~500cm 3的环刀取样测定;砂可用体积为500cm 3的环刀取样测定;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。
b.选定固定取样断面,沿坝高5~10m,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验,作为核对设计及工程管理之根据。
c.非黏性土的填筑,主要应控制压实参数:25m×25m,1~2个;50m,不得少于4个。
挖运的方案选择(技术、经济分析比较):挖掘机的产出量÷汽车运载量=斗数(取2~5为宜)
方案设计(施工强度计算、施工机械数量计算、主导机械数量验算):配置中,由于挖掘机为主导机械且台班费高于汽车,所以应出现车等机而避免出现机等车的现象。则车的运载能力要略大于机得生产能力。结合实际案例和相关知识掌握。

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