土石坝工程水利工程施工课件.pptx

第四章第四章第四章第四章 土石坝工程土石坝工程土石坝工程土石坝工程 土石坝又名当地材料坝，包括土坝、堆石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：土石坝的特点：土石坝对于坝基要求不高；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；了对筑坝材料的要求；施工技术的提高，使得安全更有保证，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；缩短施工进度成为可能；更为经济，施工相对简便更为经济，施工相对简便n 土石坝的施工土石坝的施工p 土石坝根据施工方法的不同分为：l干填碾压；-即碾压式，为最常用的方法l水中填土、水力冲填（包括水坠坝）；l定向爆破修筑p 碾石式土石坝的施工：l准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业u准备作业三通一平，架设通讯线路，修建生产、生活、办公用房、排水清基等u基本作业料场土石料开采，挖、装、运、卸和坝面铺平、压实、质检u辅助作业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u附加作业坝坡修整，铺砌护面块石及铺植草皮等。

水力冲填坝（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，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，仅广东省修建一座现阶段国内采用较少，仅广东省修建一座22m高的高的水力冲填坝水力冲填坝水坠坝水坠坝(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，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、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、西北地区已用此法投资，施工方法简便在华北、西北地区已用此法筑坝筑坝5000余座最大坝高达余座最大坝高达52m第一节第一节第一节第一节 坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划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第一节第一节第一节 坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划坝体材料与料场规划一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求二、料场规划二、料场规划三、料场优化的基本方法三、料场优化的基本方法一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求n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：l1、防渗料防渗的土料最基本的要求：（1）防渗性渗透系数不大于l10-5cm/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一、土石坝筑坝材料及其要求l2、坝壳料堆石、砂砾石及风化料堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料堆石料堆石料 按其型式可分为抛填、分层碾压、手工干砌石、机械干砌石等；按其材料及来源可分为采石场玄武岩、变质安山岩、砂岩、砾岩、采石场花岗岩、片麻岩、石灰岩、冲击的漂卵石、石渣料等堆石料是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的坝堆石料是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的坝壳料砂砾石砂砾石 碾压砂砾石压缩性低，抗剪强度高压缩性低，抗剪强度高，但易冲蚀、易管易冲蚀、易管涌涌风化料风化料 属于抗压强度小于30MPa的软岩类软岩类，往往存在湿陷问湿陷问题题一、土石坝筑坝材料及其要求一、土石坝筑坝材料及其要求l 3、反滤料和过渡料 反滤料和过渡料一般要满足坚固度坚固度要求，其级级配配应满足要求，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、质与量空间、时间、质与量等方面进行全面全面规划。

二、料场规划二、料场规划n1.空间规划对料场的位置、高程的恰当选择，合理布置n2.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、料场规划二、料场规划n3.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、料场规划二、料场规划n注意以下几个问题：注意以下几个问题：1）料料尽尽其其用用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料2）主主要要料料场场和和备备用用料料场场之分：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1.52.0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50100m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第二节第二节第二节第二节 土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工 土石坝工程施工包括土石坝工程施工包括挖、运、填、压挖、运、填、压等等多道工序和相匹配的工程机械来完成。

土石多道工序和相匹配的工程机械来完成土石料的料的开挖与运输开挖与运输是一个非常重要的环节是一个非常重要的环节第二节第二节第二节第二节 土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工土石料的开挖与运输施工 一、土石料的开采与加工一、土石料的开采与加工二、挖运机械二、挖运机械三、挖运强度和挖运机械数量的确定三、挖运强度和挖运机械数量的确定四、综合机械化施工四、综合机械化施工五、土石料开挖运输方案五、土石料开挖运输方案一、土石料的开采与加工一、土石料的开采与加工n料场开采前的准备工作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；修建施工道路；修建辅助设施n土料的开采土料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，宜采用立采立采立采立采土层较薄，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，宜采用平面开采平面开采平面开采平面开采方法n土料加工土料加工1）调整土料含水量2）掺合3）超径料处理 4）反滤料、垫层料的破碎、筛分一、土石料的开采与加工一、土石料的开采与加工n砂砾石料和堆石料开采砂砾石料和堆石料开采1）砂砾石料开采）砂砾石料开采 陆上开采和水下开采。

2）块石料开采）块石料开采一般采用深孔梯段爆破深孔梯段爆破，也有使用洞室爆破开采n超径石处理超径石处理超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破法和机械破碎法两种二、挖运机械二、挖运机械n一）挖掘机一）挖掘机 1）按传动系统分）按传动系统分 a）索式；）索式；b）链式；）链式；c）液压）液压2）按构造和工作特点分）按构造和工作特点分 a）单斗式挖掘机（分为正铲和反铲）单斗式挖掘机（分为正铲和反铲）b）多斗式挖掘机）多斗式挖掘机 3）挖掘机的生产率计算）挖掘机的生产率计算(m3/h)q-土豆的几何容积，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；的土斗数量；KH为土斗的充盈系数；为土斗的充盈系数；Kp为土的松散影响系数；为土的松散影响系数；KB为时间利用系数；为时间利用系数；Kt为联合作业延误系数为联合作业延误系数挖挖掘掘机机挖掘机挖掘机n【例例】已已知知砂砂砾砾开开挖挖强强度度为为4966.25m3/d用用1 m3正正铲铲挖挖土土，10 t 自自卸卸汽汽车车运运土土正正铲铲挖挖装装土土的的循循环环时时间间为为26 s，土土斗斗的的充充盈盈系系数数为为1，土土的的松松散影响系数为散影响系数为0.75。

求所需挖掘机的台数求所需挖掘机的台数解：解：正铲每分钟循环作业次数正铲每分钟循环作业次数 次土斗的充盈系数取为土斗的充盈系数取为KH=1；时间利用系数时间利用系数KB=0.85；联合作业延误系数联合作业延误系数Kt0.9；土料的松散影响系数土料的松散影响系数KP=0.75故正铲的生产率为故正铲的生产率为 P铲铲 6012.310.750.850.9 79.18m3/h每天按工作每天按工作21h计，所需正铲台数为计，所需正铲台数为取取3台二、挖运机械二、挖运机械n 二）挖运组合机械二）挖运组合机械1 1）推土机）推土机 经济运距为经济运距为60-100m60-100m2 2）铲运机）铲运机 经济运距与铲斗容量有关经济运距与铲斗容量有关推土机推土机 铲运机铲运机二、挖运机械二、挖运机械n三）运输机械三）运输机械 1 1）连续式）连续式-如：带式运输机如：带式运输机 a)a)移动移动 b)b)固定固定2 2）循环式）循环式 a)a)有轨机车有轨机车 b)b)自卸汽车自卸汽车3)3)装载机装载机 是一种短程的装运结合的机械是一种短程的装运结合的机械皮带机皮带机自自卸卸汽汽车车装装载载机机装载挖掘机装载挖掘机二、挖运机械二、挖运机械4 4）运输机械生产能力）运输机械生产能力a a）循环运输工具数量的确定）循环运输工具数量的确定 循环时间循环时间每昼夜或每班运输次数按下式确定每昼夜或每班运输次数按下式确定 生产能力为生产能力为(m(m3 3/d)/d)：b)带式运输机的生产率带式运输机的生产率(m3/h)K带形系数，对于平面带，带形系数，对于平面带，K=200,槽型带槽型带K=400;B-带宽，带宽，m；V-带的运行速度，带的运行速度，m/s，通常取，通常取1-2m/s；KB-为时间利用系数，可取为时间利用系数，可取0.75-0.8；KH-为充盈系数；为充盈系数；Kp-为土的松散影响系数；为土的松散影响系数；Kd-为土石粒径系数；为土石粒径系数；Ka-为倾角影响系数。

为倾角影响系数二、挖运机械二、挖运机械n四）水下开挖运输机械四）水下开挖运输机械 1)开挖设备 吸泥船、链斗采砂船、铲扬、抓斗 2）运输设备 底开驳、自卸船工程船舶工程船舶三、挖运强度和挖运机械数量的确定三、挖运强度和挖运机械数量的确定n一）挖运强度（一）挖运强度（m m3 3/d/d）1)1)上坝强度上坝强度(压实方压实方):V-V-分期完成的坝体设计方量，压实方计，分期完成的坝体设计方量，压实方计，m m3 3；K Ka a-为坝体沉陷影响系数，为坝体沉陷影响系数，1.03-1.。