第四章 土石坝工程

第四章土石坝工程.txt54就让昨日成流水，就让往事随风飞，今日的杯中别再盛着昨日的残痕；唯有珍惜现在，才能收获明天。

第四章土石坝工程

本章重点：①料场规划内容和选用的原则；②土方工程挖运机械的类型及适用条件；③挖运机械配套方案的选择与计算；④坝面作业有的关问题；⑤土石坝施工的质量控制。其中④、⑤是本章的重点和难点。

第一节土石料场的规划

本节重点了解料场规划的内容和选用的基本原则。

料场的规划分为时间上的规划、空间上的规划、质与量的规划等。

一、时间上的规划

所谓时间规划,就是要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化,料场的工作条件也在变化。在用料规划上应力求做到上坝强度高时用近料场,低时用较远的料场,使运输任务比较均衡。对近料和上游易淹的料场应先用,远料和下游不易淹的料场后用；含水量高的料场旱季用,含水量低的料场雨季用。在料场使用规划中,还一部分近料场供合龙段填筑和拦洪渡汛高峰强度时使用。此外,还应对时间和空间否则会产生事与愿违的后果。

二、空间上的规划

所谓空间规划,系指对料场位置、高程的恰当选择,合理布置。土石料的上坝运距尽可能短些,高程上有利于重车下坡,减少运输机械功率的消耗。近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输；也不应使道路坡度过陡引起运输事故。坝的上下游、左右岸最好都选有料场,这样有利于上下游左右岸同时供料,减少施工干扰,保证坝体均衡上升。用料时原则上应低料低用,高料高用,当高料场储量有余裕时,亦可高料低用。同时料场的位置应有利于布置开采设备、交通及排水通畅。对石料场尚应考虑与重要建筑物、构筑物、机械设备等保持足够的防爆、防震安全距离。

三、质与量上的规划

料场质与量的规划,是料场规划最基本的要求,也是决定料场取舍的重要因素。在选择和规划使用料场时,应对料场的地质成因、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。勘探精度应随设计深度加深而提高。在施工组织设计中,进行用料规划,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。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。

第二节土石料挖运方案

本节重点：①组织土石方工程施工综合机械化的基本原则的原则；②土方工程挖运机械的类型及适用条件；③常见挖运方案及其使用条件；④挖土机和汽车生产能力计算；⑤挖运强度和挖运机械数量的确定。其中⑤是本节的难点。

一、综合机械化施工的基本原则

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、加强维修管理工作，充分发挥机械联合作业的生产力，提高其时间利用系数。

5、合理布置工作面、改善道路条件，减少继续的运转时间。

二、挖运机械

1、挖掘机

（1）单斗挖掘机

按用途分：建筑用；专用

按行走装置分：履带式、汽车式、轮胎式和步行式

按传动装置分：机械传动、液压传动和液力机械传动

按工作装置分：正向铲、反向铲、拉（索）铲、抓铲

按动力装置分：内燃机驱动、电力驱动

按斗容量分：0.5m3、1m3、2m3等

（2）多斗式挖掘机

有采砂船和斗轮式挖掘机等

2、挖运组合机械

（1）推土机

以拖拉机为原动机械，另加切土刀片的推土器，既可薄层切土又能短距离推运。

（2）铲运机

按行走方式，铲运机分为牵引式和自行式。前者用拖拉机牵引铲斗，后者自身有形式动力装置。现在多用自行式。

3、运输机械

运输机械有循环式和连续式两种。

循环式有有轨机车和机动灵活的汽车。一般工程自卸汽车的吨位是10～35t，汽车吨位的大小应根据需要并结合路涵条件来考虑。

最常用的连续式运输机械是带式运输机。根据有无行驶装置，分为移动式和固定式两种。前者多用于短途运输和散料的装卸堆存，后者常用于长距离的运输。

三、挖运设备生产能力

1、挖掘机

小时生产率：

式中 q—土料的集合容积，m3；

n—对单斗挖掘机系指每分钟循环工作次数，对于多斗挖掘机系指每分钟倾倒的土斗数量；—土斗的充盈系数，表示实际装料容积与土斗几何容积的比值，对于正向铲可取1，对于反向铲可取0.9；

—土的松散系数，系指挖土前的实土与挖后松土的体积比值，其大小与土料的等级有关，对于Ⅰ级土为0.913～0.83，Ⅱ级土为0.88～0.78，Ⅲ土为0.81～0.71，Ⅳ土为0.79～0.73；—时间利用系数，表示挖掘机时间利用程度，可取0.8～0.9；

—联合作业延误系数，考虑运输工具影响挖掘机的工作时间，有运输工具配合时，可取0.9，无运输工具配合时应取1。

2、运输机械

循环式运输机械数量确定

式中 QT—运输强度；

q—运输工具装载的有效方量；

T1—一昼夜或一班的时间，min；

T2—一昼夜或一班内运输工具的非工作的时间，min；

t—运输工具周转一次的循环时间min。

连续式运输机械

四、挖运强度和挖运机械数量的确定

1、挖运强度的确定

（1）上坝强度

式中 V‘—分期完成的坝体设计方量（m3），以压实方计；

Kd—坝体沉陷影响系数，可取1.03～1.05；

K—施工部均衡系数，可取1.2～1.3；

Kt—坝面作业土料损失系数，可驱0.9～0.95；

T—施工分期的有效工作日数。

（2）运输强度

式中 KC—压实影响系数，，为坝体设计干容重，t/ m3，为土料运输的松散容重，t/ m3；K2—运输损失系数，可取0.95～0.99。

（3）开挖强度

式中—压实系数，为坝体设计干容重与土料天然容重的比值；

K3—土料开挖损失系数。一般取0.92～0.97。

2、挖运机械数量确定

挖掘机装车斗数：

式中 Q—自卸汽车的载重量，t；

q—选定挖掘机的斗容量，m3；

配套一台挖掘机所需自卸汽车数量n：

式中 Pa—一辆汽车的生产率，m3 /h；

PC—一台挖掘机的生产率，m3/h。

满足施工高峰期上坝强度的挖掘机数量：

满足施工高峰期上坝强度的汽车的数量：

五、综合机械化方案选择

综合机械化方案选择土石坝工程量巨大,挖、运、填、压等多个工艺环节环环相扣。提高劳动生产率,改善工程质量,降低工程成本的有效措施是采用综合机械化施工。

选择机械化施工方案通常应考虑如下原则:

1、适应当地条件，保证施工质量，生产能力满足整个施工过程的要求；

2、机械设备性能机动、灵活、高效、低耗、运行安全、耐久可靠；

3、通用性强,能承担先后施工的工程项目,设备利用率高；

4、机械设备要配套,各类设备均能充分发挥效率,特别应注意充分发挥主导机械的效率,譬如在挖、运、填、压作业中,应充分发挥龙头机械挖掘机的效率,以期为其他作业设备效率的提高,提供必要的前提和保证；

5、设备购置及运行费用低,易于获得零、配件,便于维修、保养、管理和调度；

6、应从采料工作面、回车场地、路桥等级、卸料位置、坝面条件等方面创造相适应的条件，以便充分发挥挖、运、填、压各种机械的效能。