现代土石坝施工技术之二

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1、主 讲 人：李洪涛 副教授 工作单位：四川大学水利水电学院,现代土石坝施工技术（二）,028-85404260 13540157641,第二部分 土石坝施工技术,土石坝工程施工特点： 1、筑坝所需土石可就地取材，还可以充分利用各种开挖料 。 所需钢材、水泥、木材比较少，可以减轻对外交通运输的工作量 ；,筑 坝 材 料,第一要素,2、土石坝工程量大，施工强度高，当前机械化施工水平已经可以在合理工期内完成大量土石方开挖和填筑。 施工设备配置和运输线路条件成为施工的关键因素,设备、道路,两个关键点,3、土石坝施工和自然条件关系极为密切 由于水文、地质、气象因素的不确定性和筑坝材料的千差万别，对土石坝

2、的导流标准、拦洪度汛方式以及有效工作时间要进行充分细致的综合研究，做好坝料的室内外试验研究工作和施工设计，并根据条件变化，及时调整施工参数和修正施工方案，实时动态施工管理。,实时动态 施工管理,自然条件 不确定性,土石坝施工技术,第二部分 土石坝施工技术,一、施工阶段与进度安排 二、筑坝材料 三、坝基处理 四、坝体填筑,第二部分 土石坝施工技术,一、施工阶段与进度安排 1、施工程序 2、施工阶段与分期 3、施工度汛 4、施工进度,第二部分 土石坝施工技术,1.施工程序 施工程序应遵循下列原则： 与导流规划相适应，应满足大坝安全度汛、下游供水和水库初期蓄水要求。 满足坝体控制变形的要求。 满足坝

3、料季节性施工的要求。 坝体施工分期符合坝体结构、填筑坝体的稳定和施工工艺的要求。 坝体填筑强度相对均衡。 满足地基处理的要求。,第二部分 土石坝施工技术,长河坝工程施工程序,第二部分 土石坝施工技术,2、施工阶段与分期,土石坝施工阶段及施工任务,第二部分 土石坝施工技术,小浪底工程施工分期,第二部分 土石坝施工技术,3、施工度汛,施工期拦洪度汛方式及适用条件,第二部分 土石坝施工技术,坝体施工期临时度汛洪水标准,坝体施工期临时度汛阶段的洪水标准，又称坝体主要施工阶段。度汛标准时，应根据工程的具体情况，主要考虑拦洪库容的大小，综合分析确定并随着坝体逐年升高，度汛标准逐年应有所提高，一般应比前一年

4、标准提高一个档次。,第二部分 土石坝施工技术,施工运用阶段坝体度汛洪水标准,导流泄水建筑物封堵后，坝体度汛洪水标准应分析坝体施工和运行要求后按下表规定执行。汛期坝体上升高度应当满足拦洪要求，帷幕灌浆高程应能满足相应蓄水要求。,第二部分 土石坝施工技术,坝体临时度汛断面设计,设计原则,位置选择,第二部分 土石坝施工技术, 临时断面应满足稳定、渗流、变形及规定的超高等方面的基本要求，并力求分区少、变坡少、用料种类少；相邻台阶的高差一般不要超过3050m。高差过大时，可以通过增设平台协调坝体沉降，平台要有相当的宽度。 度汛临时断面顶部必须有足够的宽度（不宜小于2m），以便在洪水超过设计标准时，有抢修

5、子堰（堤）的余地。数项工程的实践表明，临时断面的合适顶宽为2530m。有时断面顶宽是根据施工均衡要求而拟定的。 斜墙、窄心墙不应划分临时断面。,设计原则,第二部分 土石坝施工技术, 临时断面位于坝断面的上游部分时，上游坡应与坝的永久边坡一致；下游坡应不陡于设计下游坝坡。其他情况下，临时断面上、下游边坡可采用同一边坡比，但不应陡于坝下游坡。 临时断面以外剩余部分应有一定宽度，以利于补填施工。 下游坝体部位，为满足临时断面浸润线的安全要求，在坝基清理完毕后，应全面填筑数米高后再收坡，必要时应结合反滤排水体统一安排。 上游块石护坡和垫层应按设计要求填筑到拦洪高程，如不能达到要求，则应采取临时防护措施

6、。,第二部分 土石坝施工技术, 心墙坝临时断面选在坝体上游部位。需在上游坡面增加临时防渗措施。施工初期，由于心墙部位的岸坡和坝基的开挖、处理工期或气象因素等对心墙填筑的影响，心墙上升速度可能会受到限制，此时可采用这一度汛临时断面型式，一般到了施工的中、后期，又可以过度到心墙部位临时断面的度汛型式。 心墙坝临时断面选在坝体中部。初期施工不如临时断面位于上游部位的有利，且接缝工作量一般较大，但有利于中、后期度汛和施工安排。设计这种型式的临时断面，要注意上游不填部分的最低高程应满足汛期一般水情条件下（如P=5%10%）能继续施工的要求。对于宽心墙坝，必要时亦可将部分心墙划为临时断面，先行填筑。 对均

7、质坝和斜墙坝，度汛临时断面应选在坝体上游部位，以斜墙为度汛临时断面的防渗体，同时应将上游的临时保护体也填筑到拦洪高程。小浪底斜心墙坝，由于填筑能力强，临时断面与全断面工程量差距不大，上游坡面无需防渗处理,位置选择,第二部分 土石坝施工技术,长河坝围堰保护基坑施工全貌,心墙及以下游,上游基坑,上游围堰,心墙基坑,第二部分 土石坝施工技术,长河坝施工度汛分期图,1530（围堰度汛）,1545（大坝拦洪）,1645（初期下闸）,1692（中期下闸）,第二部分 土石坝施工技术,4、施工进度, 满足总工期及各高峰期的工程形象要求，且各强度较为均衡。要注意利用临时断面调节填筑强度。 月高峰填筑量与坝体总量

8、比例协调，一般可取1:201:40。黑河坝为1:15，鲁布革坝1:18，天生桥一级1:15，小浪底坝为1:35，长河坝1:25 。分期导流和一次导流的工程在选取比值时，应注意其差异。（高峰月/月平均） 月不均衡系数宜在1.52.5之间选用，日不均衡系数宜控制在2.0左右。月不均衡系数如毛家坝村2.73，升钟坝2.80，石头河坝1.93（高峰年1.3），小浪底坝1.31，黑河坝2.33，加拿大波太基山坝1.34，日本高濑坝1.88，希腊瑞玛斯塔坝1.72，巴基斯坦塔贝拉坝2.40；日不均衡系数如黑河坝为1.69（心墙料1.35、坝壳料2.15），波太基山坝1.48，塔贝拉坝2.42，石头河坝2.

9、22（高峰年）。,填筑强度拟定原则,第二部分 土石坝施工技术, 填筑强度与开采能力、运输能力相协调，其中坝料运输线路的标准和填筑强度的关系尤为重要。 土石坝上升速度主要受塑性心墙（斜墙）上升速度的控制，上升速度和土料性能、有效工作日、工作面条件、运输与碾压设备性能以及施工工艺有关，一般是通过分析并结合经验确定，必要时可进行现场试验。我国20世纪80年代以后的实践表明，黏土填筑速度一般为0.20.5m/d，37m/月，最高时可达10m/月，黑河坝曾达到14m/月，泸定18m/月，水牛家13 m/月，毛尔盖15米/月，糯扎渡10米/月。 填筑强度要经过数次综合分析并反复验证后才能确定。要进行开挖、

10、运输强度的复核，还要根据总工期、坝的施工分期、施工场地布置、上坝道路、挖填平衡和技术供应等方面的统筹协调。,第二部分 土石坝施工技术,长河坝心墙每月理论可上升高度成果表,第二部分 土石坝施工技术,施工天数是确定施工强度、编制施工进度计划的基本资料之一。水文、气象因素的影响程度随坝料性质而异。目前安排施工进度一般多以月为时间单位，因而施工天数应分不同坝料按月分析确定。 拟定坝体土、石料填筑停工天数标准。 确定坝体土、石料填筑施工天数。坝料填筑施工天数可根据各月的日历天数扣除停工天数统计计算，并参考已建工程拟定的施工天数综合分析确定。 土料翻晒施工天数的确定当土料含水量超过最优含水量较多时，常采取

11、翻晒措施降低含水量。确定翻晒作业的停工标准要考虑降雨、蒸发、日照、风速、气温等因素，一般通过施工试验结合施工实践经验确定。其中蒸发量是应当考虑的主要因素，一般在日蒸发量小于4mm时应停止作业。,施工天数的确定,第二部分 土石坝施工技术,建议的坝体土料填筑因雨停工标准,第二部分 土石坝施工技术,、表示施工条件： 为气温低、日照短、蒸发量小的地区或季节，土料含黏量小，不采取防雨措施的情况； 为气温高、日照长、蒸发量大的地区或季节，土料含黏量大，降雨前采用碾压封闭表层的情况； 条件同，但采取有效防雨措施，如用防雨布覆盖坝面，雨后铲除不合格土料的情况。总之降雨的影响应从土料性质综合当时气温等气象条件综

12、合考虑。 对于坝壳料，雨天停工乃是考虑到运输车辆对砂石路面的损坏，行车安全以及填筑面的污染；一般情况下，日降雨量大于20mm应停止施工。坝料粒径偏细时，可适当调整停工时间，对混凝土路面，停工时间可另行考虑。 长河坝电站从施工安全角度考虑中-大雨石料停工。,第二部分 土石坝施工技术,其 他 原 因 停 工 标 准,第二部分 土石坝施工技术,降雨量对长河坝电站填筑料施工影响分析,第二部分 土石坝施工技术,长河坝大坝坝料每月可施工天数分析,第二部分 土石坝施工技术,施工进度计划的编制, 坝体各项工程的施工必须遵循施工总进度计划的安排，确保工程如期完成。特别是截流、拦洪有关的工程项目的进度，要进行深入

13、研究落实，以保证工程施工安全。 施工分期和进度应与导流度汛和下闸蓄水相适应，明确各期施工项目、工程量和应达到的工程形象，并注意各期的衔接。在确定施工程序、分期时，要进行施工强度论证，并尽可能保持常年均衡施工，坝体填筑开始后应很快进入施工高潮。 关键线路上的施工项目（开工、截流、度汛、封堵、蓄水及投产等日期）应明确、突出。 各阶段的施工部位、施工方法、施工强度应与施工场地布置同时考虑。 填筑计划应与枢纽建筑物开挖结合考虑，尽可能使开挖料直接上坝填筑，以保证挖填平衡。,编制原则,第二部分 土石坝施工技术, 合理安排施工准备和前期工程进度计划，保证各施工程序和工序之间顺利衔接，尽可能使填筑施工连续进

14、行。 由于施工条件的多变性和施工洪水的不确定性，在进度安排上应当留有余地，要有应变措施。 防浪墙施工时，坝体要具有必要的预沉期。 工程竣工后不留尾工。,第二部分 土石坝施工技术,图表法（横道图）目前是编制进度计划通常采用的方法。在图表法中加入工序逻辑关系、标明关键路线即可成为图表网络图法。图表法编制方法与步骤如下： 列出工程项目。根据设计图纸，将土石坝中的各分部、分项工程，按施工程序列入进度表。 计算工程量。根据设计图纸，按照施工阶段及施工分期，计算并绘制坝高与工程量关系曲线。 草拟各项工程进度线。首先按照各阶段的施工分期，结合导流、拦洪度汛要求，安排有关主要项目的施工进度。截流、拦洪度汛、封

15、堵、竣工等日期是进度计划中的控制点。 进度平衡调整。主要对施工强度、主要机械的使用量、作业人数等指标进行平衡、调整。由于很多环节涉及到整个枢纽的施工部署，故大坝进度平衡、调整工作应结合,编制方法,第二部分 土石坝施工技术,二、筑坝材料,1.坝料复查与规划 2、坝料现场试验 3、坝料的开采 4、坝料的加工 5、料场施工布置,第二部分 土石坝施工技术,1.坝料复查与规划,料场复查包括以下内容： 1 覆盖层或剥离层厚度、料层的地质变化及夹层的分布情况。 2 坝料分布、开采、加工及运输条件。 3 料场的水文地质条件与汛期水位关系。 4 料场的开采范围、占地面积、弃料数量以及可用料层厚度和有效储量。 5

16、 核实坝料的物理力学性质及压实特性。 6 料场地质灾害和环境问题的调查和分析。,料场复查方法参照DL/T5388相关规定执行。,第二部分 土石坝施工技术,第二部分 土石坝施工技术,料场规划与坝料填筑的数量比例宜为： 土料2.002.50；砂砾料1.502.00； 水下砂砾料2.002.50； 石料1.201.50； 天然反滤料不宜小于3.00。,（1）料源充足且质地比较均一。 （2）料场剥离层薄，便于开采，利用率高。 （3）注意合理调配坝料，尽量做到就近取料，高料高用，低料低用，并力求料场及弃渣的总运量最小。 （4）利于环保，少占耕地，多用库内淹没区的料场，充分利用其他建筑物开挖料并尽量直接上坝。 （5）应选择施工场地宽阔、料层厚、储料集中、质量好的大料场作为施工的主料场。 (6)有一定的备用料区，并保留部分近料场作为坝