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      水利水電工程中土石壩施工技術探討
      RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-11-08 13:51:43

      摘要:土石壩被廣泛的應用到國內外的水壩建設中,中低壩與興建的高土石壩都越來越多的運用土石壩施工工藝。本文介紹了土石壩的優點和缺點,分析了土石壩施工技術。

      關鍵詞:水利水電土石壩優缺點技術

      隨著大型高效機具的采用,壩體防滲結構和材料的改進,施工人數的大量減少,施工工期的進一步縮短以及施工費用的顯著降低等,土石壩的發展前景極為廣闊。土石壩不僅在當今國內外中低壩廣泛采用,而且興建的高土石壩也越來越多;炷撩姘宥咽瘔蔚慕洕院涂焖偈┕,已成為壩工建設中具有很強競爭力的一種新壩性,更是使土石壩“錦上添花”。土石壩的多重優越性以使其在當今的水利水電項目中站穩了腳跟,已被社會所公認。

      一、土石壩的優點和缺點

      1、優點

      (1)就地取材,節省鋼材﹑水泥﹑木材等重要建筑材料,從而減少了建壩過程中的遠途運輸。

      (2)結構簡單,便于維修和加高﹑擴建。

      (3)壩身是土石散粒體結構,有適應變形的良好性能,因此對地基的要求低。

      (4)施工技術簡單,工序少,便于組合機械快速施工。

      2、缺點

      (1)壩頂不能溢洪,一般要另設溢洪道(洞)。

      (2)施工導流不如砼壩或漿砌石方便。

      (3)粘性土料的填筑受氣候影響較大。

      (4)沉陷和不均勻沉陷大。

      二、土石壩施工技術分析

      1、土石壩筑壩材料

      在選壩階段應從空間與時間、質與量等方面進行全面規劃。料場土料的儲量一般要求是設計工程量的1.5~2.0 倍,并要求提供備用料場。粘性土料采用鉆探或坑探取樣。礫類土用坑探取樣,布孔間距50~100m。防滲料的勘探要仔細按深度查明天然含水量。堆石料的勘探可以采用鉆探及洞探。

      (1)防滲料

      防滲的土料最基本的要求,一是防滲性:滲透系數不大于l×10-5cm/s 時,一般即可滿足要求。二是施工性,土料的天然含水量在最優含水量附近,無影響壓實的超徑材料,壓實后的壩面有較高的承載力。

      (2)壩殼料

      工程實踐中,堆石、砂礫石及風化料等均可作為壩殼料。

      堆石:按其型式可分為拋填、分層碾壓、手工干砌石、機械干砌石等。

      砂礫石:碾壓砂礫石壓縮性低,抗剪強度高,但易沖蝕、易管涌。

      風化料:屬于抗壓強度小于30mpa 的軟巖類,往往存在濕陷問題。

      (3)反濾料和過渡料

      反濾料一般要滿足堅固度要求,應盡量避免用純砂做反濾料。

      2、土石料的開采與加工

      料場開采前的準備工作:劃定料場范圍;分期分區清理覆蓋層;設置排水系統;修建施工道路;修建輔助設施。

      (1)土料的開采

      土料開采一般有立采和平采兩種。立面開采方法適用于土層較厚,天然含水量接近填筑含水量,土料層次較多,各層土質差異較大時。平面開采方法適用于土層較薄,土料層次少且相對均質、天然含水量偏高需翻曬減水的情況下,宜采用。規劃中應將料場劃分成數區,進行流水作業。

      (2)土料加工

      調整土料含水量,降低土料含水量的方法有挖裝運卸中的自然蒸發、翻曬、摻料、烘烤等方法。提高土料含水量的方法有在料場加水,料堆加水,在開挖、裝料、運輸過程中加水。摻合、超徑料處理,一般摻合辦法有:①水平互層鋪料———立面(斜面)開采摻合法;②土料場水平單層鋪放摻料———立面開采摻合法;③在填筑面堆放摻合法;④漏斗———帶式輸送機摻合法。第①、④種方法采用較多。

      礫質土中超徑石含量不多時,常用裝耙的堆土機先在料場中初步清除,然后在壩體填筑面上進行填筑平整時再作進一步清除;當超徑石的含量較多時,可用料斗加設蓖條篩(格篩)或其他簡單篩分裝置加以篩除,還可采用從高坡下料,造成粗細分離的方法清除粗粒徑。粗粒徑較大的過渡料宜直接采用控制爆破技術開采,對于較細的、質量要求高的反濾料,墊層料則可用破碎、篩分、摻和工藝加工。

      (3)砂礫石料和堆石料開采

      砂礫石料開采主要有陸上開采:一般挖運設備即可。水下開采:采用采砂船和索鏟開采。當水下開采砂礫石料含水量高時,需加以堆放排水;還有塊石料開采:結合建筑物開挖或由石料場開采,開采的布置要形成多工作面流水作業方式。開采方法一般采用深孔梯段爆破,特定目的使用洞室爆破。

      (4)超徑處理

      超徑塊石料的處理方法主要有淺孔爆破法和機械破碎法兩種。淺孔爆破法是指采用手持式風動鑿巖機對超徑石進行鉆孔爆破。機械破碎法是指采用風動和振沖破石、錘破碎超徑塊石,也可利用吊車起吊重錘,利用重錘自由下落破碎超徑塊石。

      3、土石料開挖運輸方案

      壩料的開挖與運輸,是保證上壩強度的重要環節之一。開挖運輸方案主要根據壩體結構布置特點、壩料性質、填筑強度、料場特性、運距遠近、可供選擇的機械設備型號等多種因素,綜合分析比較確定。土石壩施工設備的選型對壩的施工進度、施工質量以及經濟效益產生重大影響。

      (1)設備選型的基本原則

      第一、所選機械的技術性能能適應工作的要求、施工對象的性質和施工場地特征,保證施工質量,能充分發揮機械效率,生產能力滿足整個施工過程的要求。

      第二、所選施工機械應技術先進、生產效率高,操作靈活、機動性好,安全可靠,結構簡單,易于檢修保養。

      第三、類型比較單一,通用性好。

      第四、工藝流程中各供需所用機械應成龍配套,各類設備應能充分發揮效率,特別應注意充分發揮主導機械的效率。

      第五、設備購置費和運行費用較低,易于獲得零、配件,便于維修、保養、管理和調度,經濟效果好。對于關鍵的、數量少且不能替代的設備,應使用新購置的,以保證施工質量,避免在一條龍生產中卡殼影響進度。

      (2)土石壩施工中開挖運輸方案主要有以下幾種

      第一、正向鏟開挖,自卸汽車運輸上壩正向鏟開挖、裝載,自卸汽車運輸直接上壩,通常運距小于10km。自卸汽車可運各種壩料,運輸能力高,設備通用,能直接鋪料,機動靈活,轉彎半徑小,爬坡能力較強,管理方便,設備易于獲得。在施工布置上,正向鏟一般都采用立面開挖,汽車運輸道路可布置成循環路線,裝料時停在挖掘機一側的同一平面上,即汽車魚貫式地裝料與行駛。

      第二、正向鏟開挖、膠帶機運輸國內外水利水電工程施工中,廣泛采用了膠帶機運輸土、砂石料。膠帶機的爬坡能力大,架設簡易,運輸費用較低,比自卸汽車可降低運輸費用1/3~1/2,運輸能力也較高。膠帶機合理運距小于10km,可直接從料場運輸上壩;也可與自卸汽車配合,作長距離運輸,在壩前經漏斗由汽車轉運上壩;與有軌機車配合,用膠帶機轉運上壩作短距離運輸。

      第三、斗輪式挖掘機開挖,膠帶機運輸,轉自卸汽車上壩對于填筑方量大、上壩強度高的土石壩,若料場儲量大而集中,可采用斗輪式挖掘機開挖,其生產率高,具有連續挖掘、裝料的特點。斗輪式挖掘機將料轉入移動式膠帶機,其后接長距離的固定式膠帶機至壩面或壩面附近經自卸汽車運至填筑面。這種布置方案,可使挖、裝、運連續進行,簡化了施工工藝,提高了機械化水平和生產率。

      第四、采砂船開挖,有軌機車運輸,轉膠帶機(或自卸汽車)上壩有軌機車具有機械結構簡單、修配容易的優點。當料場集中,運輸量大,運距較遠(大于10km)時,可用有軌機車進行水平運輸。有軌機車運輸的臨建工程量大,設備投資較高,對線路坡度、轉彎半徑等的要求也較高。有軌機車不能直接上壩,在壩腳經卸料裝置至膠帶機或自卸汽車轉運上壩。壩料的開挖運輸方案很多,但無論采用何種方案,都應結合工程施工的具體條件,提高機械利用率;減少壩料的轉運次數;各種壩料鋪筑方法及設備應盡量一致,減少輔助設施;充分利用地形條件,統籌規劃和布置。

      4、壩體填筑與壓實

      當基礎開挖和基礎處理基本完成后,就可進行壩體的鋪筑、壓實施工。

      (1)土石壩壩面作業施工組織規劃

      土石壩壩面作業施工程序包括鋪料、平倉、灑水、壓實、質檢等工作。壩面作業,工作面狹窄,工種多,工序多,機械設備多,施工時需有妥善的施工組織規劃。為避免壩面施工中的干擾,延誤施工進度,土石壩壩面作業宜采用流水作業施工。流水作業施工組織應先按施工工序數目對壩面分段,然后組織相應專業施工隊依次進入各工段施工。對同一工段而言,各專業隊按工序依次連續施工;對各專業施工隊而言,依次不停地在各工段完成固定的專業作業。

      (2)流水作業施工的優點

      其結果是實現了施工專業化,有利于工人勞動熟練程度的提高,從而有利于提高勞動效率和工程施工質量。同時,各工段都有專業隊施工固定的施工機具,從而保證施工過程人、機、地三不閑,避免施工干擾,有利于壩面作業多、快、好、省、安全地進行。

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