第一章 综述

目录第一章综述 (1)1.土石方工程范围 (1)2.土石方施工技术的发展 (1)2.1土石方开挖工程 (1)2.2地下工程 (2)2.3土石坝工程 (3)2.4疏浚工程 (4)3.土石方工程施工特点 (5)1第一章综述1.土石方工程范围土石方工程是指对土体或岩石进行松动、破碎、装运、卸料、填筑、压实和加固以及处理以实施建筑施工的工程。

就水利水电工程而言，它主要涵盖工程爆破、土石方明挖（含支护）、边坡处理、地基处理、地下洞室开挖与衬护、土石坝工程（含多种防渗体的堆石坝工程）、堤防工程、疏浚与吹填工程以及土石方施工机械的选型配套使用等。

地基处理部分在本手册单独设卷，其他均为本卷所涉及的内容。

2.土石方施工技术的发展土石方施工是水利水电工程施工的重要组成部分，即使是混凝土坝枢纽工程，也有大量的土石开挖和填筑，并且常常成为相当关键的施工项目。

在上世纪初，发达国家就进入了以机械为主的工程施工，随着整体科技水平的提高，尤其是工程机械和岩土科学的进步，土石方工程施工水平不断得到发展。

在人类进入21世纪的今天，土石方工程技术已经发展到一个全新的高度。

在我国，以机械为主的工程施工在20世纪50年代开始起步，其后一段时间发展缓慢。

进入70年代，我国在学习国外先进经验的基础上，重视了大型施工机械引进开发以及科学研究工作，随着改革开放的进程，很多施工企业装备了重型土石方机械及其配套设备，开始了土石方工程发展的新时期。

近10余年来，我国在水利水电科技领域取得了巨大的进步，土石方工程施工技术也得到了快速发展，在施工规模、施工机械化水平、施工强度、施工工期、爆破技术等诸方面都与当前国际水平基本同步，在应对地形险峻、地质复杂、施工难度大的工程中也取得了令人瞩目的成就，但我们的施工管理水平仍有差距，要达到国际先进水平，还要付出极大的努力。

2.1土石方开挖工程50余年来，我国修建了数以千计的大中型水库和水电站工程。

二十世纪50～60年代，在个别大型工程建设中采取了机械化施工，其他工程都是以人力为主和轻型机械参与的施工方式。

一些工程虽然取得了施工工期、施工强度的较高水平，但那是依靠大量人力在特定历史条件下取得的，整体施工水平仍然较低。

70年代以后，随着经济建设的进一步发展，开挖施工机械化水平不断提高，80年代中期以后，大中型工程又开始了机械化施工的新阶段。

近二十几年来，年开挖量超过1000万m3的工程有葛洲坝和小浪底枢纽工程，在建的三峡工程土石方开挖总量达1.21亿m3,年最大开挖量高达4400万m3，规模十分巨大，具有相当高的机械化施工水平。

许多工程在建设过程中还面临着各种复杂的高边坡处理问题，不同地质条件下的大型地下厂房、长大隧洞和高压输水管道都存在着新的技术课题。

在完成各种不同规模和性质的开挖工程中，新型机械设备陆续使用，机械化施工水平不断提高，同时也加强了施工科研、技术攻关和监测工作。

工程爆破领域，在重视理论研究和凿岩机具爆破器材不断创新的基础上，广泛应用了预裂爆破、光面爆破、孔内孔间微差梯段爆破、水下工程爆破等技术，并使之不断发展和完善，地下洞室爆破技术在我国也有了长足的进步，工程爆破的技术水平取得了整体发展。

在边坡工程中，越来越重视针对各类型边坡和变形破坏类型的综合治理措施的研究，控制爆破技术、排水和抑制向大变形发展的喷锚措施始终占有重要地位；超前锚固和主动加固边坡岩体的预应力锚索技术将更广泛地得到应用，并向群锚、大吨位、快速施工方向发展。

诸多综合措施的采用，在100m级、200m级特高边坡的治理施工中取得了新的突破。

这些在工程实践中不断发展的技术使坝基开挖、地下洞室开挖与围岩支护衬砌、高陡边坡处理以及料场开采等施工领域跻身到国际先进水平的行列，工程规模和开挖强度达到了国际领先水平。

当前，土石方开挖施工机械日益向大型、高效、液压、自动控制等方面发展，用于特殊作业环境的专用施工机械有明显进步，机械的配套使用和维修保养工作普遍得到重视。

2.2地下工程60年代以前，我国地下工程的施工技术和国际水平有较大差距；70年代以后到80年代中期，以光面爆破、喷锚支护、地下厂房梯段爆破和牛腿岩锚吊车梁结构为代表的施工技术标志着我国地下工程的施工进入到一个新阶段；80年代中期以后，鲁布革工程引水隧洞全断面开挖技术和施工组织经验的推广应用使地下工程施工水平明显提高，地下建筑物围岩稳定和支护研究取得积极成果，20世纪90年代水电系统有了统一的围岩分类，并全面进入生产应用，在地下工程围岩稳定评价和勘察、设计、施工中起到了重要作用。

随着水利水电事业的高速发展，我国地下工程的规模不断增大，施工机械和施工技术不断进步；目前，我国大型建设项目的地下工程施工技术和施工速度已达到世界先进水平。

当今，洞室开挖已向全断面（特大断面除外）开挖方向发展，各种不同断面、不同形式（平洞、竖井、斜井、大洞室等）的洞室均有不同类型的施工机械配套设备进行机械化施工。

施工中开挖方法和工程措施围绕着保持围岩强度、充分发挥围岩的承载能力来实现，控制爆破、喷锚支护、围岩稳定监测已成为隧洞开挖的主要组成部分，超前物探技术得到推广。

我国使用掘进机开挖隧洞从60年代开始，经历了科研、试验、工程实践几个阶段，也取得了一定的成绩。

隧洞混凝土衬砌施工技术领域，普遍使用了钢模台车、针梁模板和滑升模板等，承载能力高、工作状态好的预应力钢筋混凝土衬砌技术，近年来也有明显的发展，小浪底等工程的应用成果是我国在这一领域的典型代表。

2.3土石坝工程土石坝是一种最常见的坝型，他以良好的适应性和经济性，其规模和高度已为坝工建设之首。

当今，我国土石坝筑坝技术已经达到了一个新的高度。

50～70年代，我国施工机械化水平普遍较低，以人力为主配合一些轻型机具修建了一大批均质土坝、土质心墙或斜墙沙砾石坝，并将定向爆破技术用于一批中小型工程。

由于施工机械和施工技术的限制，堆石填筑技术没有得到及时发展，少数几例抛填堆石坝成为这一时期的典型代表，沥青混凝土作为防渗体的土石坝开始起步，但为数很少，施工水平不高。

由于大型高效施工机械的发展和土工理论及实验技术的进步，这一时期国外土石坝取得了快速发展，高土石坝建设数量直线上升，在高坝中所占比例明显提高。

70年代中期以后，我国吸收国外的筑坝技术和实践经验，引进和开发了各种大型土石方施工机械，振动碾压机械的成功运用是引进开发施工机械的典型代表，这就使得以碾压堆石为主的土石坝在我国得到了迅速发展。

70年代后期建设的碧口坝（坝高101m）和石头河心墙坝（坝高114m）是土石坝新发展初期的范例。

80年代中期，现代混凝土面板坝的起步对促进我国坝工建设尤其是土石坝的建设起了重大作用。

90年代建于深覆盖层上的小浪底斜心墙坝（高154m）和天生桥一级面板堆石坝（高178m）等一批高坝和大型围堰工程，在施工技术、填筑强度、质量控制、仪器埋设诸方面都有所发展和创新，展示了我国20世纪土石坝建设的新水平。

在土石坝建设领域，混凝土面板堆石坝起步较晚。

在我国，现代混凝土面板堆石坝的建设真正起步是在1985年。

一、二十年来，面板坝以其安全、可靠的运行性能和适应性好、施工方便、工期短、造价低的特点在我国得到了快速的发展，积累了相当丰富的建设经验，混凝土面板堆石坝已成为当今中国水工建设中的主导坝型之一。

在建坝的数量、规模、高度诸方面达到了国际先进水平。

基于混凝土面板堆石坝的特殊地位，本卷为其单独列章。

沥青材料具有很高的不透水性和适应基础不均匀沉降的变形性能，几十年来，以沥青混凝土作为防渗体的土石坝工程，随着我们石油工业的发展，在借鉴国外经验和加强试验研究的基础上，经过数十个工程的实践，不断取得新的进步。

1997年完工的天荒坪上库沥青混凝土面板坝、2001年完工的重庆洞塘、新疆坎尔其、三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝（h=104m）和2001年动工修建的岩勒沥青混凝土心墙堆石高坝（h=125m）标志着沥青混凝土防渗技术已经发展到一个新的历史时期。

可以预期，随着石油工业的发展和沥青混凝土施工技术的进步，沥青混凝土防渗体堆石坝将进一步显示它的竞争潜力，并取得长足的发展。

20世纪80年代我国用复合土工膜修补加固了百余座病险坝，90年代用土工膜修补和新建了数十座土石坝，由于这种新坝型建造历史较短，技术尚有发展之中，一些坝的设计和施工还有不足之处，还有待各界共同努力，以求得这一技术的不断进步和完善。

定向爆破坝是20世纪30年代出现的一种坝型，中国在50年代末期开始陆续兴建定向爆破坝，至今大于30m的定向爆破坝已逾20余座，其中较高的有巳衣坝（高90m）、石砭峪坝（高85m）、南水坝（高82m）、塘仙坝（高100m）等。

定向爆破坝已经积累了一些建设经验，但也存在不少教训。

由于多方面的原因，80年代以后定向爆破筑坝推广比较缓慢，但在科技攻关方面还取得了一定的成果。

总之，定向爆破坝施工简单迅速，在一定条件下，造价比较经济，在适宜的地质、地形条件下和交通不便的地区，对于中小型工程仍不失为一种可供选择的坝型。

我国高土石坝的规模与国外相比还有一定距离，施工技术、管理水平和施工机械的高效发挥上也有相当差距。

随着小浪底、天生桥一级等大坝的建成和水布垭、苗家坝、糯扎渡坝等200m以上级高坝的开工建设和即将建设，我国的土石坝的建设水平必将得到进一步提高。

2.4疏浚工程我国用机械进行河道、港口疏浚施工已有百余年历史，随着疏浚设备的进步，疏浚施工技术不断有所发展。

水利水电工程挖泥船进行疏浚作业开始于20世纪50年代，60年代以水利水电系统为先导，先后配备了一批绞吸式挖泥船，组建了机械施工专业队伍，在华北及淮河水系等区域进行吹填和疏浚施工，显示了机械化施工的威力，施工技术有了新的进步。

进入70年代，交通部门和水利水电部门引进若干新型挖泥船和使用自产挖泥船，分别在沿海疏浚、长江黄河大堤加固和葛洲坝等工程中发挥了作用，加上地方设计制造的绞吸船的投产，水利疏浚实力大大增强，大型绞吸船远距离深层吸取长江泥沙吹填加固大堤取得成功。

80年代，先进的自产绞吸船投入疏浚和清淤，形成国内中小型绞吸船以200m3/h船为主的格局一直到今。

这一时期，疏浚吹填施工水平提高较快，陆续攻克了历史上遗留下来的堤防加固险段。

90年代，在新的建设管理体制下，疏浚队伍实力有所增强，完成了一批难度大、质量和环保要求高的大型疏浚工程。

这一时期，国内出现第三次引进挖泥船的高潮，同时经过工程项目的不断实践，我国的水利疏浚能力和施工水平已居世界前列，在国际疏浚竞争市场中也争得了一席之地。

但是，我国水利疏浚行业从设备现状和人员素质、队伍组成上和兄弟行业及国外疏浚业还有相当差距，还要加大力度解决有关问题，以适应水利水电事业的新发展。

3.土石方工程施工特点土石方工程施工具有强烈的实践性、复杂性、多样性、风险性和不连续性的特点，具体表现在以下几个方面。