土石坝施工综合机械化方案的选择

李玉鹏 马国栋 李丽波

（黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江 大庆 163000）

1 选择机械化施工方案通常应考虑如下原则

适应当地条件，保证施工质量，生产能力满足整个施工过程的要求。机械设备性能机动、灵活、高效、低耗、运行安全、耐久可靠。通用性强，能承担先后施工的工程项目，设备利用率高。机械设备要配套，各类设备均能充分发挥效率，特别应注意发挥主导机械的效率，譬如在挖、运、填、压作业中，应充分发挥龙头机械挖掘机的效率，以期为其他作业设备效率的提高，提供必要的前提和保证。设备购置及运行费用低易于获得零、配件的储备，便于维修、保养、管理和调度。应从采料工作面、回车场地、路桥等级、卸料位置、坝面条件等方面创造相适应的条件，以便充分发挥挖、运、填、压各种机械的效能。

2 开挖和运输机械的选择

它主要根据土料上坝强度、料场位置、土料特性、储量、分布以及可供选择的机械型号、容量、能耗等多种因素确定。若料场土层厚，沿高度方向分布均匀，或采用混合土料能够满足质量要求时，以采用液压反向铲挖掘机开挖较好，因液压反向铲挖掘机机动灵活性及市场占有率比较高，同时他还能挖掘停机地面以下较深的土料，也可用于水下开挖。反之，若土料呈薄层分布，土料特性是硬度不大的轻级或中级土料，含水量不太高，运距较短，道路和采区坡度较缓，以采用装载机挖运为宜，因在含水量高的粘性土料中开行，行驶阻力大；潮湿的粘土紧贴斗壁，卸土困难；干散的砂性土在铲斗的推动作用下，在开行的前方会形成土埂，增加开行阻力；砂砾料无粘结力，极易下滑，难以装满土斗，运距过长、坡面太陡会使装载机生产率明显降低。

运输机械应与开挖机械配套：（1）有轨运输即可与循环挖掘机械配合，也可与连续挖掘机械配合，对于运量大、运距远、储料集中、洞桥少的线路往往较为经济合理，其缺点是机动灵活性小，装料和卸料都需要转运和储料设备，道路坡度弯道的要求严格，在地形陡峻的地方，道路工程量大，线路成本高。（2）带式运输机与斗式挖掘机配合，具有挖运强度高，连续生产，管理方便等突出优点，国内石头河水库土坝工程和美国沃洛维尔土坝施工中均采用这种挖运方案。（3）汽车运输机动灵活，受地形条件和运距限制很小，据统计，近三十年国内外大中型土石坝工程绝大部分采用自卸汽车与挖掘机配合的方案。采用自卸汽车与挖掘机配合不仅要考虑路桥条件，还要考虑运距和挖掘机斗容量的大小，通过运距、挖掘机旋转一周作业时间、自卸车车厢容量来确定自卸车数量，这样能够有效的避免装、运、填系统排队问题，从而保证施工过程人、机、地三不闲，避免施工干扰，有利于坝面作业多、快、好、省、安全地进行。

3 填筑要求及材料实验也是决定机械的选择的因素

3.1 填筑要求

（1）按技术规范清理场地后的地面，当地面横坡不陡于1：5时，可直接填筑土方在稳定的斜坡上，横坡在1：10-1：5时，应将原地表地翻松，再进行填筑；地面横坡陡于1：5时，就应将原地面挖成宽度不小于1m的台阶，台阶项面作为2%至4%的内倾斜坡，再进行土方填筑。（2）填筑高度小于0.8m的地段，应将清除表土后的地面翻松，并分层碾压，其压实度达到技术规范中的规定。（3）每层填料铺设的宽度，应超出每层路堤的设计宽度，以保证工后的土石坝边缘有足够的压实度。（4）土石坝基底及土石坝体每层填土未经监理工程师检验合格，不得进行填土扩上一层填土施工。（5）各种填方土石坝和桥涵等结构物处的填土，其压实度也应符合技术规范的规定。

3.2 材料实验

（1）在填筑前，填方材料应每5000m3以及在土质时取样，按JTJ051-93标准方法进行一次颗粒分析、液限和塑限、有机质含量和击实试验；进行击实试验时，用重型击实法确定土的最大干密度和最佳含水量。（2）填方材料的现场压实试验。Ⅰ、用于填方的各种主要填料，开工后，立即结合施工进度安排选择面积约为1000m2的试验场地进行现场压实试验，并将试验结果报监理工程师审批。Ⅱ、现场压实试验应进行到能有效地该种填料达到规定的压实度为止。试验时记录压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序、每层材料的松铺厚度、材料的含水量等，试验结果经监理工程师批准后，即可作该种填料施工时使用的依据。（3）施工中每层填土的控制试验，沿线长度每200m到4处土样进行密度试验。

综合以上填筑要求，应对设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序、每层材料的松铺厚度、材料的含水量、作业灵活性等方面进行考虑，选择适合该标段的有效机械进行组合，从而达到节能低耗的原则，大大降低施工成本。

[1]袁光裕.水利工程施工[M].北京：中国水利水电出版社.