土石坝坝体施工方案

一.工程概况

芹池镇原庄村后坡自然庄水保工程碾压式土坝位于龙湾沟泄洪涵洞首部,用八字墙收水。

二.坝基开挖与处理

（一）坝基开挖处理的原因：

天然的坝基表面往往会有树木、树根、杂草、乱石、水井、窑洞、坟墓、探坑等，表面土壤的有机混合物的含量比级高，自然容重小，坝基范围内可能有高压缩性松软土层、湿陷性黄土层等。对它们如果不进行开挖、清除、处理，必将给坝基的防渗性、稳定性带来很大威胁。因此，坝基开挖、清除、处理，是土坝施工中的重要内容，它的成功与失败往往就决定了整个枢纽工程的成功与失败。所以在坝体施工之前，必须进行坝基开挖与处理。

1.开挖处理的顺序：

自上而下，先两岸岸坡，后河槽坝基。

2.岸坡处理要求：

（1）.岸坡与与坝体的防渗体的连接部位，要清理到不透水层。以避免留下渗水通道。

（2）.清理后的岸坡若为岩石，其坡度不能陡于1∶0.75，并且在填土之前涂上3—5毫米厚的粘土浆，以利于坝体的防渗体与岸坡的结合；

（3）.清理后的岸坡若为粘土、非湿陷性黄土，其坡度不能陡于1∶1.5，并要削成平整的斜坡；

（4）.清理后的岸坡若为非粘性土，其坡度不陡于山坡土壤在饱和情况下的稳定坡度；

(5).对于岩石岸坡存在的反坡，为了减少削坡的方量，可以用混凝土填补成平顺的斜坡面。

（二）坝基处理内容：

一般包括坝基、坝肩防渗处理、软弱土层的处理。

(三)坝基处理方法：

覆盖层比较浅的，一般开挖成截水槽，并回填与坝体的防渗体相同的土料；覆盖层比较深的，一般用灌浆法法处理。对于断层、破碎带、节理裂隙、泉眼等特殊问题，要采取具有较强针对性的具体方法. 软基开挖处理：

(四)软基开挖处理原则：

1.首先考虑用天然地基作闸基，以降低造价。

2.拟订不同处理方案，经全面可行性论证后确定。

（五）软土地基开挖：

使用各种挖运机械开挖。平原地区，最大的特点是地下水位比较高，因此，一般情况下，首先将基坑范围内的水抽干然后再开挖。开挖过程中主要的任务是基坑排水，防止过多的水渗入基坑，导致流沙现象发生，开挖后的基坑边坡滑动失稳，影响水闸结构施工，影响施工安全。为此，软基开挖时一般采取如下措施：

1. 人工降低地下水位：

既在开挖之前，在坝基范围内及其周围用打机井的办法打井抽水，此法可以防止流沙产生，提高闸基土的密实度，开挖时，边坡可以比较陡，减少开挖回填的工作量。

2.滤水拦砂稳定基坑边坡：

这是在开挖后的基坑边坡上，为防止渗水时产生流沙现象，从而导致边坡塌滑的措施。基本做法有：

用叠砌苇捆拦砂；用秫秸、柳枝，稻草等绑成柴枕拦砂；对坡面铺设护面材料拦砂等。

（六）软基处理常用方法

软基处理方法比较多，例如教材介绍的换土法、排水法、振冲法、钻孔灌注法等，这些方法都有自己的特点和使用条件，都可以供大家在今后的工作中参考。下面补充介绍几种简便的常用方法：

1.砂垫层法：

（1）做法：

将基地底一定深度内的软土挖除，回填砂类土料（黄砂、砂砾）

（2）作用：

1）砂土φ↑、f↑K↑；

2）换砂过程中，经夯实，沉陷量↓

3）砂性土透水性大，有利软土层内孔隙水排除，加速基土固结。

（3）评价：

1）优点：产砂地区就地取材；不需机械设备效果好；受气温降雨影响小。

2）缺点：防渗问题突出，易产生渗透变形，上游应设铺盖并大板桩，以延长渗径。

（4）垫层厚度：一般应满足两个条件：

1）传到垫层底面的应力不超过挖后基土的承载力

2）不发生表层或深层滑动。

经验多为1—2m，一般不超过3—4m，过厚不经济，具体计算方法，可见土力学等。

（七）筑坝料场选择与规划：

土坝用料量很大，因此，在水库枢纽设计中的坝型选择阶段就应该对土料场进行全面调查，在施工前，要配合施工组织设计，对料场作进一步勘探、选择、规划。为保证质量，节约投资，加快施工进度，有必要从空间、时间、质量、数量等方面全面进行规划。

1.料场的空间规划：

空间规划是指对料场的位置、高程进行恰当选择、合理布置。基本要求是：

（1）运距短（有利于加快运输提高效率）；

(2) 高程合适（有利于重车下坡，不会因料场位置高，道路坡度陡，引起运输事故）；

(3)土场与重要建筑物或者居民点有足够的防爆防震的安全距离（有利于减少施工隐患）。

2.料场的时间规划：

时间规划是指在施工中，要考虑到施工强度和坝体填筑部位的变化，随着季节和坝前蓄水情况的变动，料场的工作条件也要能适应其变动的需要。以便于平衡运输任务，避免不必要的窝工。基本要求是：

(1)含水量高的旱季用，含水量低的雨季用；

(2)施工强度高时用近料，施工强度低时用远料；

(3)近处应留有大坝合龙用料（筑坝合龙时、拦洪渡汛时填筑用料强度都很大）。

3.料场的质量和数量规划：

土料的质量和数量的规划，是料场规划的最基本要求，也是决定料场取舍的重要前提。基本要求是：

(1)规划时要全面勘探和试验（勘探内容包括：料场的地质成因、产状、埋藏深度、储藏量、物理力学指

标等；其中物理力学指标包括各种容重、含水量、材料的成分、颗粒继配、凝聚力、内摩擦角、渗透系数等）；

(2)勘探精度随设计要求提高；

(3)总储量满足总方量要求；

(4)用料分配应满足阶段施工中上料最大强度要求；

(5)充分利用建筑物基础开挖的弃料（有利于减少外运工作量，减少运输干扰，减少废料堆放场地）

(6)用人工筛分控制填料的质量（有利于紧缩坝体设计断面，并可以充分利用渣料）；

(7)规划时中考虑主料场的同时还应考虑备用料场（主料场不仅要质量好、储量大一般应比需要的总方量多1—1.5倍，运距近，而且有利于常年开采，备用料场要在淹没范围以外，当主料场被淹没或者其他原因中断使用时，使用备用料场，备用料场的储藏量应为主料场总储藏量的20—30%）

(8)规划时应考虑弃料的出料、堆料、弃放的位置，（力求避免施工干扰，加快开采、运输速度）。

三.施工方案选择

在施工中，中小型土石坝一般采用各种改良工具和半机械化施工方,科学的进行施工布置，对加快土坝施工进度，降低生产成本具有重要的意义。

综合机械化的基本原则：

在施工中，挖、运、填、压等各道工序均由互相匹配的施工机械来完成，从而构成一条龙的生产流程，这种方法称为综合机械化施工。组织综合机械化施工应遵循下列原则：

1.尽量形成综合机械化施工系统；（所有施工环节、内容都采用机械化。）

2.充分发挥注意机械的作用；（主要机械指对完成关键工序起主导作用，而且台班费用最高的机械。充分发挥它的作用，有利于加快进度，降低成本。例如，施工中用正向铲挖掘机采料，自卸汽车运输上坝，推土机平土，振动碾压实，刨毛机刨毛，洒水车洒水，这种综合机械化施工中，正向铲挖掘机就是主要机械，它的作用发挥好坏，直接影响各道工序、各种机械作用的发挥。）

3.机械配套要有利于使用、维修、管理；（尽量采用大型、高效、型号单一的施工机械，减少机械的型号、规格、数量，尽量利用一种机械能够完成几道工序，以减少机械之间的配合环节，提高机械的时间利用系数，简化维修管理工作。）

4.加强机械维修管理；（磨刀不误砍材工，加强对机械的养护，使机械都能长期保持正常工作状态，无疑会提高机械的利用率，因此施工现场一般设有机械修配企业。）

5.合理布置工作面，改善道路条件，减少机械转移时间。（要实现快速挖、装、运、卸、铺、压，合理布置工作面，改善道路条件，是重要的前提，否则，一个环节受阻，会环环窝工。因此，安排作业时，一般让大型机械去完成工作量大而集中的任务，工作量小而分散的局部地段，安排小型机械去完成，避免机械频繁转移，造成浪费。）

四.坝面作业

在坝基和基础处理完成，允许填筑土料时，坝面作业就可以全面展开。在施工中，坝面作业组织是

坝体填筑的核心，作业组织的好坏，直接影响到大坝的质量、施工进度、生产成本。

（一）坝面作业的施工组织：

1.坝面施工程序：

基本包括：铺土、平土、洒水（凉晒）、压实、刨毛（用平碾压实时）、质量检查等。

2.坝面施工特点：

工作面窄、工种多、工序多、机械设备多。组织不好，容易发生互相干扰，造成窝工，延误进度，影响质量。为避免这类情况发生，坝面一般采取流水作业法施工。

3.流水作业的实施：

1.流水作业的概念：

流水作业，首先是根据施工工序数目，将坝面分段，组织不同工种的专业队依次进入各个工段施工。对于同一个工段来讲，各个专业队按照工序依次连续施工；对于各个专业队来讲，依次不停的在各个工段完成固定的专业工作。

2.流水作业的效果：

实现了施工专业化，在各个工段都有专业队使用固定的机具进行施工。这个效果有利于施工人员技术的熟练和提高；容易保证施工过程中人、地、机具三不闲，，可以避免互相干扰，从而实现多、快、好、省、安全施工。

3.流水作业段数计算（对于某一控制高程的坝面）：

式中：

m—工作段数；

W D—坝体某高程的工作面面积，m2；

W B—单位时间内要求流水作业（班）的铺土面积，m2；Q d—要求的上坝填筑强度，m3/；

γd—土石料设计干容重，t/m3；

γn—料场土石料的天然容重，t/m3；

h—每层铺填松土的厚度，m；

K S—土石料最后松散系数（见107页表6—1）。

（1）流水作业示例：（见107页，

咯）

五.坝面填筑施工基本要求

坝面作业是保证坝体质量的关键，应把好各道工序的质量关。为此要求：

1.粘性土的铺料与压实要连续进行；

2.上层土料应在下层压实合格，并刨毛洒水后

铺填；

3.粘性土洒水应少、勤、匀，以保证压实效果；

4.非粘性土，特别时石渣和沙砾料应充分洒水，以保证压实效果；

5.铺土方向沿坝轴线进行；

6.卸料尽量采用进占法退铺；

7.铺料要均匀，大土块要打碎；

8.向上下游保持1—2%的坡度，以利于排除施工期间的雨水；

9.压实必须按次序进行，不能漏压、欠压、过压；

10.碾压机械必须平行坝轴线，采取进退、错距的开行方式；

11.分段碾压时，顺碾压方向的搭接长度不小于0.3—0.5米。

12.汽车穿越反滤层进入防渗体要设专用“路口”。（因为汽车穿越反滤层时容易将反滤料带入防渗体，造成防渗土料与反滤料边线混肴影响坝体结构质量，因此，应在坝面每隔40—60米设专用“路口”，并且，每隔二三层换一次路口位置，既可以防止将土料带入反滤层，也可以防止因超压产生剪切破坏。）

六.防渗体的填筑

1.心墙坝体的填筑：

心墙上升过快，容易干裂而影响质量，砂壳上升过快也会造成施工困难，所以心墙应与上下游反滤料以及部分坝壳平起填筑。碾压时，粘土用羊足碾，粘土与砂料分界处用气胎碾，沙砾料用振动碾。

2.斜墙坝体的填筑：

防渗斜墙可以与下游的反滤料以及坝壳平起填筑，更可以待坝体上升一定高度后，甚至坝体达到设计高程以后，再填筑斜墙，有利于避免因坝体沉陷过多，而引起斜墙裂缝。填筑好的斜墙，在它的上游肴立即作好保护层，防止干裂，保护层应随斜墙增高而增高，其高度相差一般不超过1—2米。

3.接缝处理：

坝体分期分段施工时，新旧坝体结合处既为施工接缝处。处理不好，会形成漏水通道，或者产生不均匀沉陷。对于防渗体一般不设平行坝轴线的纵向接缝，均质坝垂直坝轴线的横向接缝处，结合坡度一般不陡于1∶3，高差大于1米时，还要挖结合槽，均质坝允许游平行坝轴线的纵向接缝，接缝的两侧坝体高差较小时，，结合坡度不陡于1∶2，结合面可以是斜坡，也可以是台阶形。

七.质量检查与控制

为保证施工质量，质量检查与控制应贯穿各个施工环节和施工的全过程。

1.料场质量检查与控制：

对土料料场的土质情况、土块大小、含水量高低、杂质含量多少要经常取土检查。含水量高的，要改善料场的排水条件，采取防雨措施，对土料进行翻晒，使含水量降低到规定范围内；含水量低时，对粘性土料应考虑在料场加水，加水量可以按下式计算：

式中：

Q0—料场加水量；

Q D—土料上坝强度；

K P—土的可松性系数；

γe—料场土料的容重；

ω0—坝面碾压时要求的含水量；

ωe—料场土料的天然含水量；

ω—土料装运过程中的含水量蒸发损失，一般取0.02—0.03最好现场测定。加水方法可以采用分块筑席埂，灌水浸渍，轮换取土；也可以采用喷灌机喷灌。对于石料场要经常检查石质、风化程度，石块大小，石块形状是否符合上坝要求。对于性质不详的土料要及时进行物理力学性质和化学分析试验，检查合格后才能使用。

2.坝面的质量检查与控制：

（1）检查控制的基本内容：

在坝体填筑过程中，应对铺土厚度、土块大小、含水量大小、压实后的干容重、压实后的层间接和进行检查，并采取控制措施。一般主要检查控制含水量和干容重。达不到要求的，应及时处理。

（2）检查取样规定：

对不同的坝料、不同部位的取样，试验的项目、取样实验次数的要求不同。但是，都要符合规范的规定（见109页表6—2）。

（3）取样部位要求：

1）在截水槽取样不少于两排，取样间距不超过30米；

2）在有代表性的碾压坝段应取样检查；

3）重要结合部位或者可疑部位（土质变化、含水量过高过低、铺土厚度不均、坝体与岸坡、与混凝土建筑物，坝壳与防渗体，坝体分段施工等容易漏压的结合部位）要重点取样检查。

（4）检查结果要求：

1）压实干容重的合格率不小于90%；

2）干容重不低于设计干容重的98%；

3）不合格的土样不得集中。

（5）非粘性土的检查控制：

1）基本要求：

对于反滤层、过度层、坝壳等非粘性土的质量检查，除按表6—2的规定取样外，主要控制压实参数。2）取样方法：

一般在填筑排水反滤层过程中，每一层在25×25m的面积内，取样1—2个；

对于条形反滤层，每隔50米设一个取样断面，每个取样断面每层所取样品不得少于4个，并应均匀分布在断面的不同部位，而且层间取样位置要彼此对应。

3）检查内容：

对于反滤层铺填的厚度、是否混有杂物、填料的质量、颗粒级配应全面检查，通过颗粒分析，查

明反滤层的层间系数（D50/d50）和每层的颗粒不均匀系数（D60/d10）是否符合设计要求。不符合要求的，应重新筛选，重新铺填。

八.雨季施工

土坝雨季施工，对沙砾料影响较小，但是对粘性土料影响很大，因此，应采取必要的针对措施。

雨季施工：

雨季施工主要是防止粘性土含水量过大影响施工进度和施工质量。常用措施一般是：

1.储备含水量低的土料，作好料场截水排水（料场规划时，将地势高含水量低的安排在雨季使用将含水量低的土料存堆起来，土堆周围作好截水排水）。

2.晴天多筑防渗体（晴天加快心墙的施工，为防止心墙干裂，保护心墙的边坡稳定，只将靠近心墙的部分坝壳随着心墙一起施工，雨天或者雨后再施工坝壳部分）。

3搭设防雨棚，作好坝面护盖：在粘性土料集中点搭建防雨棚，在坝面用帆布或者塑料薄膜进行覆盖，都是防雨的常用措施。