湖北水利水电职业技术学院 教师授课教案 课程名称:水利水电工程施工技术 00年至200年第学期第 次课 授课班级:03级水工 编制日期 课题(章节):第八章土石建筑物施工 84土石坝施工 传授主要知识点 料场规划、土料的开挖与运输、清基与坝基处理、坝体填筑与压实 土方工程冬雨季施工、坝基施工质量控制 传授主要技能点 了解土石坝施工、土石料场的规划。掌握碾压式土石坝坝面作业、施工质量控制及检查 教学步骤安排:1、复习上节课内容 2、讲述土石坝施工工艺 3、小结本次课内容 授课方式 课堂讲授 2、多媒体演示 3、介绍典型的施工实例 教学手段: 板书、多媒体、相关施工图片 作业布置情况 利用课后习题进行练习,巩固知识,补充习题 课后分析与小结 教师签名 页
教师签名： 第 1 页 湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至 200 年第 学期第 26 次课 授课班级： 03 级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）： 第八章 土石建筑物施工 8.4 土石坝施工 传授主要知识点： 料场规划、 土料的开挖与运输、 清基与坝基处理、 坝体填筑与压实、 土方工程冬雨季施工、坝基施工质量控制 传授主要技能点： 了解土石坝施工、土石料场的规划。掌握碾压式土石坝坝面作业、施工质量控制及检查 教学步骤安排： 1、复习上节课内容 2、讲述土石坝施工工艺 3、小结本次课内容 授课方式： 1、课堂讲授 2、多媒体演示 3、介绍典型的施工实例 教学手段： 板书、多媒体、相关施工图片 作业布置情况： 利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。 课后分析与小结：
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第四节土石坝施工 按施工方法的不同,土石坝分为填筑碾压、水力冲填、水中倒土和定向爆破等类型。目前仍以填筑碾 压式为最多。 碾压式土石坝施工,包括准备作业(如平整场地,修筑道路,架设水、电线路,修建临时用房,清基 排水等);:基本作业(如土石料开挖、装运、铺卸、压实等)以及为基本作业提供保证条件的辅助作业(如清除 料场的覆盖层、清除杂物、坝面排水、刨毛及加水等)和保证建筑物安全运行而进行的附加作业(如修整坝 坡、铺砌块石、种植草皮等」 由于土石坝施工一般不允许坝顶过水,在河道截流后,必须保证在一个枯水期内将大坝修筑到拦洪高 程以上。因此,除了应合理确定导流方案以外,还需周密硏究料场的规划使用,采取有效的施工组织措施 确保上坝强度,使大坝在一个枯水期内达到拦洪高程。 、料场规划 土石坝用料量很大,在坝型选择阶段应对土石料场全面调査,在施工前还应结合施工组织设计,对料 场作进一步勘探、规划和选择。料场的规划包括空间、时间和质量等方面的全面规划。 空间规划,是指对料场的空间位置、高程进行恰当选择,合理布置。土石料场应尽可能靠近大坝,并 有利于重车下坡。坝的上下游、左右岸最好都有料场,以利于各个方向同时向大坝供料,保证坝体均衡上 升。用料时,原则上低料低用、高料高用,以减少垂直运输。 时间规划,是指料场的选择要考虑施工强度、季节和坝前水位的变化。在用料规划上力求做到近料和 上游易淹的料场先用,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。 上坝强度高时充分利用运距近、开采条件好的料场,上坝强度低时用运距远的料场,以平衡运输任务。在 料场使用计划中,还应保留一部分近料场供合拢段填筑和拦洪度汛施工高峰时使用。 料场质与量的规划,是指对料场的质量和储料量进行合理规划。在选择规划和使用料场时,应对料场 的地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学性能指标进行全面勘探试验。 料场规划时还应考虑主要料场和备用料场。主要料场,是指质量好、储量大、运距近的料场,且可常 年开采;备用料场,是指在淹没范围以外,当主要料场被淹没或因库水位抬高而导致土料过湿或其他原因 不能使用时,在备用料场取料,保证坝体填筑的正常进行。应考虑到开采自然方与上坝压实方的差异,杂 物和不合格土料的剔除,开挖、运输、填筑、削坡、施工道路和废料占地不能开采以及其他可能产生的损 此外,为了降低工程成本,提高经济效益,料场规划时应充分考虑利用永久水工建筑物和临时建筑物 的开挖料作为大坝填筑用料。如建筑物的基础开挖时间与上坝填筑时间不相吻合时,则应考虑安排必要的 堆料场地储备开挖料 二、土料的开挖与运输 1.挖运配套方案 常用土石料挖运配套方案有以下几种: (1)人工开挖,手推胶轮车和架子车运输。一般手推车载重量100~200kg,架子车载重量300~500kg 距不宜大于lkm,坡度不宜大于2%。如坡度较陡可采用拉坡机或转皮带机运输。拉坡机拉车上坡坡度 不宜陡于1:3~1:5,爬高不宜大于30m。 (2)挖掘机挖裝,自卸汽车、拖拉机运输。适宜运距2~5km,双线路宽5-5.5m,转弯半径不宜小于50m, 坡度不宜大于10% 挖运方案选择,应根据工程量大小、上坝强度高低、运距远近和可供选择的机械型号、规格等因素, 进行综合经济技术比较后确定 2.挖运机械配套计算 (1)挖运强度的确定 教师签名 第_3页
教师签名： 第 3 页 第四节 土石坝施工 按施工方法的不同，土石坝分为填筑碾压、水力冲填、水中倒土和定向爆破等类型。目前仍以填筑碾 压式为最多。 碾压式土石坝施工，包括准备作业(如平整场地，修筑道路，架设水、电线路，修建临时用房，清基、 排水等)；基本作业(如土石料开挖、装运、铺卸、压实等)以及为基本作业提供保证条件的辅助作业(如清除 料场的覆盖层、清除杂物、坝面排水、刨毛及加水等)和保证建筑物安全运行而进行的附加作业(如修整坝 坡、铺砌块石、种植草皮等)。 由于土石坝施工一般不允许坝顶过水，在河道截流后，必须保证在一个枯水期内将大坝修筑到拦洪高 程以上。因此，除了应合理确定导流方案以外，还需周密研究料场的规划使用，采取有效的施工组织措施， 确保上坝强度，使大坝在一个枯水期内达到拦洪高程。 一、料场规划 土石坝用料量很大，在坝型选择阶段应对土石料场全面调查，在施工前还应结合施工组织设计，对料 场作进一步勘探、规划和选择。料场的规划包括空间、时间和质量等方面的全面规划。 空间规划，是指对料场的空间位置、高程进行恰当选择，合理布置。土石料场应尽可能靠近大坝，并 有利于重车下坡。坝的上下游、左右岸最好都有料场，以利于各个方向同时向大坝供料，保证坝体均衡上 升。用料时，原则上低料低用、高料高用，以减少垂直运输。 时间规划，是指料场的选择要考虑施工强度、季节和坝前水位的变化。在用料规划上力求做到近料和 上游易淹的料场先用，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。 上坝强度高时充分利用运距近、开采条件好的料场，上坝强度低时用运距远的料场，以平衡运输任务。在 料场使用计划中，还应保留一部分近料场供合拢段填筑和拦洪度汛施工高峰时使用。 料场质与量的规划，是指对料场的质量和储料量进行合理规划。在选择规划和使用料场时，应对料场 的地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学性能指标进行全面勘探试验。 料场规划时还应考虑主要料场和备用料场。主要料场，是指质量好、储量大、运距近的料场，且可常 年开采；备用料场，是指在淹没范围以外，当主要料场被淹没或因库水位抬高而导致土料过湿或其他原因 不能使用时，在备用料场取料，保证坝体填筑的正常进行。应考虑到开采自然方与上坝压实方的差异，杂 物和不合格土料的剔除，开挖、运输、填筑、削坡、施工道路和废料占地不能开采以及其他可能产生的损 耗。 此外，为了降低工程成本，提高经济效益，料场规划时应充分考虑利用永久水工建筑物和临时建筑物 的开挖料作为大坝填筑用料。如建筑物的基础开挖时间与上坝填筑时间不相吻合时，则应考虑安排必要的 堆料场地储备开挖料。 二、土料的开挖与运输 1．挖运配套方案 常用土石料挖运配套方案有以下几种： (1)人工开挖，手推胶轮车和架子车运输。一般手推车载重量 100~200kg，架子车载重量 300~500kg， 运距不宜大于 1km，坡度不宜大于 2%。如坡度较陡可采用拉坡机或转皮带机运输。拉坡机拉车上坡坡度 不宜陡于 1：3~1：5，爬高不宜大于 30m。 (2)挖掘机挖装，自卸汽车、拖拉机运输。适宜运距 2~5km，双线路宽 5~5.5m，转弯半径不宜小于 50m， 坡度不宜大于 10%。 挖运方案选择，应根据工程量大小、上坝强度高低、运距远近和可供选择的机械型号、规格等因素， 进行综合经济技术比较后确定。 2．挖运机械配套计算 (１)挖运强度的确定
1)上坝强度Qd:单位时间填筑到坝面上的土方量,按坝面压实成品方计。 k Q8实方,m) 式中V一某时段内填筑到坝面上的土方量,m3 ka一坝体沉陷影响系数,取1.03~1.05: k一施工不均衡系数,取1.2~1.3 k1-坝面土料损失系数,取0.9~0.95 T一某时段内的有效施工天数,等于计算时段内的总天数减去法定节假日天数和因雨停工的天数 )运输强度QT:为满足上坝强度要求,单位时间内应运输到坝面上的土方量,按运输松方计。 odk QT="k,(松方,m3/d) 其中k 式中kc一压实影响系数: k1.土料运输损失系数,取0.95~099 Yd、Yy-分别为坝面土料设计干密度和土料运输松散干密度。 3)开挖强度Qc:为了满足坝面土方填筑要求的,料场土料开挖应达到的强度 ed (自然方,m3 kk 其中k 式中yn-料场土料自然干密度 k;一料场土料开挖损失系数,随土料性质和开挖方式而异,取0.92~0.97 其他符号意义同前。 (2)挖运设备数量的确定 1)挖掘机需要量Nc的计算 N 式中Nc一挖掘机需要量,台 Pc一挖掘机的生产率,m3(d.台) 2)与一台挖掘机配套的自卸汽车数Na的计算 合理的配套应满足:当第一辆汽车装满后离开挖掘机到再次回到挖掘地点所消耗的时间,应该等于剩 下的(Na-1)辆汽车在装车地点所消耗的时间。即 (Na-1)(t+t位)=(t重+tm+t空) 1十l雷+t+te+t t装=kmt 教师签名 第_4页
教师签名： 第 4 页 １)上坝强度Ｑd：单位时间填筑到坝面上的土方量，按坝面压实成品方计。 Ｑd＝ Tk1 Vk ka (压实方，ｍ3 /d) (9－3) 式中 V－某时段内填筑到坝面上的土方量，ｍ3； ka－坝体沉陷影响系数，取 1.03~1.05； k－施工不均衡系数，取 1.2~1.3； k1－坝面土料损失系数，取 0.9~0.95； T－某时段内的有效施工天数，等于计算时段内的总天数减去法定节假日天数和因雨停工的天数。 2)运输强度ＱT：为满足上坝强度要求，单位时间内应运输到坝面上的土方量，按运输松方计。 ＱT＝ 2 k Q kd c (松方，ｍ3／ｄ) (9-4) 其中 ｋc＝ y d γ γ 式中 ｋc－压实影响系数； ｋ1-土料运输损失系数，取 0.95~0.99； γd、γy－分别为坝面土料设计干密度和土料运输松散干密度。 3)开挖强度ＱC：为了满足坝面土方填筑要求的，料场土料开挖应达到的强度。 ＱC＝ 2 3 k k Q kd c (自然方，m3 /d) (9-5) 其中 k ′ c＝ n d γ γ 式中 γn－料场土料自然干密度； k3－料场土料开挖损失系数，随土料性质和开挖方式而异，取 0.92~0.97。 其他符号意义同前。 (2)挖运设备数量的确定 1)挖掘机需要量 Nc 的计算 Nc＝ C C P Q (9-6) 式中 Nc—挖掘机需要量，台； Pc－挖掘机的生产率，m3 /(d.台)。 2)与一台挖掘机配套的自卸汽车数 Na 的计算 合理的配套应满足：当第一辆汽车装满后离开挖掘机到再次回到挖掘地点所消耗的时间，应该等于剩 下的(Na－１)辆汽车在装车地点所消耗的时间。即 (Na－１)(t 装+t 位)＝(t 重+t 卸+t 空) 则 Na＝ 装 位 装 重 卸 空 位 t t t t t t t + + + + + ＝ 装 位 循 t t T + (9-7) t装 ＝ kmt挖 (9-8)
k 式中Na一与一台挖掘机配套的自卸汽车台数 7一自卸汽车一个工作循环时间 t装一装车时间 t重一重车开行时间 t卸一卸车时间 t空一空车返回时间; t位一空车就位时间 t挖一挖掘机一个工作循环时间 k一装车时间延误系数 装车斗数 Q一自卸汽车载重量,t Y料一料场土料自然密度,tm q一挖掘机斗容量,m3 kH一铲斗充盈系数 ks-土料的可松性系数 为了充分发挥挖掘机和自卸汽车的生产效率,合理的装车斗数m应为3~5斗 三、清基与坝基处理 清基就是把坝基范围内的所有草皮、树木、坟墓、乱石、淤泥、有机质含量大于2%的表土、自然密 度小于1.48g/m3的细砂和极细砂清除掉,清除深度一般为0.3~0.8m。对勘探坑,应把坑内积水与杂物全 部清除,并用筑坝土料分层回填夯实。 土坝坝体与两岸岸坡的结合部位是土坝施工的薄弱环节,处理不好会引起绕坝渗流和坝体裂缝。因此, 岸坡与塑性心墙、斜墙或均质土坝的结合部位均应淸至不透水层。对于岩石岸坡,清理坡度不应陡于1 075,并应挖成坡面,不得削成台阶和反坡,也不能有突出的变坡点:在回填前应涂3~5mm厚的粘土浆, 以利结合。如有局部反坡而削坡方量又较大时,可采用混凝土或砌石补坡处理。对于粘土或湿陷性黄土岸 坡,清理坡度不应陡于1:1.5。岸坡与坝体的非防渗体的结合部位,清理坡度不得陡于岸坡土在饱水状态 下的稳定坡度,并不得有反坡。 对于河床基础,当覆盖层较浅时,一般釆用截水墙(槽)处理。截水墙(槽)施工受地下水的影响较大,因 此必须注意解决不同施工深度的排水问题,特别注意防止软弱地基的边坡受地下水影响引起的塌坡。对于 施工区内的裂隙水或泉眼,在回填前必须认真处理 对于截水墙(槽),施工前必须对其建基面进行处理,清除基面上已松动的岩块、石渣等,并用水冲洗 干净。坝体土方回填工作应在地基处理和混凝土截水枪浇筑完毕并达到一定强度后进行,回填时只能用小 型机具。截水墙两侧的填土,应保持均衡上升,避免因受力不均而引起截水墙断裂。只有当回填土高出截 水墙顶部0.5m后,才允许用羊脚碾压实 四、坝体填筑与压实 1.坝面作业施工组织 基坑开挖和地基处理结束后即可进行坝体填筑。坝体土方填筑的特点是:作业面狭窄、工种多、工 多、机械设备多,施工干扰大,若组织不好将导致窝工,影响工程进度和施工质量。坝面作业包括铺土 平土、洒水或晾晒(控制含水量)、压实和质量检査等。为了避免施工干扰、充分发挥各不同工序施工机械 的生产效率,一般采用流水作业法组织坝面施工 采用流水作业法组织施工时,首先应根据施工工序将坝面划分成若干区段,然后组织各工种专业施工 队依次进入所划分的区段施工。于是,各专业施工队按工序依次连续在同一施工区段施工;对各专业施工 队而言,则不停地轮流在各个施工区段完成本专业的施工工作。其结果是完成不同工序的施工机械均由相 教师签名 第_5页
教师签名： 第 5 页 m ＝ H s qk Qk γ料 (9-9) 式中 Na－与一台挖掘机配套的自卸汽车台数； T循 －自卸汽车一个工作循环时间； ｔ装－装车时间； ｔ重－重车开行时间； ｔ卸－卸车时间； ｔ空－空车返回时间； ｔ位－空车就位时间； ｔ挖－挖掘机一个工作循环时间； ｋ－装车时间延误系数； ｍ－装车斗数； Ｑ－自卸汽车载重量，t； γ料－料场土料自然密度，t/m3； q －挖掘机斗容量，m3； ｋH－铲斗充盈系数； ｋs－土料的可松性系数。 为了充分发挥挖掘机和自卸汽车的生产效率，合理的装车斗数 m 应为 3~5 斗。 三、清基与坝基处理 清基就是把坝基范围内的所有草皮、树木、坟墓、乱石、淤泥、有机质含量大于 2%的表土、自然密 度小于 1.48 g/cm3的细砂和极细砂清除掉，清除深度一般为 0.3~0.8m。对勘探坑，应把坑内积水与杂物全 部清除，并用筑坝土料分层回填夯实。 土坝坝体与两岸岸坡的结合部位是土坝施工的薄弱环节，处理不好会引起绕坝渗流和坝体裂缝。因此， 岸坡与塑性心墙、斜墙或均质土坝的结合部位均应清至不透水层。对于岩石岸坡，清理坡度不应陡于 1： 0.75，并应挖成坡面，不得削成台阶和反坡，也不能有突出的变坡点；在回填前应涂 3~5mm 厚的粘土浆， 以利结合。如有局部反坡而削坡方量又较大时，可采用混凝土或砌石补坡处理。对于粘土或湿陷性黄土岸 坡，清理坡度不应陡于 1：1.5。岸坡与坝体的非防渗体的结合部位，清理坡度不得陡于岸坡土在饱水状态 下的稳定坡度，并不得有反坡。 对于河床基础，当覆盖层较浅时，一般采用截水墙(槽)处理。截水墙(槽)施工受地下水的影响较大，因 此必须注意解决不同施工深度的排水问题，特别注意防止软弱地基的边坡受地下水影响引起的塌坡。对于 施工区内的裂隙水或泉眼，在回填前必须认真处理。 对于截水墙(槽)，施工前必须对其建基面进行处理，清除基面上已松动的岩块、石渣等，并用水冲洗 干净。坝体土方回填工作应在地基处理和混凝土截水枪浇筑完毕并达到一定强度后进行，回填时只能用小 型机具。截水墙两侧的填土，应保持均衡上升，避免因受力不均而引起截水墙断裂。只有当回填土高出截 水墙顶部 0.5m 后，才允许用羊脚碾压实。 四、坝体填筑与压实 1．坝面作业施工组织 基坑开挖和地基处理结束后即可进行坝体填筑。坝体土方填筑的特点是：作业面狭窄、工种多、工序 多、机械设备多，施工干扰大，若组织不好将导致窝工，影响工程进度和施工质量。坝面作业包括铺土、 平土、洒水或晾晒(控制含水量)、压实和质量检查等。为了避免施工干扰、充分发挥各不同工序施工机械 的生产效率，一般采用流水作业法组织坝面施工。 采用流水作业法组织施工时，首先应根据施工工序将坝面划分成若干区段，然后组织各工种专业施工 队依次进入所划分的区段施工。于是，各专业施工队按工序依次连续在同一施工区段施工；对各专业施工 队而言，则不停地轮流在各个施工区段完成本专业的施工工作。其结果是完成不同工序的施工机械均由相