第4章土石坝工程_水利工程施工

循环时间
t t1 t 2
v
60
V---带的运行速度，m/s，通常取1-2m/s；
每昼夜或每班运输次数按下式确定
KB---为时间利用系数，可取0.75-0.8； T1 T2 m KH---为充盈系数； t Kp‘---为土的松散影响系数； q (T1 T2 ) 生产能力为(m3/d)： PT t Kd---为土石粒径系数；Ka---为倾角影响系数。
装 载 机
装载挖掘机
二、挖运机械 4）运输机械生产能力 a）循环运输工具数量的确定 b) 带式运输机的生产率(m3/h)
PT KB vK K K ' p K d K
n
2
QT t B T H q(T1 ) 2
K—带形系数，对于平面带，K=200, 槽型带K=400; 2l B---带宽，m；
水坠坝(earth dam by sluicing siltation method)
水坠坝是水力冲填坝的一种，亦称为自流式水力冲 填坝。 水力冲填坝的一种。引水入高于坝顶的土料场中， 水土混合后，经顺坡渠道急流而下，在流动过程中 拌合均匀成为泥浆，并进入坝体的冲填池中脱水固 结，然后土体逐渐密实成坝。土料必须遇水崩解， 故只能在黄土地区修建中小型工程中运用。为中国 根据水力冲填坝原理所创造的，其优点可节省劳力、 投资，施工方法简便。在华北、西北地区已用此法 筑坝5000余座．最大坝高达52m。
1)挖掘机数量：
2)汽车数量：
Qc max Nc Pc
QT max Na Pa
P c P a n
3)挖掘机与汽车生产能力的关系：
• Pa—为一辆汽车的生产率，m3/h； • Pc---为一辆挖掘机的生产率， m3/h； • n---为一台挖掘机所需的汽车数。
三、挖运强度和挖运机械数量的确定
堆石料
• 按其型式可分为抛填、分层碾压、手工干砌石、机械 砂砾石 干砌石等； • 碾压砂砾石压缩性低，抗剪强度高，但易冲蚀、易 • 按其材料及来源可分为采石场玄武岩、变质安山岩、 管涌。 砂岩、砾岩、采石场花岗岩、片麻岩、石灰岩、冲击 风化料 的漂卵石、石渣料等。 • 属于抗压强度小于30MPa的软岩类，往往存在湿陷问 • 堆石料是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的 题。 坝壳料。
水力冲填坝（hydraulic fill dam）
水力冲填坝利用水力开采、运输土料，并依靠自重 作用逐渐使泥浆土料脱水固结而密实的坝。 有管道输送式和自流式两种。前者用水枪开挖土料 成泥浆，用泥浆泵将泥浆经压力管输送到坝体，依 靠排水设备将水排出坝外；后者靠水力自流携带泥 浆经渠道输送入坝体。 工效较高、劳力节省，但要有充足的电能和水源， 其坝坡宜缓，且由于孔隙水压力大，易于失稳，故 现阶段国内采用较少，仅广东省修建一座22m高的 水力冲填坝。
解：开挖强度
QD 4922 1.65 Qc K 'c 3/d ＝ 6461.63m K 2 K3 0.98 0.95 1.35
运输强度
QD 4922 1.65 QT Kc K2 0.98 1.28 ＝6474.25m3/d
三、挖运强度和挖运机械数量的确定
二）挖运机械数量
料场开采前的准备工作
划定料场范围；分期分区清理覆盖层；设置排水系统的开采
土料开采一般有立采和平采两种。 • 土料较厚，天然含水量接近填筑含水量，土料层次较多，各层土质差 异较大时，宜采用立采。 • 土层较薄，土料层次少且相对均质，天然含水量偏高需翻晒减水情况 下，宜采用平面开采方法。
10 m 5.8 1 0.75 2.3 取5，则装车时间为261 × 5/60=2.16min ，已知卸车时间为1min，
来往运输时间为
2 1730 11.53 18000 / 60
每台正铲需配汽车辆数
取7辆。
2.16 11.53 1 n 6.8 2.16
第二节 土石料的开挖与运输施工
土石坝工程施工包括挖、运、填、压等 多道工序和相匹配的工程机械来完成。土石 料的开挖与运输是一个非常重要的环节。
第二节 土石料的开挖与运输施工
一、土石料的开采与加工
二、挖运机械
三、挖运强度和挖运机械数量的确定 四、综合机械化施工 五、土石料开挖运输方案
一、土石料的开采与加工
三）挖运机装车斗数的复核
Q m c qK H K ' p
注意: m过大或过小都不合适。
Q—自卸汽车的载重量，t； q—所选挖掘机的斗容量，m3； γ c—料场土的天然表观密度，t/ m3 ； KH—为挖掘机的土斗充盈系数； KP’—为土料的松散影响系数；
【例】砂砾石的容重2.3 t/m3，松散影响系数为0.75。用1m3正铲 开挖的循环时间为26 s。用10 t自卸汽车运土。运距1730 m，运 行平均速度18km/h，卸土时间1min，求每台正铲需配几辆汽车。 取土料充盈系数为1，则每辆车装斗数 m
第一节
坝体材料与料场规划
土石坝筑坝材料虽然是当地材料，但 对材料的质量是有要求的。土石坝的用 料量很大，必须对料场进行全面规划。
第一节
坝体材料与料场规划
一、土石坝筑坝材料及其要求 二、料场规划 三、料场优化的基本方法
一、土石坝筑坝材料及其要求 土石坝筑坝材料
主要是当地材料，根据这些材料的作用可分为： 1、防渗料 防渗的土料最基本的要求：
二、挖运机械
二）挖运组合机械
1）推土机 经济运距为60-100m。 2）铲运机 经济运距与铲斗容量有关。
推土机
铲运机
二、挖运机械 三）运输机械 1）连续式--如：带式运输机
a)移动 b)固定
2）循环式
a)有轨机车 b)自卸汽车
3)装载机
是一种短程的装运结合的机械。
皮带机
自 卸 汽 车
一、土石坝筑坝材料及其要求 3、反滤料和过渡料
反滤料和过渡料一般要满足坚固度要求，其级
配应满足要求，尽量避免用纯砂做反滤料。
一般采用混凝土生产系统生产，但不要求冲洗。
二、料场规划 料场的合理规划与使用关系到：
坝体的施工质量、工期和工程投资；
且还会影响到工程的生态环境和国民经济 其他部门。 应从空间、时间、质与量等方面进行全面 规划。
二、挖运机械
一）挖掘机
1）按传动系统分 a）索式； b）链式； c）液压。 2）按构造和工作特点分 a）单斗式挖掘机（分为正铲和反铲） b）多斗式挖掘机 3）挖掘机的生产率计算(m3/h)
• q-土豆的几何容积，m3； • n-对于单斗挖掘机指每分钟循环工作次数，对于多斗挖掘机为每分钟倾倒 的土斗数量； • KH为土斗的充盈系数；Kp‘为土的松散影响系数； • KB为时间利用系数；Kt为联合作业延误系数。
量应满足坝体总方量的要求，还应满足各施工阶
段最大上坝强度的需要。
二、料场规划
注意以下几个问题：
1 ）料尽其用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖 碴料。 2 ）主要料场和备用料场之分：主料场要求质好、量 大、运距近，且有利于常年开采；备料场通常在淹没 区外，做主要料场之备用。
3）料场的储量一般要求是设计工程量的 1.5～2.0倍， 并要求提供备用料场。 粘性土料采用钻探或坑探取样。 砾类土用坑探取样，布孔间距50～100m。 防渗料的 勘探要仔细按深度查明天然含水量。 堆石料的勘探可 以采用钻探及洞探。
二、料场规划 1.空间规划
对料场的位置、高程的恰当选择，合理布置。
2.时间规划
考虑施工强度和坝体填筑部位的变化，随着季 节及坝前蓄水情况的变动，料场的工作条件也 在变化。
二、料场规划 3. 质与量的规划
料场的质量和数量应满足要求。
各种不同坝料的质量指标达到要求；料场的总储
坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、
可供选择的机械设备型号等多种因素，综合
分析比较确定。
五、土石料开挖运输方案
设备选型的基本原则 • • 4）工艺流程中各供需所用机械应成龙配套， 1）所选机械的技术性能能适应工作的要
四、综合机械化施工
1）充分发挥主要机械的作用 2）挖运机械应根据工作特点配套选择
3）机械配套要有利于使用、维修和管理
4）加强维修管理，充分发挥机械联合作业的生
产能力，提高机械的时间利用系数
5）合理布置工作面、改善道路条件、减少机械
的转移时间
五、土石料开挖运输方案
开挖运输方案主要根据坝体结构布置特点、
（1）防渗性
• 渗透系数不大于l×10-5cm/s时，一般即可满足要求 ；同时还有 抗剪强度、渗流稳定性、变形性能、压缩性能、可溶盐和有 机物的含量等指标。 （2）施工性 • 土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材 料，压实后的坝面有较高的承载力。
一、土石坝筑坝材料及其要求 2、坝壳料 堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。

2)运输强度（松方）;
QD QT Kc K2

3)开挖强度（自然方）:
QD Qc K 'c K 2 K3
例题
【例】土坝施工，粘性土的上坝强度为 4992m3/d。已知设 计干容重为1.65 t/m3，料场土料干容重1.35 t/m3，土料松散 干容重为1.28 t/m3。土料开挖损失系数为0.95，运输损失系 数为0.98，求开挖与运输强度。
第四章 土石坝工程
土石坝又名当地材料坝，包括土坝、堆石 坝及土石混合坝。土石坝使用越来越广泛。
土石坝的特点：
土石坝对于坝基要求不高；
岩土力学理论及试验技术的发展，放宽
了对筑坝材料的要求；
施工技术的提高，使得安全更有保证， 缩短施工进度成为可能；
更为经济，施工相对简便。