2F313030 土石坝和堤防工程.doc

1、 1 页 2F313030 土石坝和堤防工程 2F313031 掌握料场规划 一、料场规划的基本内容 料场规划的基本内容包括 空间规划、时间规划和料场质与量的规划 。 （一）空间规划 空间规划系指对料场位置、高程的恰当选择，合理布置。土石料的上坝运距应尽可能短。高程上有利于重车下坡，减少运输机械功率的消耗。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，当高料场储量有富余时，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

2、震安全距离。 （二）时间规划 时间规划是根据施工强度和坝体填筑部位变化选择料场使用时机和填料数量。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，还应保留一部分近料场供合龙段填筑和拦洪度汛高峰强度时使用。 （三）料场质与量的规划 料场 质与量的规划即质量要满足设计要求，数量要满足填筑的要求。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

3、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筑坝强度的要求。 二、料场规划的基本要求 1 料场规划应考虑充分利用永久和临时建筑物基础开挖的渣料。通过增加必要的施工技术组织措施等，确保渣料的充分利用。 2 料场规划应对主要料场和备用料场分别加以考虑。前者要求质好 、量大、运距近，且有利于常年开采；后者通常在淹没区外，当前者被淹没或因库区水位抬高，土料过湿或其他原因中断使用时，则用备用料场保证坝体填筑不致中断。 3 在规划料场实际可开采总量时，应考虑料场查勘的精度、料场天然密度与坝体压实密度的差异，以及开挖

4、运输、坝面清理、返工削坡等损失。实际可开采总量与坝体填筑量之比一般为：土料 2 2 页 一 2 . 5 ；砂砾料 1 . 5 一 2 ；水下砂砾料 2 一 3 ；石料 1 . 5 一 2 ；反滤料应根据筛后有效方量确定，一般不宜小于 3 。 F213 13032 掌握 土方填筑技术 一、土方填筑压实机械 土方填筑压实机械分为 静压碾压（如羊脚碾、气胎碾等）、振动碾压、夯击（如夯板）三种基本类型。 二、土料压实标准 1 土石坝的土料压实标准是根据水工设计要求和土料的物理力学特性提出来的，对 于黏性土用干密度 d 控制，对于非黏性土以相对密度 Dr 控制 。控制标准随建筑物的等级不同而不同。 2

5、在现场用相对密度来控制施工质量不太方便，通常将相对密度 Dr，转换成对应的干密度 d来控制。 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 在确定土料压实参数前必须对土料场进行充分调查，全面掌握各料场土料的物理力学指标，在此基础上选择具有代表性的料场进行碾压试验，作为施工过程的控制参数。当所选料场土性差异甚大，应分别进行碾压试验。因试验不能完全与施工条件吻合，在确定压实标准的合格率时，应略高于设计标准。 3 首先选择具有代表性的料场，通过理论计算并参照已建类似工程经验，初选几种碾压机械和拟定的碾

6、压参数进行试验。 4 ，黏性土料压实含水量可取。 1= p 2 、 2 = p、 3= p- 2 三种进行试验。 p为土料塑限。 5 选取试验 铺土厚度和碾压遍数，并测定相应的含水量和干密度， 作出对应的关系曲线（图 2F313032 一 1 ) ；再按铺土厚度 h 、压实遍数 n 和最优含水量 0、最大干密度 d， max 进行整理并绘制相应的曲线（图 2F313032 一 2 ) ，根据设计干密度，从曲线上分别查出不同铺土厚度所对应的压实遍数和对应的最优含水量；最后再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。 3 页 对非黏性土料的试验，只需作 铺

7、 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。 四、土石坝、堤防填筑施工 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）等类型。堤防的施工方法与土石坝基本一致。其中， 碾压式土石坝最为普遍 。这里只介绍碾压土石坝的施工。 （一）作业内容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：“一平四通”即 平整场地、通车、通水、通电、通信 ，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

8、面铺平、压实、质检等项作业。 3 辅助作业是保证准备作业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层，从上坝土石料中剔除超径石块、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）坝面作业 坝面作业包括 铺土、平土、洒水或晾晒（控制含水量）、土料压实、修整边坡、铺筑反滤层、排水体及护坡、质量检查等工序 。坝面作业的 特点是工作面狭窄、工序多。坝面施工应统一管理，严密组织，保证工序衔接。 一般多采用流水作业组织坝面施工 。 4 页 1 坝面作业的基本要求根据施工方法、施工条件及土石

9、料性质不同， 坝面作业可以分为铺料、整平和压实 三个主要工序。为了不使各工序之间相互干扰，可按流水作业进行组织。坝面作业的基本要求是： ( l ）将填筑坝面划分为若干工作段或工作面。工作面的划分，应尽可能平行坝轴线方向，以减少垂直坝轴线方向的交接。同时还应考虑平面尺寸适应于压实机械工作条件的需要。 ( 2 ）坝面作业时，应按一定次序进行，以免发生漏压或过 分重压。只有在压实合格后，才能铺填新料。 2 坝面划分采用流水作业施工时，首先根据施工工序数目将坝面划分成区段，然后组织各工种的专业队依次进人所划分的区段施工。对于同一区段内，各专业队按工序依次连续施工；对专业队，则不停地轮流在各个区段完成本

10、专业的施工工作。其优点是 各施工队工作专业化，有利于技术训练和提高；同时在施工过程中保证了人、地、机械工作的连续性，既避免了人员窝工和机械闲置，又避免了施工干扰 。因此在坝面作业中组织施工是十分有利的。流水作业时各施工段工作面的大小取决于各施工时段的上坝强度。而各施工时 段的上坝强度，可根据施工进度计划用运输强度（松土）计算。 3 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。 进人防渗体内铺料，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。汽车穿越反滤层进人防渗体，容易将反滤料带人防渗体

11、内，造成防渗土料与反滤料混杂，影响坝体质量。因此，应在坝面设专用“路口气既可防止不同土料混杂，又能防止超压产生剪切破坏，倘若万一在“路口”出现质量事故，也便于集中处理，不影响整个坝面 作业。 ( 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。铺填中不应使坝面起伏不平，避免降雨积水。但平土时还应考虑排水坡度，以便排除雨水。 心墙坝或斜墙坝铺筑时应向上游倾斜 1 一 2 的坡度；均质坝应使中部凸起，向上下游倾斜 1 一 2 的坡度 。 ( 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

12、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。石碴料和砂砾料压实前应 充分加水，确保压实质量。 4 碾压 ( 1 ）土料不同，其物理力学性质也不同，因此要求密实的作用外力也不同。 黏性土料粘结力是主要的，要求压实作用外力能克服粘结力；非黏性土料（砂性土料、石碴料、砾石料）内摩擦力是主5 页 要的，要求压实作用外力能克服颗粒间的内摩擦力 。 ( 2 ）不同的压实机械设备产生的压实作用外力不同。因此，进行碾压施工要对压实机械进行选择。 ( 3 ）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 。进退错距法操作简便，碾压、铺土和质

13、检等工序协调 ，便于分段流水作业，压实质量容易保证，其开行方式如图 2F313032 一 3 ( 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 （单位： m ）按下式计算： b = B / n ( 2F313032 ) 式中 B 碾滚净宽（ m ) ; n 一设计碾压遍数。 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，易产生超压。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，其开行方式如图 2F313032 一 3 ( b ）所示。

14、5 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 。土砂平起施工，现在采用两种方法： 一是先土后砂法，即先填土料后填砂砾反滤料；另一种是先砂后土法，即先填砂砾料后填土料。 无论是先砂后 土法或先土后砂法，土料边仍有一定宽度未被压实合格。当采用羊脚碾与气胎碾联合作业时，土砂结合部可用气胎碾进行压实。无此条件时可采用夯实机具。在夯实土砂结合部时，宜先夯土边一侧，等合

15、格后再夯反滤料，不得交替夯实，影响质量。 ( 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。 五、土方填筑质量控制 施工质量检查和控制是土石坝质量和安全的重要保证， 它贯穿于土石坝施工的各个环节和施工全6 页 过程。 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

16、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。 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。 （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

17、出质量控制措施。 对黏性土，含水量的检测是关键 ， 可用含水量测定仪测定。干密度的测定，黏性土一般可用体积为 200 一 500cm3 的环刀测定；砂可用体积为 500cm3 的环刀测定；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。 2 根据地形、地质、坝料特性等因素，在施工特征部位和防渗体中，选定一些固定取样断面，沿坝高 5 一 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宴，作为核对设计及工程管理之根据。此外，还须对坝面、坝基、削坡、坝肩接合部、与建筑物连接处以及各种土料的过渡带进行检查

18、。对土层层间结合处是否出现光面和剪力破坏应引起足够重视，认真检查。对施工中发现 的可疑问题，如上坝土料的土质、含水量不符合要求，漏压或碾压遍数不够，超压或碾压遍数过多，铺土厚度不均匀及坑洼部位等，应进行重点抽查，不合格的应进行返工。 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 一 2 个；对条形反滤层，每隔 50m 设夏样断面，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，且层间卜位置应彼此对应。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黔面检查。通过颗粒分析，查 明反滤

19、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。主要应检查上坝石料的质量、风化度、石块7 页 的重量、尺寸、形状、堆筑过程有无离析架空现象发生等 。对于堆石的孔隙率大小，应分层分段取样，检查是否符合规范要求。随坝体的填筑应分层埋设沉陷观测装置，对施工过程中坝体的沉陷进行定期观测，并作出沉陷随时间的变化过程线。 5 对于坝体填料的质量检查记录，应及时整理，分别编号存档，编制数据 库，既作氢工过程全面质量管理的依据，也作为坝体运行后进行长期观测和事故分析的佐证。 F3

20、13033 掌握石方填筑技术 石方填筑的施工设备、工艺和压实参数的确定与碾压式土石坝非薪性料施工没有本质别。大规模石方填筑主要出现在堆石坝坝体填筑施工中。 一、堆石坝坝体材料分区 堆石坝坝体材料分区主要有 垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区（次堆石料区） 等，如图 2F313033 所示。 二、填筑工艺 1 堆石体填筑可采用 自卸汽车后退法或进占法卸料， 推土机摊平。 ( 1 ）后退法的 优点是汽车可在压平的坝面上行驶 ，减轻轮胎磨损 ；缺点是推土机摊平工作量大，且影响施工进度。 ( 2 ）进占法卸料，虽料物稍有分离，但对坝料质量无明显影响，并且显著减轻了推土机的摊平工作量，使堆石填筑速度加

21、快。 2 垫层料、过渡料和一定宽度的主堆石的填筑应平起施工，均衡上升。 主次堆石可分区、分期填筑，其纵横坡面上均可布置施工临时道路。 ( 1 ）垫层料的摊铺多用后退法，以减轻物料的分离。当压实层厚度大时，可采用混合法卸料，8 页 即先用后退法卸料呈分散堆状，再用进占法卸料铺平，以减轻物料的分离。 ( 2 ） 垫层料铺筑上游边线水平超宽一般为 20 一 30cm 。采用自行式振动碾压实。水平碾压时，振动碾与上游边缘的距离不宜大于 40cm 。垫层料每填筑升高 10 一 15m ，进行垫层坡面削坡修整和碾压。如采用反铲削坡时，宜每填高 3 . 0 一 4 . 0m 进行一次。垫层料粒径较粗，又处于

22、倾斜部位，通常采用斜坡振动碾压实。 3 坝料填筑宜采用进占法卸料，必须及时平料，每层铺料后宜用仪器检查铺料厚度，一经发现超厚及时处理。 三、堆石体的压实参数和质量控制 （一）堆石体的压实参数 一般堆石体最大粒径不应超过层厚的 2 / 3 。垫层料的最 大粒径为 80 一 100mm，过渡料的最大粒径不超过 300mm ，下游堆石区最大粒径 1000 一 1500mm 。 面板堆石坝堆石体的压实参数（ 碾重、铺层厚和碾压遍数等 ）应通过碾压试验确定。 （二）堆石体施工质量控制 1 通常堆石压实的质量指标， 用压实重度换算的孔隙率 n 来表示 ，现场堆石密实度的检测主要采取试坑法。 2 垫层料（包

23、括周边反滤料）需作颗分、密度、渗透性及内部渗透稳定性检查， 检查稳定性的颗分取样部位为界面处。过渡料作颗分、密度、渗透性及过渡性检查，过渡性检查的取样部位为界面处。主 、副堆石作颗分、密度、渗透性检查等。 3 垫层料、反滤料级配控制的重点是控制加工产品的级配。 4 过渡料主要是通过在施工时清除界面上的超径石来保证对垫层料的过渡性。 在垫层料填筑前，对过渡料区的界面作肉眼检查。过渡料的密度亦比较高，其渗透系数较大，一般只作简易的测定。颗分的检查主要是供记录用的。 5 主堆石的渗透性很大，亦只作简易检查，级配的检查是供档案记录用的。密度值要作出定时的统计，如达不到设计规定值，要制定解决的办法，采取

24、相应的措施保证达到规定要求。进行质量控制，要及时计算由水管式沉降仪测定 的沉降值换算的堆石压缩模量值，以便直接了解堆石的质量。 6 下游堆石的情况与主堆石相似，但对密度的要求相对较低。 2F313034 熟悉防渗加固技术 土石坝防渗处理的基本原则是“上截下排” 。即在上游迎水面阻截渗水；下游背水面设排水和导9 页 渗，使渗水及时排出。堤防的防渗处理与土石坝基本相同。 一、上游截渗法 1 黏土斜墙法 黏土斜墙法是直接在上游坡面和坝端岸坡修建贴坡黏土斜墙，或维修原有黏土斜墙。这种方法主要适用于 均质土坝坝体因施工质量问题造成严重渗漏 ；斜墙坝斜墙被水顶穿；坝端岸坡岩石节理发育、裂隙较多 ，或岸坡存

25、在溶洞，产生绕坝渗流等情况。 2 抛土和放淤法 这两种方法用于黏土铺盖、黏土斜墙等局部破坏的抢护和加固措施，或当岸坡较平坦时堵截绕坝渗漏和接触渗漏。当水库不能放空时，可用船只装运黏土至漏水部位，从上向下均匀倒人水中，抛土形成一个防渗层封堵渗漏部位。也可在坝顶用输泥管沿坝坡放淤或输送泥浆淤积一层防渗层。 3 灌浆法 当均质土坝或心墙坝施工质量不好，坝体坝基渗漏严重，可采用灌浆法处理。从坝顶钻孔，分段灌浆，形成一道灌浆帷幕，阻断渗漏通道。这种方法不用放空水库，可根据实标情况选用黏土、水泥、化学 材料等浆液灌浆防渗。 4 防渗墙法 混凝土防渗墙法适用于坝体、坝基、绕坝和接触渗漏处 理。这种方法比灌浆

26、法更可靠。三峡、小浪底工程的上、下游围堰就采用了防渗墙。 5 截水墙（槽）法 根据截水墙的材料，可将其分为黏土截水墙、混凝土截水墙、砂浆板桩以及泥浆截水糟等方法。这类方法适用于土坝坝身质量较好，坝基渗漏严重，岸坡有覆盖层、风化层或砂卵石层透水严重的情况。 二、下游排水导渗法 1导渗沟法 在坝背水坡及其坡脚处开挖导渗沟，排走背水坡表面土体中的渗水 。根据反滤沟内所填反滤料的不同，反滤导渗沟可分为两种 ：在导渗沟内铺设土工织物，其上回填一般的透水料，称为土工织物导渗沟；在导渗沟内填砂石料，称为砂石导渗沟。 2 贴坡排水法 当坝身透水性较强， 在高水位下浸泡时间长久，导致背水 坡面渗流出10 页 逸

27、点以下土体软化，开挖反滤导渗沟难以成形时，可在背水坡作贴坡反滤导渗。在抢护前，先将渗水边坡的杂草、杂物及松软的表土情除干净；然后，按要求铺设反滤料后表面覆盖压坡体，顶部应高出渗流的逸出点。根据使用反滤料的不同，贴坡反茸滤导渗可以分为两种： 土工织物反滤层；砂石反滤层 。见图 2 F313034 。 3.排渗沟法 对于因坝基渗 漏造成坝后长期积水，使坝基湿软，承载力下降，坝体浸润线抬高；或由于坝基面有不太厚的弱透水层，坝后产生渗透破坏，而水库又不能降低水位或放空，在上游无法进行防渗处理时，则可在 下游坝基设置排渗沟 ，及时排渗，以减少渗流危害。 排渗沟分为明沟和暗沟两种。 例： 1.测定混凝土面板堆石坝的堆石干密度一般采用 ( D )法。 A环刀 B烘干 C灌砂 D灌水 2在土石坝工程施工中，对条形反滤层进行质量检查和控制时，要求每隔 50m 设一取样断面，每个取样断面每层取样数最少应为 ( C )个。 A 2； B 3； C 4； D 5 3土石坝工作面的划分，应尽可能（ B）。 A 垂直坝轴线方向 B 平行坝轴线方向 C 根据施工方便灵活设置 D 不需考虑压实机械工作条件 4对土料场的质量检查和控制中， ( C)的检查和控制最为重要。 A土块大小 B 杂质含量 C 含水量