一建【水利】建工精讲讲义：土石坝工程1051

1F415010 土石坝施工技术碾压式土石坝施工内容包括：案例一：土石坝施工分期土石坝施工内容排序示例A坝基处理，B坝体填筑，C导流洞施工，D截流，E围堰填筑，F围堰拆除，G基坑排水，H封孔。

合理的施工顺序：C→D→E→G→A→B→F→H案例二：挖运方案选择案例三：填筑的系列知识点流水作业n≤m（工序数≤施工段数）填筑工序：铺土、平土、压实（1）两个公式：（2）碾压试验案例四：接头处理案例五：施工质量控制教材要点1F415011 土石坝施工机械的配置一、挖运机械的类型1.挖掘机械土石方工程的开挖机械主要是挖掘机。

2.挖装运组合机械挖运组合机械主要有推土机和铲运机；装运结合的机械则有装载机。

3.运输机械运输机械有循环式和连续式两种。

（1）循环运输机械有有轨机车和汽车。

（2）连续运输机械最常用的是带式运输机。

二、施工机械的配置方法常用土方施工机械的经济运距如下：1.履带式推土机的推运距离为15～30m时，可获得最大的生产率。

推运的经济运距一般为30～50m，大型推土机的推运距离不宜超过100m。

2.轮胎装载机用来挖掘和特殊情况下作短距离运输时，其运距一般不超过100～150m；履带式装载机不超过100m。

3.牵引式铲运机的经济运距一般为300m。

自行式铲运机的经济运距与道路坡度大小、机械性能有关，一般为200～300m。

4.自卸汽车在运距方面的适应性较强。

1F415012 土石坝填筑的施工碾压试验一、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。

静压碾压的作用力是静压力，其大小不随作用时间而变化，如下图（a）。

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，如下图（b）。

土料压实作用外力示意图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，如上图（c）。

振动碾压与静压碾压相比，具有重量轻，体积小，碾压遍数少，深度大，效率高的优点。

二、土料填筑标准1.黏性土的填筑标准含砾和不含砾的黏性土的填筑标准应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96%～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。

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.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.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，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。

【2017年真题】土石坝填筑施工时，砂砾石的填筑标准应以（）作为设计控制指标。

A.压实度B.最优含水率C.最大干密度D.相对密度『正确答案』D『答案解析』本题考查的是土料填筑标准。

砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标。

1F415013 土石坝填筑的施工方法一、土石坝施工内容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）和定向爆破修筑等类型。

其中，碾压式土石坝最为普遍。

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“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。

2.基本作业。

包括料场土石料开采，挖、装、运、卸以及坝面作业等。

3.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。

4.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。

二、坝料开采1.土料开采土料开采主要分为立面开采及平面开采。

2.砂砾料开采3.石料开采用作坝体的堆石料多采用深孔梯段微差爆破。

一定条件下，用洞室爆破也可获取合格的堆石料，并能加快施工进度。

用作护坡及排水棱体的块石料，块体尺寸要求较高，且数量一般不大，多用浅孔爆破法开采，也有从一般爆破堆石料（侧重获取大块料进行爆破设计）筛分取得。

三、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的不同，坝面作业施工程序包括铺料、整平、洒水、压实（对于黏性土料采用平碾，压实后尚须刨毛以保证层间结合的质量）、质检等工序。

为了不使各工序之间相互干扰，可按流水作业进行组织。

四、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。

进入防渗体内铺料，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。

汽车穿越反滤层进入防渗体，容易将反滤料带入防渗体内，造成防渗土料与反滤料混杂，影响坝体质量。

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。

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。

石渣料和砂砾料压实前应充分加水，确保压实质量。

4.对于汽车上坝或光面压实机具压实的土层，应刨毛处理，以利层间结合。

通常刨毛深度3～5cm，可用推土机改装的刨毛机刨毛，工效高、质量好。

五、碾压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。

1.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，其开行方式如下图（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（m）按下式计算：b＝B/n式中B—碾滚净宽（m）；n—设计碾压遍数。

2.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，其开行方式如下图（b）所示。

六、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。

【2018年真题】黏性土堤防填筑施工中，在新层铺料前，需对光面层进行刨毛处理的压实机具是（）。

A.羊足碾B.光面碾C.凸块碾D.凸块振动碾『正确答案』B『答案解析』本题考查的是土石坝铺料与整平。

对于汽车上坝或光面压实机具压实的土层，应刨毛处理，以利层间结合。

1F415014 土石坝的施工质量控制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。

若以上方法仍难满足要求，可以采用机械烘干法烘干。

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畦埂，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。

5.对石料场应经常检查石质、风化程度、石料级配大小及形状等是否满足上坝要求。

如发现不合要求，应查明原因，及时处理。

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。

干密度的测定，黏性土一般可用体积为200～500cm3的环刀取样测定；砂可用体积为500cm3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。

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的面积内取样1～2个；对条形反滤层，每隔50m设一取样断面，每个取样断面每层取样不得少于4个，均匀分布在断面的不同部位，且层间取样位置应彼此对应。

对于反滤层铺填的厚度、是否混有杂物、填料的质量及颗粒级配等应全面检查。

通过颗粒分析，查明反滤层的层间系数（D50/d50）和每层的颗粒不均匀系数（d60/d10）是否符合设计要求。

如不符要求，应重新筛选，重新铺填。

4.土坝的堆石棱体与堆石体的质量检查大体相同。

主要检查上坝石料的质量、风化程度、石块的重量、尺寸、形状、堆筑过程有无离析架空现象发生等。

对于堆石的级配、孔隙率的大小，应分层分段取样，检查是否符合规范要求。

1F415020 混凝土面板堆石坝施工技术1F415021 面板堆石坝结构布置面板堆石坝上游面有薄层防渗面板，面板可以是刚性钢筋混凝土的，也可以是柔性沥青混凝土的。

坝体主要是堆石结构。

良好的堆石材料，尽量减少堆石体的变形，为面板正常工作创造条件，是坝体安全运行的基础。

一、堆石材料的质量要求二、堆石坝坝体分区堆石体的边坡取决于填筑石料的特性与荷载大小，对于优质石料，坝坡一般在1：1.3左右。

坝体部位不同，受力状况不同，对填筑材料的要求也不同，所以应对坝体进行分区。

堆石坝坝体分区基本定型，主要有垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区（次堆石料区）等，如下图所示。

堆石坝坝体分区1A—上游铺盖区；1B—压重区；2—垫层区；3A—过渡区；3B—主堆石区；3C—下游堆石区；4—主堆石区和下游堆石区的可变界限；5—下游护坡；6—混凝土面板1.垫层区主要作用是为面板提供平整、密实的基础，将面板承受的水压力均匀传递给主堆石体，并起辅助渗流控制作用。