土石坝施工课件.pptx

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1、土石坝施工特点1.就地取材，易于施工2.对地基要求相对不高，坝体上升速度受到的限制小国外土石坝心墙上升速度可达0.61.2米/日，月上升1220米，甚至有工程用了118个工日，建成一座高74米的土石坝3.经济性优于混凝土坝，甚至有的工程每方填土单价为混凝土的1/301/704.可利用工程开挖料，可采用高效重型机械施工作业，提高填筑强度第1页/共84页提高施工强度的必要性像小浪底这样的大坝，坝体总填筑量约5185万m3，如不采取有效加快填筑施工措施，维持在每月2030万m3的水平，那建设周期则长达172260个月，那是任何业主都无法承受的，而实际上，小浪底大坝实际平均填筑强度约150万m3/月，

2、最高强度达到200万m3/月以上，有效的减少了建设周期，确保了施工的顺利进行。第2页/共84页碾压式土石坝施工作业：一.准备作业：“四通一平”，施工临时设施，施工生活福利设施及施工排水与清基等准备工作。“四通一平”即通水、通电、通路、通讯通和场地平整第一节碾压式土石坝施工第3页/共84页二.基本作业：包括料场土石料开采，挖装运输，坝面铺平、碾压、质检等项作业。第4页/共84页三.附属作业：料场覆盖层清除土石料处理（从上坝土料中剔除超径石块、杂物）土料加水、翻晒和碾压层间刨毛等项作业。附属作业是为了保证土坝施工质量。第5页/共84页四.附加作业：坝坡修整，护坡砌石和铺植草皮附加作业是为保证坝体长

3、期安全运行的防护和修整工作。护坡保护坝体不受波浪、雨水冲刷。草坡护坡不需要铺设反滤层，不适于堆石坝第6页/共84页土坝施工是个复杂、大规模的系统工程包括截水槽的排水、开挖，灌浆，回填；防渗墙或灌浆廊道的混凝土浇筑；坝体土砂石料的开挖、运输、上坝、铺料、碾压；砂石料及反滤料的筛选、运输、填筑。这些工程既是独立的施工系统，又互相穿插制约。系统特征：不具有简单的加和性。第7页/共84页除此之外，还有：对外交通系统；场内运输系统；风水电系统；场内外的通讯系统；各种附属企业及加工厂；各类型的仓库；供施工人员的生活福利系统。第8页/共84页无论是主体工程或附属设施，在外部都受到社会政治、经济及自然条件如：

4、当地资源供应的可能性；原有的交通运输条件；工地的水文、气象、地形、地质条件等。方面的的影响和制约。第9页/共84页内部各工程（工序）之间的衔接，资源的流动，信息的传递，工期的安排和时间的分配，都存在十分复杂的联系。因此需要用系统方法来运筹和控制各种主客观因素，解决好5MQDCS之间关系。“计划”的必要性第10页/共84页碾压式土石坝由于坝顶一般不允许过水，必须在一个枯水期填筑到拦洪高程，施工强度高。土石坝施工速度由坝料开挖，运输能力决定因此，施工导流、截流及度汛，必须制订施工技术措施，研究料场的合理规划使用和土石料的挖运组织方案，以保证抢修拦洪高程时的施工强度。第11页/共84页一、坝基与岸坡

5、处理目的：加强坝体与基础、岸坡之间的连接，保证填土与基础、岸坡有良好的结合。对于与防渗体结合部位的基础处理要求最严格。与大坝棱体、坝壳结合的基础处理要求相对低，只要求满足稳定与沉陷变形。第12页/共84页坝壳与岸坡、地基接触部分的清基，主要是把坝基范围内的所有草皮、树根、坟墓、乱石以及各种建筑物等全部清除，并认真做好对水井、泉眼、地道、洞穴等的处理；对地表和岸坡的粉土、细砂、淤泥、腐殖土、泥炭等按设计要求清除。对于风化岩石、坡积物、残积物、滑坡体等按设计要求和有关规定处理；对勘探用的试坑，应把坑内积水与杂物全部清除，并用筑坝上料回填夯实。第13页/共84页凡有机质含量大于3%，易溶盐大于3%的

6、土层，都应清除。表层约一米深范围内的细砂、极细砂、淤泥应全部清除，更深厚的，需采取措施。对坝壳范围内的岩石岸坡风化层清理深度，应根据抗剪强度决定，保证坝体稳定。需注意上游坡水位变动区岩石受水位交替变化发生风化程度，如发生泥化，应清除。第14页/共84页坝基清理方法与检查：推土机清理；铲运机清理；机械联合作业清基后，应进行全面取样试验：非岩石地基，采用正方形检查网，每个网格角点挖试坑取样、试验；表层清理检查网边长50100米，对地基有危害的清除部分，检查网边长25米。深度1米；在坝体填土前应进行试坑回填、夯实。第15页/共84页连接面处理不当可能出现的问题：（1）连接面或靠近连接面发生水力劈裂、

7、连接面处表层的岩石节理和裂隙大量渗漏，引起坝体管涌；（2）岸坡（包括与其他建筑物的接坡）形状和坡度不当时，由于坝体与岸坡之间的不均匀变形，使坝体与岸坡脱开、产生裂缝；（3）连接面或靠近连接面残存软弱面，影响坝坡稳定。过去曾规定土坝与土质岸坡接合坡度为1：1.5，不少工程都发生了不同程度裂缝。防渗体与岩石接坡，应力争为一坡到顶的光滑顺坡。第16页/共84页一、坝基与岸坡处理坝壳与岸坡、地基接触部分的清基，主要是把坝基范围内的所有草皮、树根、坟墓、乱石以及各种建筑物等全部清除，并认真做好对水井、泉眼、地道、洞穴等的处理；对地表和岸坡的粉土、细砂、淤泥、腐殖土、泥炭等按设计要求清除。对于风化岩石、坡

8、积物、残积物、滑坡体等按设计要求和有关规定处理；对勘探用的试坑，应把坑内积水与杂物全部清除，并用筑坝上料回填夯实。防渗体或均质坝与岸坡接合部，岸坡应削成斜坡，不得有台阶、急剧变坡和反坡，岩石开挖清理坡度不陡于1:0.75，土坡不陡于1:1.15。凡坝基和岸坡易风化、易崩解的岩石和土层，开挖后不能及时回填者，应留保护层，或喷水泥砂浆或喷混凝土保护。对于局部凹坑、反坡以及不平顺岩面，可用混凝土填平补成正坡。防渗体和反滤过渡区部位的坝基和岸坡岩面的处理，包括断层、破碎带以及裂隙等处理，尤其是顺河流方向的断层、破碎带必须按设计要求处理。对于高坝的防渗体与坝基及岸坡结合面，设置有混凝土盖板时宜在填土前自

9、下而上一次浇筑完成。坝基范围内的软黏土、湿陷性黄土、软弱夹层、中细砂层、膨胀土、岩溶构造等。应按设计要求进行认真处理。第17页/共84页1、防渗料：基本要求是防渗性，渗透系数不大于110-5cm/s时一般能满足要求。同时希望又一定的抗剪强度，较好的渗流稳定性，有适应坝体变形的塑性，有良好的施工性、低压缩性，无过量的可溶盐（5）和有机物（2）含量等。细粒土是我国采用最多的防渗材料。只要坝址附近有足够的数量，采用细粒土作为防渗料通常是比较好的选择。现在，随着施工技术水平的提高，采用风化料和砾质土作为防渗料得到了比较广泛的应用。2、坝壳料：堆石、砂砾石及风化料等均可以作为坝壳料。3、反滤料：一般满足

10、坚固度要求，级配严格，通常采取混凝土砂石料生产系统生产，但不要去冲洗。也可以采取天然冲积层砂砾石经筛分生产。二、料场规划筑坝材料：第18页/共84页二、土石料场规划（一）空间规划料场位置、高程的恰当的选择1高程上有利于重车下坡，“低料低用，高料高用”；2易于排除地面水和地下水；3坝的上下游、左右岸最好都选有料场；4近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输。第19页/共84页（二）时间规划考虑施工强度和坝体填筑部位的变化，随季节及坝前蓄水情况的变化，料场的工作条件在变化。1近料先用，远料后用；2上游易淹的料场先用，下游不易淹的料场后用；3含水量高的料场旱季用，含水量低的料场雨季用；4上坝强度高

11、时用近料场，低时用较远的料场。第20页/共84页二、土石料场规划（三）质量和数量的规划主要料场(1.52.0)V备用料场(0.20.30V主（四）料场体积比坝体体积大的原因1大坝比重比料场土料比重大；2料场中的废料要挖除；3开挖、运输、填筑、削坡的损耗；4施工道路、废料占地不能开采；5施工中如遇雨天，将填好的土料挖除。第21页/共84页三、土石料挖运（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）根据机械工作特点进行配套组合。（3）充分发挥配套机械的生产能力。（4）配套机械应便于使用、维修和管理。（5）合理布置工作面，加强机械保养。第22页/共84页车厢和铲斗容量的合理比值车

12、厢和铲斗容量的合理比值自卸汽车自卸汽车运距（运距（km）1.01.02.53.05.0挖掘机挖掘机3547710装载机装载机34545第23页/共84页（二）挖运方案的选择（1）人工挖装，马车、拖拉机、翻斗车运土上坝。（2）挖掘机挖装，自卸汽车运输上坝。在施工布置上，（3）挖掘机挖装，胶带机运输上坝。（4）斗轮式挖掘机挖装，胶带机运输上坝。（5）采砂船挖装，机车运输，胶带机转运上坝。第24页/共84页（三）挖运强度与挖运机械数量的确定（1）坝体分期填筑强度QdVdKK1（TN）（2）坝体分期施工的运输强度QTQdK2d/y（3）坝体分期施工的开挖强度Qc=QdK3K2d/n（4）满足上坝填筑强

13、度要求的挖掘机数量NcQcPc（5）满足上坝填筑强度要求的汽车数量Na=QcPa(6)挖掘机装满一车的斗数m=Qks/n.qKch第25页/共84页挖掘机与自卸汽车斗容比（匹配）理论要求：挖掘机一直有车可装，自卸车来到料场无须等待即可进行装车。这时与一台挖掘机配套的自卸车台数：N=自卸车工作循环时间/装载一车用时第26页/共84页土石坝综合机械化施工设备选择计算 坝壳砂石料施工方案采用WK-4正铲挖掘机开挖、20t自卸车运输，推土机铺平，25-35t气胎碾压实。为抢在渡汛前土坝筑到拦洪高程，汛前上坝土方量为133.6万方。施工有效工作日为139天，日夜3班倒。施工不均匀系数为1.3。土石天然密

14、度为2.2t/方。铲斗充盈系数kch=0.9，土松散系数kp=0.8。自卸车运距5km。机械配套工艺要求装斗配套数为3-5。第27页/共84页第28页/共84页四、坝面作业（一）坝面作业的特点坝面作业包括铺土、平土、洒水或晾晒（控制含水量）、压实、刨毛（平碾碾压时）、修整边坡、修筑反滤层和排水体及护坡、质量检查等工序。工序多、作业面小、工种多、机具多，干扰大。需要组织好有序地进行施工。第29页/共84页比较三种施工组织方式：（A）.土坝1,2坝段铺土平整压实质量控制依次施工，劳动力强度最小=400人（每工序100人），施工时间最长T=16天，专业班组窝工。第30页/共84页（B）.土坝1,2坝

15、段铺土平整压实质量控制平行施工，劳动力强度最大=1600人（每工序100人，4个坝段同时施工），施工时间最短T=4天。第31页/共84页（C）.土坝1,2坝段铺土平整压实质量控制流水施工，劳动力强度分布均衡合理，专业班组依次进场没有窝工。400人连续工作7天。第32页/共84页流水作业的特点:施工人员工作的连续性不窝工各工作面的施工连续性工作面不空闲施工机械沿施工段流动机械不闲置流水作业的经济效益:工期短/效率高/成本低/容易保证质量/均衡供应资源 第33页/共84页流水作业必备条件1.能分成等劳动量若干施工段，每个施工段同一时间内只有一个专业组在工作。2.能划分成各专业工序，每一个工序只有一

16、个专业班组来完成。3.能依次连续转移工作面。4.各施工段能互相搭接工作时间。第34页/共84页（二）坝面流水作业的实施将坝面划分成几个施工段，组织各工种的专业施工队相继投人到所划分的施工段上同时施工。对于某高程的坝面，流水施工段数M可按下式计算：M=坝日坝某施工时段坝面工作面积，可按设计图纸由施工高程确定，m2；日每个流水班次的铺土面积，m2，日=Q运/h；h土厚度，m。如以N表示流水工序数目，当MN时，人、地、机具三不闲；当MN时，人、机具不闲，但有工作面空闲；当MN时，人、机有窝工现象，流水作业不能正常进行。出现MN的情况是由于坝体升高，工作面减小或划分的流水工序过多所致。可采用缩小流水单

17、位时间增大M值的办法，或合并一些工序，以减小N值，使MN。第35页/共84页（三）坝面填筑施工要求1基本要求铺料宜沿坝轴线方向进行，严格控制铺土厚度。防渗体土料应采用进占法卸料。穿越防渗体的道口段应经常变换。第36页/共84页铺料：对粘土、砂砾料，由于粒径较小，推土机很容易在松料堆上平土，因此可用常规的后退法铺料。第37页/共84页对堆石料，由于堆石往往含有大量的大块径石料，不仅影响推土机、汽车在坝面卸料堆上行驶，而且难将堆石散开，并易损坏推土机履带、汽车轮胎。因此需用进占法随时平土，将大块石推至铺料的前沿下部，细料填充上部空隙。第38页/共84页第39页/共84页有时为了增加铺料厚度（如1.

18、52.0米），或缺乏更大型的汽车，因此先采用稀密度的后退法卸料，然后在其上采用进占法卸料、平料。此法可加快卸料及铺土速度，比单纯的进占法可减少分离和架空现象。当施工场面大，碾压、铺料面可轮换进行时，宜用混合法。当施工场面狭窄，应采用进占法，边卸料、边碾压。第40页/共84页由于碾压机具决定了粘土的铺料厚度一般较薄，推土机平土易造成铺土厚度不均，局部虚土对粘土，铺料要求：算方上料由每一填土区面积，按铺土厚度定出所需卸料的车数定点卸料在每一填土区，实现计划好卸料地点随卸随平每一卸料地点只准卸一车料定机定人铺平把关插杆检查质检人员在新散铺土面随时检查铺厚第41页/共84页坝面施工第42页/共84页2

19、斜、心墙填筑特别注意防渗体的填筑、保护。第43页/共84页2斜、心墙填筑先土后砂法和先砂后土法。特别注意防渗体的厚度不应将“犬牙”厚度计算在内 思考：为何压三层粘土料对应压一层垫层料碾压方法第44页/共84页3结合部位处理（1）防渗体与坝基或混凝土结合部位的处理。（2）土料与岸坡结合面处理。（3）坝身纵、横接缝处理。第45页/共84页五、施工质量控制（一）料场的质量控制（二）坝体填筑质量控制铺厚，填土块度，含水量，干容重黏土含水量（在料场控制）非黏性土，反滤层，过滤层，坝壳压实参数第46页/共84页坝体压实检查部位和次数第47页/共84页六、负温下填筑和雨季填筑（一）负温下填筑冬季一般采取露天

20、施工方式，要求土料压实温度必须在-1以上。当日最低气温在-10以下，或虽在0以下但风速大于10ms时，应停工；1防冻措施2保温措施（1）料场加覆盖物保温。（2）设保温冰层保温。（3）翻松表土保温。（二）雨季填筑（1）合理选用土料。（2）合理组织施工。（3）增加防雨措施。第48页/共84页第二节面板堆石坝施工第49页/共84页面板堆石坝第50页/共84页面板堆石坝标准剖面图第51页/共84页第52页/共84页沥青混凝土面板堆石坝第53页/共84页面板堆石坝特点：1.完全避免了使用防渗土料，因此不占耕地；2.坝体采用堆石填筑，分区简单，可全年高速施工；3.防渗体为上游堆石坡面上砼面板，便于检查、维

21、修，受气候影响较小，可用滑模施工；4.边坡较堆石坝更陡，堆石体积约为堆石坝6570%；5.即使面板开裂，可利用垫层、过渡层防渗第54页/共84页一、筑坝材料与坝体分区（一）堆石坝筑坝材料据工程规模，坝区和料场的地形、地质条件，以及导流方式、施工分期和填筑强度，按照坝料综合平衡的原则，规划料场掌子面、开挖顺序、运输道路的布置、转运堆存场地、弃料场地和加工系统的布置。料场可开采量与坝体填筑量的比值：堆石料宜为1.21.5；砂砾石料水上宜为1.52.0；水下宜为2.02.5。垫层料和过渡料要求有良好的级配.第55页/共84页爆破试验第56页/共84页（二）堆石坝坝体分区垫层区的水平宽度应由坝高、地形

22、、施工工艺和经济性比较确定。当用汽车直接卸料，推土机推平方法施工时，垫层区不宜小于3m。有专门的铺料设备时，垫层区宽度可减小，并相应增大过渡区的面积。主堆石区用硬岩时，与垫层区之间应设过渡区，为方便施工，其宽度应不小于3m。第57页/共84页坝面分区第58页/共84页面板堆石坝设计施工：面板坝对沉降变形较为敏感，在设计施工中应重视面板坝设计主要包括：基础处理，面板座块，面板分缝止水，坝体堆石及分区坝体上游面板下的垫层料、过渡料，应选用粒径较小而坚硬石料，仔细分层碾压到很高的密实度，并要求起到半透水作用，可靠支撑面板。第59页/共84页混凝土面板堆石坝挤压边墙施工第60页/共84页（1）垫层区主

23、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。要求用石质新鲜，级配良好的碎石料填筑。（2）过渡区主要作用是保护垫层区在高水头作用下不产生破坏。其粒径、级配要求符合垫层料与主堆石料间的反滤要求。一般最大粒径不超过350400mm。（3）主堆石区主要作用是维持坝体稳定。要求石质坚硬，级配良好，允许存在少量分散的风化料，该区粒径一般为600800mm。（4）次堆石区主要作用是保护主堆石体和下游边坡的稳定。要求采用较大石料填筑，允许有少量分散的风化石料，粒径一般为10001200mm。由于该区的沉陷对面板的影响很小，故对填筑石料的要求可放宽一些。坝料分区及要求：第61页/共

24、84页第62页/共84页1、填筑工艺堆石坝填筑可采用自卸汽车后退法或进占法卸料，推土机摊平。后退法汽车在压实的坝面上行驶，可减轻轮胎磨损，但推土机摊平工作量很大，影响施工进度。垫层料的摊铺一般采用后退法，以减少物料的分离。进占法自卸汽车在未碾压的石料上行驶，轮胎磨损较严重，卸料时会造成一定分离，但不影响施工质量，推土机摊平工作量可大大减小，施工进度快。主堆石体、次堆石体和过渡料一般采用自行式或拖式振动碾压实。垫层料由于粒径较小，且位于斜坡面，可采用斜坡振动碾压实或用夯击机械夯实，局部边角地带人工夯实。为了改善垫层料的碾压效果，可在垫层料表面铺填一薄层砂浆，既可达到固坡的目的，同时还可利用碾压砂

25、浆进行临时度汛，以争取工期第63页/共84页2、堆石体的压实参数和质量控制（1）压实参数堆石体填料粒径一般在6001200mm之间，铺填厚度根据粒径的大小而不同，一般为60120cm，少数可达150cm以上。振动碾压实，压实遍数随碾重不同而异，一般为46遍，个别可达8遍。垫层料最大粒径为150300mm，铺填厚度一般为2545cm，振动碾压实，压实遍数通常为4遍，个别68遍。堆石坝坝壳石料粒径较大，一般为10001500mm，铺填厚度在1m以上，压实遍数为24遍。据统计，不同部位的堆石料压实干密度均在2.102.30g/cm3之间。压实参数应根据设计压实效果，在施工现场进行压实试验后确定。第6

26、4页/共84页第65页/共84页第66页/共84页（2）堆石坝施工质量控制堆石体的压实效果可根据其压实后的干密度的大小在现场进行控制。堆石体干密度的检测一般采用挖坑注水试验法，垫层料干密度检测采用挖坑灌砂试验法。试验时应注意如下事项：1）取样深度应等于填筑厚度；2）试坑应呈圆柱形；3）坑壁若有大的凹陷和空隙，应用粘土或砂浆堵塞，以防止注水时塑料薄膜架空而影响检测精度；4）试坑直径与填筑料的最大粒径比应符合有关试验规程的规定。第67页/共84页第68页/共84页（三）钢筋混凝土面板的浇筑1、分缝分块钢筋混凝土面板的主要作用是防渗，由于其面积大、厚度薄，为使其适应堆石体的变形应进行分缝。一般用垂直

27、于坝轴线方向的纵缝将面板分为若干块，中间为宽块，每块宽1218m，两侧为窄块，宽69m第69页/共84页2、趾板施工趾板：连接地基防渗体与面板的砼板。保证面板与河床及岸坡间的不透水连接，同时也是基础帷幕的盖板和滑模施工的起始工作面坝前趾板清淤 第70页/共84页第71页/共84页2、趾板施工。在趾基开挖处理完毕，经验收合格后进行，按设计要求绑扎钢筋、设置锚筋、预埋灌浆导管、安装止水片及浇筑上游铺盖。混凝土浇筑中，应及时振实，注意止水片与混凝土的结合质量，结合面不平整度小于5mm。在混凝土浇后28d以内，20m之内不得进行爆破，20m之外爆破要严格控制装药量。第72页/共84页3、面板混凝土浇筑

28、通常面板混凝土采用有轨或无轨滑模浇筑，坝顶卷扬机牵引，每浇一次滑模提升2030cm；低流态混凝土，坍落度一般为57cm，电动软轴振捣棒振捣，混凝土出模后人工抹面处理，并及时用塑料薄膜或草袋覆盖，以防雨水冲淋，坝顶用花管长流水养护至蓄水前。第73页/共84页面板厚度的确定应满足下列要求：1）应能便于在其内布置钢筋和止水，其相应最小厚度为0.30M；2)控制渗透水力梯度不超过200；3)在达到上述要求的前提下，应选用较薄的面板厚度，以提高面板柔性，降低造价。面板的顶部厚度宜取0.30M，并向底部逐渐增加，在相应高度处的厚度可按下式)确定：T0.30十(0.0020.0035)H式中T面板厚度，M；

29、H计算断面至面板顶部的垂直距离，M。中低坝可采用0.30.4M等厚面板。第74页/共84页水布垭面板坝一期填筑挤压边墙布置图(图中高程单位为m，尺寸单位为cm)第75页/共84页面板扎筋第76页/共84页第77页/共84页青衣江周公河一级电站第78页/共84页第79页/共84页第80页/共84页第81页/共84页一般面板堆石坝的施工程序为：岸坡与坝基开挖清理，趾板基础开挖和趾板混凝土浇筑；截流后河床坝基开挖清理，河床趾板基础开挖和趾板混凝土浇筑，基础灌浆，分期分块填筑堆石料，填筑到规定高度后施工混凝土面板，同时填筑下期堆石料，再浇筑混凝土面板，直至坝顶。垫层料、过渡料与一定宽度的主堆石料的填筑应平起施工，均衡上升。第82页/共84页第83页/共84页感谢您的观看！第84页/共84页