土石建筑物施工

1、第9章 土石建筑物施工第一節(jié) 土的工程性質(zhì)在水利工程的土方施工中，根據(jù)其開(kāi)挖難度，將土方分為四級(jí)，如表9-1。表9-1 一般工程土類分級(jí)表土質(zhì)級(jí)別土質(zhì)名稱自然濕密度(g/cm3)外形特征開(kāi)挖方法沙土、種植土1.651.75 疏松、粘著力差或易透水，略有粘性 用鍬或略加腳踩開(kāi)挖壤土、淤泥、含壤種植土1.751.85 開(kāi)挖時(shí)能成塊，并易打碎 用鍬需用腳踩開(kāi)挖粘土、干燥黃土、干淤泥、含少量礫石粘土1.801.95 粘手、看不出砂?；蚋捎?用鎬、三齒耙開(kāi)挖或用鍬需用力加腳踩開(kāi)挖堅(jiān)硬粘土、礫質(zhì)粘土、含卵石粘土1.902.10 土壤結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，將土分裂后成塊狀或含粘粒、礫石較多 用鎬、三齒耙開(kāi)挖土的工程性質(zhì)

2、對(duì)土方工程的施工方法及工程進(jìn)度影響很大。主要的工程性質(zhì)有：密度、含水量、滲透性、可松性等。土的可松性指自然狀態(tài)的土在挖掘后變松散的性質(zhì)。土方工程中有自然方、松方、壓實(shí)方等幾種計(jì)量方法，其換算關(guān)系如表9-2。表9-2 土石方的松實(shí)系數(shù)項(xiàng)目自然方松方實(shí)方土方11.330.85石方11.531.31砂11.070.94混合料11.190.88注：本表摘自水利建筑工程預(yù)算定額(水利部文件2002116號(hào))第二節(jié) 土方工程量計(jì)算 一、場(chǎng)地平整土方量計(jì)算場(chǎng)地平整就是將施工現(xiàn)場(chǎng)平整為滿足施工布置要求的一塊施工場(chǎng)地。場(chǎng)地平整前，應(yīng)確定場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高，計(jì)算挖、填土方工程量，進(jìn)行挖、填方的平衡調(diào)配。場(chǎng)地平整土方量

3、的計(jì)算，一般采用方格網(wǎng)法，計(jì)算步驟如下： (1)在地形圖上將需要平整的施工場(chǎng)地劃分成邊長(zhǎng)為1040m的方格網(wǎng)； (2)計(jì)算各方格角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高； (3)確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高，并根據(jù)泄水坡度要求計(jì)算各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高； (4)確定各方格角點(diǎn)的挖填高度； (5)確定零線，即挖、填方的分界線； (6)計(jì)算各方格內(nèi)挖、填土方量和場(chǎng)地邊坡土方量，最后求得整個(gè)場(chǎng)地挖、填總方量。 二、基坑、基槽土方量計(jì)算 1基坑的土方量可近似按擬柱體體積公式計(jì)算(如圖9-1) V(A14A。A2)H/6 (9-1)式中H基坑深度(m)；A、A基坑上、下底面積(m2)；A 基坑深H/2處的面積(m2)。圖9-1 2基槽是一

4、狹長(zhǎng)溝槽，其土方量計(jì)算可沿其長(zhǎng)度方向分段進(jìn)行，然后相加求得總方量。 當(dāng)基槽某段內(nèi)橫截面尺寸不變時(shí)，其土方量即為該段橫截面的面積乘以該段基槽長(zhǎng)度；當(dāng)某段內(nèi)橫截面的尺寸、形狀有變化時(shí)，仍可按式(9-1)計(jì)算該段土方量。三、堤壩填筑工程量計(jì)算 堤壩工程為狹長(zhǎng)形，工程量一般采用斷面法計(jì)算，即每隔一定長(zhǎng)度(形狀變化較小時(shí)取大值，反之取小值)取一斷面，每一段的方量用兩端的斷面面積的平均值乘以段長(zhǎng)即可，各段方量之和即為總方量。第三節(jié) 土方工程施工工藝一、土方開(kāi)挖1.推土機(jī) 推土機(jī)是一種挖運(yùn)綜合作業(yè)機(jī)械。是在拖拉機(jī)上裝上推土鏟刀而成(圖9-2)。按推土板的操作方式不同，可分為索式和液壓式兩種。索式推土機(jī)的鏟刀

5、是借刀具自重切入土中，切土深度較??；液壓推土機(jī)能強(qiáng)制切土，推土板的切土角度可以調(diào)整，切土深度較大。因此，液壓推土機(jī)是目前工程中常用的一種推土機(jī)。推土機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)方便，所需作業(yè)面小，功率大，能爬30°左右的緩坡。適用于施工場(chǎng)地清理和平整，開(kāi)挖深度不超過(guò)1.5m的基坑以及溝槽的回填土，堆筑高度在1.5m以內(nèi)的路基、堤壩等。在推土機(jī)后面安裝松土裝置，可破松硬土和凍土，還可牽引無(wú)動(dòng)力的土方機(jī)械 (如拖式鏟運(yùn)機(jī)、羊腳碾等)進(jìn)行其它土方作業(yè)。推土機(jī)的推運(yùn)距離宜在100m以內(nèi)，當(dāng)推運(yùn)距離在3060m時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益最好。圖9-2提高推土機(jī)生產(chǎn)效率的方法： (1)下坡推土。借推土機(jī)自重，增

6、大鏟刀的切土深度和運(yùn)土數(shù)量，以提高推土能力和縮短運(yùn)土?xí)r間。一般可提高效率3040%。 (2)并列推土。對(duì)于大面積土方工程，可用23臺(tái)推土機(jī)并列推土。推土?xí)r，兩鏟刀相距1530cm，以減少土的側(cè)向散失，倒車(chē)時(shí)，分別按先后順序退回。平均運(yùn)距不超過(guò)5075m時(shí)，效率最高。 (3)溝槽推土。當(dāng)運(yùn)距較遠(yuǎn)，挖土層較厚時(shí)，利用前次推土形成的槽推土，可大大減少土方散失，從而提高效率。此外，還可在推土板兩側(cè)附加側(cè)板，增大推土板前的推土體積以提高推土效率。2鏟運(yùn)機(jī)按行走機(jī)構(gòu)不同，鏟運(yùn)機(jī)有拖式和自行式兩種。拖式鏟運(yùn)機(jī)由拖拉機(jī)牽引，工作時(shí)靠拖拉機(jī)上的操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。根據(jù)操作機(jī)構(gòu)不同，拖式鏟運(yùn)機(jī)又分索式和液壓式兩種。

7、自行式鏟運(yùn)機(jī)的行駛和工作都靠本身的動(dòng)力設(shè)備，不需要其它機(jī)械的牽引和操作，如圖9-3。圖9-3鏟運(yùn)機(jī)能獨(dú)立完成鏟土、運(yùn)土、卸土和平土作業(yè)，對(duì)行駛道路要求低，操作靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)方便，生產(chǎn)效率高。鏟運(yùn)機(jī)適用于大面積場(chǎng)地平整，開(kāi)挖大型基坑、溝槽以及填筑路基、堤壩等，最適合開(kāi)挖含水量不大于27%的松土和普通土，不適合在礫石層和沼澤區(qū)工作。當(dāng)鏟運(yùn)較堅(jiān)硬的土壤時(shí)，宜先用推土機(jī)翻松0.20.4m，以減少機(jī)械磨損，提高效率。常用鏟運(yùn)機(jī)的鏟斗容量為1.56m3。拖式鏟運(yùn)機(jī)的運(yùn)距以不超過(guò)800m為宜，當(dāng)運(yùn)距在300m左右時(shí)效率最高；自行式鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為8001500m。3裝載機(jī)裝載機(jī)是一種高效的挖運(yùn)綜合作業(yè)機(jī)械。主要

8、用途是鏟取散粒材料并裝上車(chē)輛，可用于裝運(yùn)、挖掘、平整場(chǎng)地和牽引車(chē)輛等，更換工作裝置后，可用于抓舉或起重等作業(yè)(圖9-4)，因此在工程中被廣泛應(yīng)用。圖9-4裝載機(jī)按行走裝置分為輪胎式和履帶式；按卸料方式分為前卸式、后卸式和回轉(zhuǎn)式三種；按載重量分為小型(1t)、輕型(13t)、中型(48t)、重型(10t)四種。目前使用最多的是四輪驅(qū)動(dòng)鉸接轉(zhuǎn)向的輪式裝載機(jī)，其鏟斗多為前卸式，有的兼可側(cè)卸。4單斗挖掘機(jī)單斗挖掘機(jī)是一種循環(huán)作業(yè)的施工機(jī)械，在土石方工程施工中最常見(jiàn)。按其行走機(jī)構(gòu)的不同，可分為履帶式和輪胎時(shí)；按其傳動(dòng)方式不同，分機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種；按工作裝置不同分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟等(圖9-5

9、)。圖9-5(1) 正鏟挖掘機(jī)。如圖9-6，正鏟挖掘機(jī)由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、提升索等主要部分組成。圖9-6 圖9-7為正鏟工作過(guò)程示意圖。每一工作循環(huán)包括挖掘、回轉(zhuǎn)、卸料、返回四個(gè)過(guò)程。挖掘時(shí)先將土斗放到工作面底部()的位置，然后將鏟斗自下而上提升，同時(shí)向前推壓斗桿，在工作面上形成一弧形挖掘帶(、)；鏟斗裝滿后，將鏟斗后退，離開(kāi)工作面()；回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)上部機(jī)構(gòu)至運(yùn)輸車(chē)輛處，打開(kāi)斗門(mén)，將土卸出(、)；此后再回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)，進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)。圖9-7 正鏟挖掘機(jī)施工時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：為了操作安全，使用時(shí)應(yīng)將最大挖掘高度、最大挖掘半徑值減少510%；在挖掘粘土?xí)r，工作面高度宜小于最大挖土半徑時(shí)的挖掘高度

10、，以防止出現(xiàn)土體倒懸現(xiàn)象；為了發(fā)揮挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率，工作面高度應(yīng)不低于挖掘一次即可裝滿鏟斗的高度。挖掘機(jī)的工作面稱為掌子面，正鏟挖掘機(jī)主要用于停機(jī)面以上的掌子開(kāi)挖。根據(jù)掌子面布置的不同，正鏟挖掘機(jī)有不同的作業(yè)方式，如圖9-8所示。圖9-8正向挖土，側(cè)向卸土如圖9-8(a)：挖掘機(jī)沿前進(jìn)方向挖土，運(yùn)輸工具停在側(cè)面裝土(可停在停機(jī)面或高于停機(jī)面上)。這種挖掘運(yùn)輸方式在挖掘機(jī)卸土?xí)r，動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角度很小，卸料時(shí)間較短，挖運(yùn)效率較高，施工中應(yīng)盡量布置成這種施工方式。正向挖土，后方卸土如圖9-8(b)：挖掘機(jī)沿前進(jìn)方向挖土，運(yùn)輸工具停在它的后面裝土。卸土?xí)r挖掘機(jī)動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角度大，運(yùn)輸車(chē)輛需倒退對(duì)位，運(yùn)輸不方便

11、，生產(chǎn)效率低。適用于開(kāi)挖深度大施工場(chǎng)地狹小的場(chǎng)合。 ()反向鏟斗式挖掘機(jī)反鏟挖掘機(jī)為液壓操作方式，適用于停機(jī)面以下土方開(kāi)挖。挖土?xí)r后退向下，強(qiáng)制切土，挖掘力比正鏟挖掘機(jī)小，主要用于小型基坑、基槽和管溝開(kāi)挖。反鏟挖土?xí)r，可用自卸汽車(chē)配合運(yùn)土，也可直接棄土于坑槽附近。反鏟挖掘機(jī)工作方式分為以下兩種：溝端開(kāi)挖，如圖9-9()：挖掘機(jī)停在基坑端部，后退挖土，汽車(chē)停在兩側(cè)裝土。溝側(cè)開(kāi)挖，如圖9-9(b)：挖掘機(jī)停在基坑的一側(cè)移動(dòng)挖土，可用汽車(chē)配合運(yùn)土，也可將土棄于土堆。由于挖掘機(jī)與挖土方向垂直，挖掘機(jī)穩(wěn)定性較差，而且挖土的深度和寬度均較小，故這種開(kāi)挖方法只是在無(wú)法采用溝端開(kāi)挖或不需將棄土運(yùn)走時(shí)采用。圖9

12、-9(3)單斗挖掘機(jī)生產(chǎn)效率的計(jì)算 挖掘機(jī)的生產(chǎn)率是指在單位時(shí)間內(nèi)從掌子中挖取并卸入土堆或車(chē)箱的土方量。影響挖掘機(jī)生產(chǎn)率的主要因素有：土壤性質(zhì)、掌子的高度、旋轉(zhuǎn)角度、工作時(shí)間的利用程度、運(yùn)輸車(chē)輛的大小、司機(jī)的操作水平和挖掘機(jī)的技術(shù)狀況等。根據(jù)具體施工條件分析上述因素后，單斗挖掘機(jī)生產(chǎn)率可按下式計(jì)算，即 P=60nqK充K修K時(shí)K延/K松 (m3/h，自然方) (92)其中K修1/(0.4K土+0.6)式中 n設(shè)計(jì)每分鐘循環(huán)次數(shù)，3600/T，T為挖掘機(jī)一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間(s)；q鏟斗平裝容量，即鏟斗的幾何容積，；K充鏟斗充盈系數(shù)，與土質(zhì)有關(guān)，一般取0.801.10；K修工作循環(huán)時(shí)間修正系數(shù)；K土

13、土壤級(jí)別修正系數(shù),可采用1.01.2；轉(zhuǎn)角修正系數(shù)，轉(zhuǎn)角90。時(shí)取1.0，100135。時(shí)取1.081.37；K時(shí)時(shí)間利用系數(shù)，取0.80.9；K延聯(lián)合工作系數(shù)，卸入棄土堆時(shí)取1.0，卸入車(chē)箱時(shí)取0.9；K松土壤的可松性系數(shù)。 提高挖掘機(jī)生產(chǎn)效率的措施：合理布置掌子面，縮短挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間；合理配套挖運(yùn)設(shè)備；規(guī)范施工方法和步驟，提高機(jī)械設(shè)備操作水平，加強(qiáng)施工管理，提高時(shí)間利用系數(shù)；加強(qiáng)機(jī)械維修保養(yǎng)，保證機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)。二、土方運(yùn)輸 土方運(yùn)輸機(jī)械可分為：有軌運(yùn)輸、無(wú)軌運(yùn)輸和皮帶機(jī)運(yùn)輸。1有軌運(yùn)輸 (1)標(biāo)準(zhǔn)軌運(yùn)輸(軌距1435mm) 工程量一般不少于30萬(wàn)m3，運(yùn)距不少于1km，坡度不宜大于2.

14、5%，轉(zhuǎn)彎半徑不小于200m。 (2)窄軌運(yùn)輸 軌距有1000 mm、762 mm、610mm三種。窄軌運(yùn)輸設(shè)備簡(jiǎn)單，線路要求比準(zhǔn)軌低，能量消耗少，在工程中得到廣泛使用。 有軌運(yùn)輸路基施工較難，效率較低，除窄軌運(yùn)輸有時(shí)用于隧洞出碴外，一般較少采用。2無(wú)軌運(yùn)輸 (1)自卸汽車(chē)運(yùn)輸 機(jī)動(dòng)靈活，運(yùn)輸線路布置受地形影響小，但運(yùn)輸效率易受氣候條件的影響，燃料消耗多，維修費(fèi)用高。自卸汽車(chē)運(yùn)輸，運(yùn)距一般不宜小于300m，重車(chē)上坡最大允許坡度為810%，轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于20m。(2)拖拉機(jī)運(yùn)輸 拖拉機(jī)運(yùn)輸是用拖拉機(jī)拖帶拖車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。根據(jù)行走裝置不同，拖拉機(jī)分為履帶式和輪胎式兩種。履帶式拖拉機(jī)牽引力大，對(duì)道路要

15、求低，但行駛速度慢，適用于運(yùn)距短、道路不良的情況。輪式拖拉機(jī)對(duì)道路的要求與自卸汽車(chē)相同，適用于道路良好，運(yùn)距較大的情況。3皮帶機(jī)運(yùn)輸皮帶機(jī)是一種連續(xù)式的運(yùn)輸設(shè)備。與車(chē)輛運(yùn)輸相比，皮帶機(jī)具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；負(fù)荷均勻，動(dòng)力裝置的功率小，能耗低；連續(xù)運(yùn)輸，生產(chǎn)效率高。如圖9-10。圖9-10 三、土方壓實(shí) (一)壓實(shí)理論 填筑于土壩或土堤上的土方，通過(guò)對(duì)其壓實(shí)，可以達(dá)到以下目的：提高土體密度，提高土方承載能力；加大土壩或土堤坡角，減小填方斷面面積，減少工程量，從而減少工程投資，加快工程進(jìn)度；提高土方防滲性能，提高土壩或土堤的滲透穩(wěn)定性。 土壩或土堤填方的穩(wěn)定

16、性主要取決于土料的內(nèi)摩擦力和凝聚力。土料的內(nèi)摩擦力、凝聚力和防滲性能都隨填土的密實(shí)程度的增大而提高。例如某種砂壤土的干密度為1.4 g/cm3壓實(shí)提高到1.7 g/cm3，其抗壓強(qiáng)度可提高4倍，滲透系數(shù)將降低為原來(lái)的1/2000。 土體是三相體，即由固相的土粒、液相的水和氣相的空氣所組成。通常土粒和水是不會(huì)被壓縮的，土料壓實(shí)的實(shí)質(zhì)是將水包裹的土粒擠壓填充到土粒間的空隙里，排走空氣占有的空間，使土料的空隙率減少，密實(shí)度提高。所以，土料壓實(shí)的過(guò)程實(shí)際上就是在外力作用下土料的三相重新組合的過(guò)程。試驗(yàn)表明，粘性土的主要壓實(shí)阻力是土體內(nèi)的凝聚力。在鋪土厚度不變的條件下，粘性土的壓實(shí)效果(即干密度)隨含水

17、量的增大而增大，當(dāng)含水量增大到某一臨界值時(shí)，干密度達(dá)到最大，如此時(shí)進(jìn)一步增加土體含水量，干密度反而減小，此臨界含水量值稱為土體的最優(yōu)含水量，即相同壓實(shí)功能時(shí)壓實(shí)效果最大的含水量。當(dāng)土料中的含水量超過(guò)最優(yōu)含水量后，土體中的空隙體積逐步被水填充，此時(shí)作用在土體上的外荷，有一部分作用在水上，因此即使壓實(shí)功能增加，但由于水的反作用抵消了一部分外荷，被壓實(shí)土體的體積變化卻很小，而呈此伏彼起的狀態(tài)，土體的壓實(shí)效果反而降低。對(duì)于非粘性土，壓實(shí)的主要阻力是顆粒間的摩擦力。由于土料顆粒較粗，單位土體的表面積比粘性土小得多，土體的空隙率小，可壓縮性小，土體含水量對(duì)壓實(shí)效果的影響也小， 在外力及自重的作用下能迅速排

18、水固結(jié)。粘性土顆粒細(xì)，孔隙率大，可壓縮性也大，由于其透水性較差，所以排水固結(jié)速度慢，難以迅速壓實(shí)。此外，土體顆粒級(jí)配的均勻性對(duì)壓實(shí)效果也有影響。顆粒級(jí)配不均勻的砂礫料，較級(jí)配均勻的砂土易于壓實(shí)。(二)壓實(shí)方法 土料的物理力學(xué)性能不同，壓實(shí)時(shí)要克服的壓實(shí)阻力也不同。粘性土的壓實(shí)主要是克服土體內(nèi)的凝聚力，非粘性土的壓實(shí)主要是克服顆粒間的摩擦力。壓實(shí)機(jī)械作用于土體上的外力有靜壓碾壓、震動(dòng)碾壓和夯擊三種，如圖9-11。靜壓碾壓：作用在土體上的外荷不隨時(shí)間而變化，如圖9-11(a)所示。夯擊：作用在土體上的外力是瞬間沖擊力，其大小隨時(shí)間而變化，如圖9-11(b)所示。震動(dòng)碾壓：作用在土體上的外力隨時(shí)間作

19、周期性的變化，如圖9-11(c)所示。圖9-11(三)壓實(shí)機(jī)械常用的壓實(shí)機(jī)械如圖9-12。圖9-12 1平碾平碾的構(gòu)造如圖9-12(a) 所示。鋼鐵空心滾筒側(cè)面設(shè)有加載孔，加載大小根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定。平碾碾壓質(zhì)量差，效率低，較少采用。 2肋碾肋碾的構(gòu)造如圖9-12(b) 所示。一般采用鋼筋混凝土預(yù)制。肋碾單位面積壓力較平碾大，壓實(shí)效果比平碾好，用于粘性土的碾壓。 3羊腳碾羊腳碾的構(gòu)造如圖9-12(c) 所示。其碾壓滾筒表面設(shè)有交錯(cuò)排列的羊腳。鋼鐵空心滾筒側(cè)面設(shè)有加載孔，加載大小根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定。羊腳碾的羊腳插入土中，不僅使羊腳底部的土體受到壓實(shí)，而且使其側(cè)向土體受到擠壓，從而達(dá)到均勻壓實(shí)的效果。

20、碾筒滾動(dòng)時(shí)，表層土體被翻松，有利于上下層間結(jié)合。但對(duì)于非粘性土，由于插入土體中的羊腳使無(wú)粘性顆粒產(chǎn)生向上和側(cè)向移動(dòng)，會(huì)低壓實(shí)效果，所以羊腳碾不適于非粘性土的壓實(shí)。4氣胎碾 氣胎碾是一種拖式碾壓機(jī)械，分單軸和雙軸兩種。圖9-12(d)所示是單軸氣胎碾。單軸氣胎碾的主要構(gòu)造是由裝載荷載的金屬車(chē)箱和裝在軸上的46個(gè)充氣輪胎組成。碾壓時(shí)在金屬車(chē)廂內(nèi)加載同時(shí)將氣胎充氣至設(shè)計(jì)壓力。為避免氣胎損壞，停工時(shí)用千斤頂將金屬車(chē)箱頂起，并把胎內(nèi)的氣放出一些。 氣胎碾在壓實(shí)土料時(shí)，充氣輪胎隨土體的變形而發(fā)生變形。開(kāi)始時(shí)，土體很松，輪胎的變形小，土體的壓縮變形大。隨著土體壓實(shí)密度的增大，氣胎的變形也相應(yīng)增大，氣胎與土體

21、的接觸面積也增大，始終能保持較均勻的壓實(shí)效果。另外，還可通過(guò)調(diào)整氣胎內(nèi)壓，來(lái)控制作用于土體上的最大應(yīng)力不致超過(guò)土料的極限抗壓強(qiáng)度。增加輪胎上的荷重后，由于輪胎的變形調(diào)節(jié)，壓實(shí)面積也相應(yīng)增加，所以平均壓實(shí)應(yīng)力的變化并不大。因此，氣胎的荷重可以增加到很大的數(shù)值。而對(duì)于平碾和羊腳碾，由于碾滾是剛性的，不能適應(yīng)土壤的變形，當(dāng)荷載過(guò)大就會(huì)使碾滾的接觸應(yīng)力超過(guò)土壤的極限抗壓強(qiáng)度，而使土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞。 氣胎碾既適宜于壓實(shí)粘性土，又適宜于壓實(shí)非粘性土，適用條件好，壓實(shí)效率高，是一種十分有效的壓實(shí)機(jī)械。5震動(dòng)碾 震動(dòng)碾一種振動(dòng)和碾壓相結(jié)合的壓實(shí)機(jī)械，如圖9-12(e)所示。它是由柴油機(jī)帶動(dòng)與機(jī)身相連的軸旋轉(zhuǎn)，

22、使裝在軸上的偏心塊產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，迫使碾滾產(chǎn)生高頻震動(dòng)。震動(dòng)功能以壓力波的形式傳遞到土體內(nèi)。非粘性土料在震動(dòng)作用下，內(nèi)摩擦力迅速降低，同時(shí)由于顆粒不均勻，震動(dòng)過(guò)程中粗顆粒質(zhì)量大、慣性力大，細(xì)顆粒質(zhì)量小、慣性力小。粗細(xì)顆粒由于慣性力的差異而產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，細(xì)顆粒填入粗顆粒間的空隙，使土體密實(shí)。而對(duì)于粘性土，由于土粒比較均勻，在震動(dòng)作用下，不能取得像非粘性土那樣的壓實(shí)效果。以上碾壓機(jī)械碾壓實(shí)土料的方法有兩種：圈轉(zhuǎn)套壓法和進(jìn)退錯(cuò)距法，如圖9-13(a)、圖9-13(b)。圈轉(zhuǎn)套壓法：碾壓機(jī)械從填方一側(cè)開(kāi)始，轉(zhuǎn)彎后沿壓實(shí)區(qū)域中心線另一側(cè)返回，逐圈錯(cuò)距，以螺旋形線路移動(dòng)進(jìn)行壓時(shí)。這種方法適用于碾壓工作面大，多臺(tái)

23、碾具同時(shí)碾壓，生產(chǎn)效率高。但轉(zhuǎn)彎處重復(fù)碾壓過(guò)多，容易引起超壓剪切破壞，轉(zhuǎn)角處易漏壓，難以保證工程質(zhì)量。進(jìn)退錯(cuò)距法：碾壓機(jī)械沿直線錯(cuò)距進(jìn)行往復(fù)碾壓。這種方法操作簡(jiǎn)單，容易控制碾壓參數(shù)，便于組織分段流水作業(yè)，漏壓重壓少，有利于保證壓實(shí)質(zhì)量。此法適用于工作面狹窄的情況。圖9-136蛙夯夯擊機(jī)械是利用沖擊作用來(lái)壓實(shí)土方，具有單位壓力大、作用時(shí)間短的特點(diǎn)，既可用來(lái)壓實(shí)粘性土，也可用來(lái)壓實(shí)非粘性土，如圖9-12(f)所示。蛙夯由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心塊旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下帶動(dòng)夯頭上下跳動(dòng)而夯擊土層。夯擊作業(yè)時(shí)各夯之間要套壓，如圖9-13(c)所示。一般用于施工場(chǎng)地狹窄、碾壓機(jī)械難以施工的部位。(四)壓實(shí)機(jī)械的選

24、擇 選擇壓實(shí)機(jī)械主要考慮以下原則。 (1)適應(yīng)筑壩材料的特性。粘性土應(yīng)優(yōu)先選用氣胎碾、羊腳碾；礫質(zhì)土宜用氣胎碾、夯板；堆石與含有特大粒徑(大于500mm)的砂卵石宜用震動(dòng)碾。 (2)應(yīng)與土料含水量、原狀土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和設(shè)計(jì)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。對(duì)含水量高于最優(yōu)含水量12%的土料，宜用氣胎碾壓實(shí)；當(dāng)重粘土的含水量低于最優(yōu)含水量，原狀土天然密度高并接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，宜用重型羊腳碾、夯板；當(dāng)含水量很高且要求的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)低時(shí)，粘性土也可選用輕型的肋型碾、平碾。 (3)應(yīng)與施工強(qiáng)度大小、工作面寬窄和施工季節(jié)相適應(yīng)。氣胎碾、震動(dòng)碾適用于生產(chǎn)強(qiáng)度要求高和搶時(shí)間的雨季作業(yè)；夯擊機(jī)械宜用于壩體與岸坡或剛性建筑物的接觸帶、邊角

25、和溝槽等狹窄地帶。冬季作業(yè)選擇大功率、高效能的機(jī)械。(五)壓實(shí)參數(shù)與壓實(shí)試驗(yàn)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 土方工程以設(shè)計(jì)干密度作為壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制填方質(zhì)量。2壓實(shí)參數(shù)的確定 當(dāng)初步選擇了壓實(shí)機(jī)械類型后，還應(yīng)進(jìn)一步確定機(jī)械所能達(dá)到的、具有最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的各種壓實(shí)參數(shù)。為了使土料達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)效果，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最佳，要求在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)，以確定碾重、鋪土厚度、壓實(shí)遍數(shù)及土料的最優(yōu)含水量等。3碾壓試驗(yàn) 碾壓試驗(yàn)方法步驟如下：(1)選擇一60×6m2的條形試驗(yàn)區(qū)，如圖9-14 所示。將此條帶分為15m長(zhǎng)的4等分，各段含水量依次為1、2、3、4，控制其誤差不超過(guò)1%。對(duì)粘性土，試驗(yàn)含水量可定為：14%

26、；22%；3；42%（為土料的塑限）。 (2)每段沿長(zhǎng)邊等分為4塊，每塊規(guī)定其碾壓遍數(shù)分別為n1、n2、n3、n4。(3)試驗(yàn)時(shí)，每一小塊內(nèi)取9個(gè)試樣為一組，分別測(cè)定其含水量和干密度，根據(jù)整個(gè)試驗(yàn)區(qū)一次試驗(yàn)的結(jié)果，作出同一鋪土厚度情況下不同壓實(shí)遍數(shù)的壓實(shí)效果曲線，如圖9-15所示。(4)改變鋪土厚度，重復(fù)上述步驟。(5)根據(jù)鋪土厚度的不同，分別作出各不同鋪土厚度情況下的最優(yōu)含水量、最大干密度與壓實(shí)遍數(shù)的關(guān)系曲線，如圖9-16所示。圖9-14圖9-15(6)根據(jù)設(shè)計(jì)干密度d，從圖9-16上分別查出不同鋪土厚度時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓實(shí)遍數(shù)n1、n2、n3，分別計(jì)算h1/ n1、h2/ n2、h3/ n3 (

27、即單位壓實(shí)遍數(shù)的壓實(shí)厚度)，以單位壓實(shí)遍數(shù)下壓實(shí)厚度最大者所對(duì)應(yīng)的壓實(shí)參數(shù)作為最終施工參數(shù)。 對(duì)于非粘性土，由于壓實(shí)效果與含水量的關(guān)系不顯著，所以只需作土料壓實(shí)的鋪土厚度、壓實(shí)遍數(shù)和干密度的關(guān)系曲線即可，如圖9-17所示。確定合理的鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)時(shí)，用設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)干密度查圖9-17便可得到與不同鋪土厚度相對(duì)應(yīng)的壓實(shí)遍數(shù)，然后仍以單位壓實(shí)遍數(shù)下鋪土厚度最大者所對(duì)應(yīng)的壓實(shí)參數(shù)作為最終施工參數(shù)。圖9-16圖9-17第四節(jié) 土石壩施工 按施工方法的不同，土石壩分為填筑碾壓、水力沖填、水中倒土和定向爆破等類型。目前仍以填筑碾壓式為最多。 碾壓式土石壩施工，包括準(zhǔn)備作業(yè)(如平整場(chǎng)地，修筑道路，架設(shè)水

28、、電線路，修建臨時(shí)用房，清基、排水等)；基本作業(yè)(如土石料開(kāi)挖、裝運(yùn)、鋪卸、壓實(shí)等)以及為基本作業(yè)提供保證條件的輔助作業(yè)(如清除料場(chǎng)的覆蓋層、清除雜物、壩面排水、刨毛及加水等)和保證建筑物安全運(yùn)行而進(jìn)行的附加作業(yè)(如修整壩坡、鋪砌塊石、種植草皮等)。 由于土石壩施工一般不允許壩頂過(guò)水，在河道截流后，必須保證在一個(gè)枯水期內(nèi)將大壩修筑到攔洪高程以上。因此，除了應(yīng)合理確定導(dǎo)流方案以外，還需周密研究料場(chǎng)的規(guī)劃使用，采取有效的施工組織措施，確保上壩強(qiáng)度，使大壩在一個(gè)枯水期內(nèi)達(dá)到攔洪高程。 一、料場(chǎng)規(guī)劃 土石壩用料量很大，在壩型選擇階段應(yīng)對(duì)土石料場(chǎng)全面調(diào)查，在施工前還應(yīng)結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)料場(chǎng)作進(jìn)一步勘探

29、、規(guī)劃和選擇。料場(chǎng)的規(guī)劃包括空間、時(shí)間和質(zhì)量等方面的全面規(guī)劃。 空間規(guī)劃，是指對(duì)料場(chǎng)的空間位置、高程進(jìn)行恰當(dāng)選擇，合理布置。土石料場(chǎng)應(yīng)盡可能靠近大壩，并有利于重車(chē)下坡。壩的上下游、左右岸最好都有料場(chǎng)，以利于各個(gè)方向同時(shí)向大壩供料，保證壩體均衡上升。用料時(shí)，原則上低料低用、高料高用，以減少垂直運(yùn)輸。 時(shí)間規(guī)劃，是指料場(chǎng)的選擇要考慮施工強(qiáng)度、季節(jié)和壩前水位的變化。在用料規(guī)劃上力求做到近料和上游易淹的料場(chǎng)先用，遠(yuǎn)料和下游不易淹的料場(chǎng)后用；含水量高的料場(chǎng)旱季用，含水量低的料場(chǎng)雨季用。上壩強(qiáng)度高時(shí)充分利用運(yùn)距近、開(kāi)采條件好的料場(chǎng)，上壩強(qiáng)度低時(shí)用運(yùn)距遠(yuǎn)的料場(chǎng)，以平衡運(yùn)輸任務(wù)。在料場(chǎng)使用計(jì)劃中，還應(yīng)保留一部

30、分近料場(chǎng)供合攏段填筑和攔洪度汛施工高峰時(shí)使用。料場(chǎng)質(zhì)與量的規(guī)劃，是指對(duì)料場(chǎng)的質(zhì)量和儲(chǔ)料量進(jìn)行合理規(guī)劃。在選擇規(guī)劃和使用料場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)料場(chǎng)的地質(zhì)成因、產(chǎn)狀、埋深、儲(chǔ)量以及各種物理力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行全面勘探試驗(yàn)。 料場(chǎng)規(guī)劃時(shí)還應(yīng)考慮主要料場(chǎng)和備用料場(chǎng)。主要料場(chǎng)，是指質(zhì)量好、儲(chǔ)量大、運(yùn)距近的料場(chǎng)，且可常年開(kāi)采；備用料場(chǎng)，是指在淹沒(méi)范圍以外，當(dāng)主要料場(chǎng)被淹沒(méi)或因庫(kù)水位抬高而導(dǎo)致土料過(guò)濕或其他原因不能使用時(shí)，在備用料場(chǎng)取料，保證壩體填筑的正常進(jìn)行。應(yīng)考慮到開(kāi)采自然方與上壩壓實(shí)方的差異，雜物和不合格土料的剔除，開(kāi)挖、運(yùn)輸、填筑、削坡、施工道路和廢料占地不能開(kāi)采以及其他可能產(chǎn)生的損耗。 此外，為了降低工程成本，

31、提高經(jīng)濟(jì)效益，料場(chǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮利用永久水工建筑物和臨時(shí)建筑物的開(kāi)挖料作為大壩填筑用料。如建筑物的基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)間與上壩填筑時(shí)間不相吻合時(shí)，則應(yīng)考慮安排必要的堆料場(chǎng)地儲(chǔ)備開(kāi)挖料。 二、土料的開(kāi)挖與運(yùn)輸 1挖運(yùn)配套方案 常用土石料挖運(yùn)配套方案有以下幾種： (1)人工開(kāi)挖，手推膠輪車(chē)和架子車(chē)運(yùn)輸。一般手推車(chē)載重量100200kg，架子車(chē)載重量300500kg，運(yùn)距不宜大于1km，坡度不宜大于2%。如坡度較陡可采用拉坡機(jī)或轉(zhuǎn)皮帶機(jī)運(yùn)輸。拉坡機(jī)拉車(chē)上坡坡度不宜陡于1：31：5，爬高不宜大于30m。 (2)挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車(chē)、拖拉機(jī)運(yùn)輸。適宜運(yùn)距25km，雙線路寬55.5m，轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于50m，坡度

32、不宜大于10%。挖運(yùn)方案選擇，應(yīng)根據(jù)工程量大小、上壩強(qiáng)度高低、運(yùn)距遠(yuǎn)近和可供選擇的機(jī)械型號(hào)、規(guī)格等因素，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。 2挖運(yùn)機(jī)械配套計(jì)算 ()挖運(yùn)強(qiáng)度的確定)上壩強(qiáng)度d：?jiǎn)挝粫r(shí)間填筑到壩面上的土方量，按壩面壓實(shí)成品方計(jì)。d(壓實(shí)方，3/d) (93)式中 V某時(shí)段內(nèi)填筑到壩面上的土方量，3；ka壩體沉陷影響系數(shù)，取1.031.05； k施工不均衡系數(shù)，取1.21.3； k1壩面土料損失系數(shù)，取0.90.95； T某時(shí)段內(nèi)的有效施工天數(shù)，等于計(jì)算時(shí)段內(nèi)的總天數(shù)減去法定節(jié)假日天數(shù)和因雨停工的天數(shù)。 2)運(yùn)輸強(qiáng)度T：為滿足上壩強(qiáng)度要求，單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)運(yùn)輸?shù)綁蚊嫔系耐练搅?，按運(yùn)輸松方計(jì)。

33、 T(松方，3) (9-4)其中 c式中 c壓實(shí)影響系數(shù)； 1-土料運(yùn)輸損失系數(shù)，取0.950.99； d、y分別為壩面土料設(shè)計(jì)干密度和土料運(yùn)輸松散干密度。3)開(kāi)挖強(qiáng)度C：為了滿足壩面土方填筑要求的，料場(chǎng)土料開(kāi)挖應(yīng)達(dá)到的強(qiáng)度。 C(自然方，m3/d) (9-5)其中 kc式中 n料場(chǎng)土料自然干密度；k3料場(chǎng)土料開(kāi)挖損失系數(shù)，隨土料性質(zhì)和開(kāi)挖方式而異，取0.920.97。 其他符號(hào)意義同前。(2)挖運(yùn)設(shè)備數(shù)量的確定1)挖掘機(jī)需要量Nc的計(jì)算 Nc (9-6)式中 Nc挖掘機(jī)需要量，臺(tái)； Pc挖掘機(jī)的生產(chǎn)率，m3/(d.臺(tái))。2)與一臺(tái)挖掘機(jī)配套的自卸汽車(chē)數(shù)Na的計(jì)算 合理的配套應(yīng)滿足：當(dāng)?shù)谝惠v汽

34、車(chē)裝滿后離開(kāi)挖掘機(jī)到再次回到挖掘地點(diǎn)所消耗的時(shí)間，應(yīng)該等于剩下的(Na)輛汽車(chē)在裝車(chē)地點(diǎn)所消耗的時(shí)間。即(Na)(t裝+t位)(t重+t卸+t空)則 Na (9-7) (9-8) (9-9)式中 Na與一臺(tái)挖掘機(jī)配套的自卸汽車(chē)臺(tái)數(shù)；自卸汽車(chē)一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間； 裝裝車(chē)時(shí)間； 重重車(chē)開(kāi)行時(shí)間； 卸卸車(chē)時(shí)間； 空空車(chē)返回時(shí)間； 位空車(chē)就位時(shí)間； 挖挖掘機(jī)一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間； 裝車(chē)時(shí)間延誤系數(shù)； 裝車(chē)斗數(shù)； 自卸汽車(chē)載重量，t； 料料場(chǎng)土料自然密度，t/m3； 挖掘機(jī)斗容量，m3； H鏟斗充盈系數(shù)； s土料的可松性系數(shù)。為了充分發(fā)揮挖掘機(jī)和自卸汽車(chē)的生產(chǎn)效率，合理的裝車(chē)斗數(shù)m應(yīng)為35斗。三、清基與壩基處

35、理 清基就是把壩基范圍內(nèi)的所有草皮、樹(shù)木、墳?zāi)?、亂石、淤泥、有機(jī)質(zhì)含量大于2%的表土、自然密度小于1.48 g/cm3的細(xì)砂和極細(xì)砂清除掉，清除深度一般為0.30.8m。對(duì)勘探坑，應(yīng)把坑內(nèi)積水與雜物全部清除，并用筑壩土料分層回填夯實(shí)。 土壩壩體與兩岸岸坡的結(jié)合部位是土壩施工的薄弱環(huán)節(jié)，處理不好會(huì)引起繞壩滲流和壩體裂縫。因此，岸坡與塑性心墻、斜墻或均質(zhì)土壩的結(jié)合部位均應(yīng)清至不透水層。對(duì)于巖石岸坡，清理坡度不應(yīng)陡于1：0.75，并應(yīng)挖成坡面，不得削成臺(tái)階和反坡，也不能有突出的變坡點(diǎn)；在回填前應(yīng)涂35mm厚的粘土漿，以利結(jié)合。如有局部反坡而削坡方量又較大時(shí)，可采用混凝土或砌石補(bǔ)坡處理。對(duì)于粘土或濕陷

36、性黃土岸坡，清理坡度不應(yīng)陡于1：1.5。岸坡與壩體的非防滲體的結(jié)合部位，清理坡度不得陡于岸坡土在飽水狀態(tài)下的穩(wěn)定坡度，并不得有反坡。 對(duì)于河床基礎(chǔ)，當(dāng)覆蓋層較淺時(shí)，一般采用截水墻(槽)處理。截水墻(槽)施工受地下水的影響較大，因此必須注意解決不同施工深度的排水問(wèn)題，特別注意防止軟弱地基的邊坡受地下水影響引起的塌坡。對(duì)于施工區(qū)內(nèi)的裂隙水或泉眼，在回填前必須認(rèn)真處理。 對(duì)于截水墻(槽)，施工前必須對(duì)其建基面進(jìn)行處理，清除基面上已松動(dòng)的巖塊、石渣等，并用水沖洗干凈。壩體土方回填工作應(yīng)在地基處理和混凝土截水槍澆筑完畢并達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行，回填時(shí)只能用小型機(jī)具。截水墻兩側(cè)的填土，應(yīng)保持均衡上升，避免因受

37、力不均而引起截水墻斷裂。只有當(dāng)回填土高出截水墻頂部0.5m后，才允許用羊腳碾壓實(shí)。四、壩體填筑與壓實(shí) 1壩面作業(yè)施工組織 基坑開(kāi)挖和地基處理結(jié)束后即可進(jìn)行壩體填筑。壩體土方填筑的特點(diǎn)是：作業(yè)面狹窄、工種多、工序多、機(jī)械設(shè)備多，施工干擾大，若組織不好將導(dǎo)致窩工，影響工程進(jìn)度和施工質(zhì)量。壩面作業(yè)包括鋪土、平土、灑水或晾曬(控制含水量)、壓實(shí)和質(zhì)量檢查等。為了避免施工干擾、充分發(fā)揮各不同工序施工機(jī)械的生產(chǎn)效率，一般采用流水作業(yè)法組織壩面施工。 采用流水作業(yè)法組織施工時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)施工工序?qū)蚊鎰澐殖扇舾蓞^(qū)段，然后組織各工種專業(yè)施工隊(duì)依次進(jìn)入所劃分的區(qū)段施工。于是，各專業(yè)施工隊(duì)按工序依次連續(xù)在同一施工

38、區(qū)段施工；對(duì)各專業(yè)施工隊(duì)而言，則不停地輪流在各個(gè)施工區(qū)段完成本專業(yè)的施工工作。其結(jié)果是完成不同工序的施工機(jī)械均由相應(yīng)的專業(yè)施工隊(duì)來(lái)操作，實(shí)現(xiàn)了施工專業(yè)化，有利于工人操作熟練程度的提高；同時(shí)在施工過(guò)程中保證了人、機(jī)、地三不閑，避免了施工干擾，有利于壩面作業(yè)連續(xù)、均衡地進(jìn)行。由于壩面作業(yè)面積的大小隨高程而變化，因此，施工技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常根據(jù)作業(yè)面積變化的情況，采取有效措施，合理地組織壩面流水作業(yè)。2壩面鋪土壓實(shí)鋪土宜沿壩軸線方向進(jìn)行，厚度要均勻，超徑土塊應(yīng)打碎，石塊應(yīng)剔除。在防滲體上用自卸汽車(chē)鋪土?xí)r，宜用進(jìn)占法倒退鋪土，使汽車(chē)在松土上行駛，以免在壓實(shí)的土層上開(kāi)行而產(chǎn)生超壓剪切破壞。在壩面上每隔406

39、0m應(yīng)設(shè)置專用道口，以免汽車(chē)因穿越反濾層將反濾料帶入防滲體內(nèi)，造成土料與反濾料混淆，影響壩體質(zhì)量。 按要求厚度鋪土平土，是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。用自卸汽車(chē)運(yùn)料上壩，由于卸料集中，應(yīng)采用推土機(jī)平土。具體操作時(shí)可采用“算方上料、定點(diǎn)卸料、隨卸隨平、鋪平把關(guān)、插桿檢查”的措施，鋪填中不應(yīng)使壩面起伏不平，避免降雨積水。塑性心墻壩或斜墻壩壩面鋪筑時(shí)應(yīng)向上游傾斜1%2%；均質(zhì)壩應(yīng)使壩面中部凸起，并分別向上下游傾斜1%2%的坡度，以便排除降水。 塑性心墻壩或斜墻壩的施工，土料與反濾料可采用平起施工法。根據(jù)其先后順序，又分為先土后砂法和先砂后土法。 先土后砂法是先填壓三層土料再鋪一層反濾料，并將反濾料與土料整平

40、，然后對(duì)土砂邊沿部分進(jìn)行壓實(shí)，如圖9-18(a)所示。由于土料表面高于反濾料，土料的卸、散、平、壓都是在無(wú)側(cè)限的情況下進(jìn)行的，很容易形成超坡。在采用羊角碾壓實(shí)時(shí)，要預(yù)留3050cm的松土邊，應(yīng)避免因土料伸入反濾層而加大清理工作。這種施工方法，在遇連續(xù)晴天時(shí)，土料上升較快，反濾料往往供不應(yīng)求，必須注意克服。 先砂后土法是先在反濾料的控制邊線內(nèi)用反濾料堆筑一小堤，如圖9-18(b)所示。為了便于土料收坡，保證反濾料的寬度，每填一層土料，隨即用反濾料補(bǔ)齊土料收坡留下的三角體，并進(jìn)行人工搗實(shí)，以利于土砂邊線的控制。由于土料在有側(cè)限的情況下壓實(shí)，松土邊很少，僅2030cm，故采用較多。圖9-18 無(wú)論是

41、先砂后土法還是先土后砂法，土料邊沿仍有一定寬度未壓實(shí)合格，所以需要每填筑三層土料后用夯實(shí)機(jī)具夯實(shí)一次土砂的結(jié)合部位，夯實(shí)時(shí)宜先夯土邊一側(cè)，合格后再夯反濾料一側(cè)，切忌交替夯實(shí)，以免影響質(zhì)量。例如某水庫(kù)，鋪筑粘土心墻與反濾料時(shí)采用先砂后土法施工。自卸汽車(chē)將混合料和砂子先后卸在壩面當(dāng)前施工位置，人工(灑白灰線控制堆筑范圍)將反濾料整理成0.50.6m高的小堤，然后填筑23層土料，使土料與反濾料齊平，再用振動(dòng)碾將反濾料碾壓8遍。為了解決土砂結(jié)合部位土料干密度偏小的問(wèn)題，在施工中采取了以下措施：用羊角碾碾壓土料時(shí)，要求拖拉機(jī)履帶緊沿砂堤開(kāi)行，但不允許壓上砂堤；在正常情況下，靠砂帶第一層土料有1015cm

42、寬干密度不夠，第二層有1025cm寬干密度不夠，施工中要求用人工挖除這些密度不夠的土料，并移砂鋪填；碾壓反濾料時(shí)應(yīng)超過(guò)砂界至少0.5m寬，取得了較好的效果。 在塑性心墻壩施工時(shí)，應(yīng)注意心墻與壩殼的均衡上升，如心墻上升太快，易干裂而影響質(zhì)量；若壩殼上升太快，則會(huì)造成施工困難。塑性斜墻壩施工，應(yīng)待壩殼填筑到一定高度甚至達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，再填筑斜墻土料，盡量使壩殼沉陷在防滲體施工前發(fā)生，從而避免防滲體在施工后出現(xiàn)裂縫。對(duì)于已筑好的斜墻，應(yīng)立即在上游面鋪好保護(hù)層，以防干裂。 當(dāng)粘性土含水量偏低或偏高，可進(jìn)行灑水或晾曬。灑水或晾曬工作主要在料場(chǎng)進(jìn)行。如必須在壩面灑水，為使水分能盡快分布到填筑土層中，可在鋪

43、土前灑1/3的水，其余2/3在鋪好后再灑。灑水后應(yīng)停歇一段時(shí)間，使水分在土層中均勻分布后再進(jìn)行碾壓。土料的壓實(shí)是壩面施工中最重要的工作之一，壓實(shí)參數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。碾壓可按進(jìn)退錯(cuò)距法或圈轉(zhuǎn)套壓法進(jìn)行，碾壓方向必須與壩軸線平行，相鄰兩次碾壓必須有一定的重疊寬度。對(duì)因汽車(chē)上壩或壓實(shí)機(jī)具壓實(shí)后的土料表層形成的光面，必須進(jìn)行刨毛處理，一般要求刨毛深度為45cm。 五、土方工程冬雨季施工 (一)土方工程冬季施工 在寒冷地區(qū)的冬季，氣溫常在零度以下，由于土料凍結(jié)，給土方工程施工帶來(lái)很大的困難。水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ 33889）規(guī)定：當(dāng)日平均氣溫低于0時(shí)，粘性土應(yīng)按低溫季節(jié)施工；當(dāng)日平均氣溫

44、低于10時(shí)，一般不宜填筑土料，否則應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。土方工程冬季施工的中心環(huán)節(jié)是防止土料的凍結(jié)。通?？梢圆捎靡韵氯矫娴拇胧?防凍 (1)降低土料含水量。在入冬前，采用明溝截、排地表水或降低地下水位，使砂礫料的含水量降低到最低限度；對(duì)粘性土將其含水量降低到塑限的90%以下，并在施工中不再加水。 (2)降低土料凍結(jié)溫度。在填土中加入一定量的食鹽，降低土料凍結(jié)溫度。 (3)加大施工強(qiáng)度，保證填土連續(xù)作業(yè)。采用嚴(yán)密的施工組織，嚴(yán)格控制各工序的施工速度，使土料在運(yùn)輸和填筑過(guò)程中的熱量損失最小，下層土料未凍結(jié)前被新土迅速覆蓋，以利于上下層間的良好結(jié)合。發(fā)現(xiàn)凍土應(yīng)及時(shí)清除。2保溫 (1)覆蓋隔熱材料。

45、對(duì)開(kāi)挖面積不大的料場(chǎng)，可覆蓋樹(shù)枝、樹(shù)葉、干草、鋸末等保溫材料。 (2)覆蓋積雪。積雪是天然的隔熱保溫材料，覆蓋一定厚度的積雪可以達(dá)到一定的保溫效果。 (3)冰層保溫。采取一定措施，在開(kāi)挖土料表面形成1015cm厚度冰層，利用冰層下的空氣隔熱對(duì)土料進(jìn)行保溫。 (4)松土保溫。在寒潮到來(lái)前，對(duì)將要開(kāi)采的料場(chǎng)表層土料翻松、擊碎，并平整至535cm厚，利用松土內(nèi)的空氣隔熱保溫。 一般來(lái)講，開(kāi)采土料溫度不低于510，壓實(shí)溫度不低于2，便能保證土料的壓實(shí)效果。3加熱當(dāng)氣溫低、風(fēng)速過(guò)大，一般保溫措施不能滿足要求時(shí)，則采用加熱和保溫相結(jié)合的暖棚作業(yè)，在棚內(nèi)用蒸汽或火爐升溫。蒸汽可以用暖氣管或暖氣包放熱。暖棚作

46、業(yè)費(fèi)用高，只有在冬季較長(zhǎng)，工期很緊，質(zhì)量要求很高，工作面狹長(zhǎng)的情況下使用。(二)土方工程雨季施工 在多雨的地區(qū)進(jìn)行土方工程施工，特別是粘性土，常因含水量過(guò)大而影響施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。因此，規(guī)范要求：土料施工盡可能安排在少雨季節(jié)，若在雨季或多雨地區(qū)施工，應(yīng)選用合適的土料和施工方法，并采取可靠的防雨措施。雨季作業(yè)通常采取以下措施：(1)改進(jìn)粘性土特性，使之適應(yīng)雨季作業(yè)。在土料中摻入一定比例的砂礫料或巖石碎屑，濾出土料中的水分，降低土料含水量。(2)合理安排施工，改進(jìn)施工方法。對(duì)含水量高的料場(chǎng)，采用推土機(jī)平層松土取料，以利于降低含水量；晴天多采土，加以翻曬，堆成土堆，并將土堆表面壓實(shí)抹光，以利排水，

47、形成儲(chǔ)備土料的臨時(shí)土庫(kù)，即所謂“土?！保怀浞掷脷庀箢A(yù)報(bào)，晴天安排粘土施工，雨天安排非粘性土施工。(3)增加防雨措施，保證更多有效工作日。對(duì)作業(yè)面不大的土方填筑工程，雨季施工可以采用搭建防雨棚的方法，避免雨天停工；或在雨天到來(lái)時(shí)，用帆布或塑料薄膜加以覆蓋；當(dāng)雨量不大，降雨歷時(shí)不長(zhǎng)，可在降雨前迅速撤離施工機(jī)械，然后用平碾或震動(dòng)碾將土料表面壓成光面，并使其表面向一側(cè)傾斜，以利排水。六、土壩施工質(zhì)量控制 1料場(chǎng)的質(zhì)量檢查和控制對(duì)土料場(chǎng)應(yīng)經(jīng)常檢查所取土料的土質(zhì)情況、土塊大小、含水量和雜質(zhì)含量是否符合上壩要求。尤其要注意對(duì)粘性土含水量的檢查和控制。若含水量偏高，一方面應(yīng)加強(qiáng)改善料場(chǎng)的排水條件和采取有效防

48、范措施，另一方面應(yīng)將含水量高的土料進(jìn)行翻曬，或采取輪換掌子面的辦法，使土料的含水量降低到規(guī)定的范圍再開(kāi)挖。當(dāng)土料含水量不均勻時(shí)，應(yīng)考慮堆筑“土?！?，使含水量均勻后再外運(yùn)。當(dāng)含水量偏低時(shí)，應(yīng)考慮在料場(chǎng)加水，以提高含水量。 對(duì)石料場(chǎng)要經(jīng)常檢查石質(zhì)、風(fēng)化程度、石料大小及形狀等是否符合上壩要求。如發(fā)現(xiàn)不合格，應(yīng)查明原因，并及時(shí)處理。2壩面的質(zhì)量檢查和控制 在土料填筑過(guò)程中，應(yīng)對(duì)鋪土厚度、填土塊度、含水量、壓實(shí)后的干密度等進(jìn)行檢查，并提出質(zhì)量控制措施。對(duì)粘性土含水量可采用“手檢”法，即手握土料能成團(tuán)，手搓可成碎塊，則含水量合格，準(zhǔn)確檢測(cè)應(yīng)用含水量測(cè)定儀測(cè)定。取樣所測(cè)定的干密度試驗(yàn)結(jié)果，其合格率應(yīng)不小于9

49、0%,不合格干密度不得低于設(shè)計(jì)值的98%，且不能集中出現(xiàn)。粘性土和砂土的密度可用體積為500cm3的環(huán)刀測(cè)定；礫質(zhì)土、砂礫料、反濾料可用灌水法或灌砂法測(cè)定。對(duì)防滲體應(yīng)選定若干固定斷面取樣檢查，沿壩高510m取一次樣，取代表性試樣總數(shù)不應(yīng)少于30個(gè)，在室內(nèi)進(jìn)行物理力學(xué)性能試驗(yàn)。對(duì)工程特征部位，如壩頂、壩基、削坡處、壩肩結(jié)合部位、與剛性建筑物連接處、各種土料的過(guò)渡地帶等均應(yīng)取樣進(jìn)行檢查。 對(duì)于反濾層、過(guò)渡層、壩殼等非粘性土的填筑，除按要求取樣外，主要應(yīng)控制壓實(shí)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)糾正。在填筑排水反濾層時(shí)，每層在25 m×25m范圍內(nèi)取樣12個(gè)；對(duì)于條形反濾層，每隔50m設(shè)一取樣斷面，每個(gè)

50、取樣斷面每層取樣品不得少于4個(gè)，且應(yīng)均勻分布在斷面的不同部位；對(duì)于鋪筑厚度、是否混有雜物、填筑質(zhì)量等應(yīng)進(jìn)行全面檢查。反濾料和過(guò)渡料的級(jí)配應(yīng)在篩分現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，如不合要求，應(yīng)重新篩選。對(duì)堆石體主要應(yīng)檢查上壩塊石的質(zhì)量、風(fēng)化程度、石塊的重量、尺寸、形狀，堆筑過(guò)程中有無(wú)離析架空現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)于堆石的級(jí)配、空隙率大小，應(yīng)分層分段取樣，檢查是否符合設(shè)計(jì)要求。所有質(zhì)量檢查的記錄，應(yīng)隨時(shí)整理，分別編號(hào)存檔備查。第五節(jié) 面板堆石壩施工混凝土面板堆石壩是近期發(fā)展起來(lái)的一種新壩型，它具有工程量小、工期短、投資省、施工簡(jiǎn)便、運(yùn)行安全等優(yōu)點(diǎn)。近三十年來(lái)，由于設(shè)計(jì)理論和施工機(jī)械、施工方法的發(fā)展，更顯出面板堆石壩在各類壩型

51、中競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。一、堆石材料質(zhì)量要求和壩體材料分區(qū) 面板堆石壩上游有薄層防滲面板，面板可以是鋼筋混凝土的，也可以是柔性瀝青混凝土的。壩體主要是堆石結(jié)構(gòu)。1、堆石材料的質(zhì)量要求 （1）主要部位的石料抗壓強(qiáng)度不低于78MPa，次要部位石料抗壓強(qiáng)度應(yīng)在5060MPa之間； （2）石料硬度不應(yīng)低于莫氏硬度表中的第三級(jí)，其韌性不應(yīng)低于2kgm/cm2；（3）石料的天然密度不應(yīng)低于2.2g/cm3；（4）石料應(yīng)具有抗風(fēng)化能力，其軟化系數(shù)水上不低于0.8，水下不低于0.85；2、面板堆石壩的壩體分區(qū) 根據(jù)面板堆石壩不同部位的受力情況，將壩體進(jìn)行分區(qū)，如圖9-19。圖9-19面板堆石壩標(biāo)準(zhǔn)剖面圖（1）墊層區(qū) 主要

52、作用是為面板提供平整、密實(shí)的基礎(chǔ)，將面板承受的水壓力均勻傳遞給主堆石體。要求用石質(zhì)新鮮，級(jí)配良好的碎石料填筑。（2）過(guò)渡區(qū) 主要作用是保護(hù)墊層區(qū)在高水頭作用下不產(chǎn)生破壞。其粒徑、級(jí)配要求符合墊層料與主堆石料間的反濾要求。一般最大粒徑不超過(guò)350400mm。（3）主堆石區(qū) 主要作用是維持壩體穩(wěn)定。要求石質(zhì)堅(jiān)硬，級(jí)配良好，允許存在少量分散的風(fēng)化料，該區(qū)粒徑一般為600800mm。（4）次堆石區(qū) 主要作用是保護(hù)主堆石體和下游邊坡的穩(wěn)定。要求采用較大石料填筑，允許有少量分散的風(fēng)化石料，粒徑一般為10001200mm。由于該區(qū)的沉陷對(duì)面板的影響很小，故對(duì)填筑石料的要求可放寬一些。二、堆石壩填筑工藝、壓實(shí)

53、參數(shù)和質(zhì)量控制1、填筑工藝堆石壩填筑可采用自卸汽車(chē)后退法或進(jìn)占法卸料，推土機(jī)攤平。后退法 汽車(chē)在壓實(shí)的壩面上行駛，可減輕輪胎磨損，但推土機(jī)攤平工作量很大，影響施工進(jìn)度。墊層料的攤鋪一般采用后退法，以減少物料的分離。 進(jìn)占法 自卸汽車(chē)在未碾壓的石料上行駛，輪胎磨損較嚴(yán)重，卸料時(shí)會(huì)造成一定分離，但不影響施工質(zhì)量，推土機(jī)攤平工作量可大大減小，施工進(jìn)度快。 主堆石體、次堆石體和過(guò)渡料一般采用自行式或拖式振動(dòng)碾壓實(shí)。墊層料由于粒徑較小，且位于斜坡面，可采用斜坡振動(dòng)碾壓實(shí)或用夯擊機(jī)械夯實(shí)，局部邊角地帶人工夯實(shí)。為了改善墊層料的碾壓效果，可在墊層料表面鋪填一薄層砂漿，既可達(dá)到固坡的目的，同時(shí)還可利用碾壓砂漿進(jìn)行臨時(shí)度汛，以爭(zhēng)取工期。2、堆石體的壓實(shí)參數(shù)和質(zhì)量控制（1）壓實(shí)參數(shù) 堆石體填料粒徑一般在6001200mm之間，鋪填厚度根據(jù)粒徑的大小而不同，一般為60120cm，少數(shù)可達(dá)150cm以上。振動(dòng)碾壓實(shí)，壓實(shí)遍數(shù)隨碾重不同而異，一般為46遍，個(gè)別可達(dá)8遍。 墊層料最大粒徑為150300mm，鋪填厚度一般為2545cm，振動(dòng)碾壓實(shí)，壓實(shí)遍數(shù)通常為4遍，個(gè)別68遍。 堆石壩壩殼石料粒徑較大，一般為10001500mm，鋪填厚度在1m以上，壓實(shí)遍數(shù)為24遍。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，不同部位的堆石料壓實(shí)干密度均在2.102.30g/cm