水利土石方工程施工质量控制措施研究

2015-05-30刘敏

中华建设科技 2015年10期

关键词：土石方施工工艺水利工程

刘敏

【摘要】本文首先讲述了土石方明挖的主要技术发展，着重讲述了机械化的施工工艺，实例分析施工质量检查和控制措施。

【关键词】水利工程；土石方；施工工艺

Research on water conservancy construction quality control measures earthwork

Liu Min

（Bureau of ministry of water resources get WeiNa Texas water resources and hydropower engineering group co.， LTD Hebei 054900）

【Abstract】This paper describes the earth's major open-cut technology development， focuses on the construction process of mechanization， case study construction quality inspection and control measures.

【Key words】Construction technology；Hydraulic engineering；Earth

土方工程施工的特点是：工程量大，受外界干扰较多。例如：在

高挖方中常遇到边坡稳定问题；在深挖方中常遇到地下水的困惑；气

候因素往往使工期紧张。还有土质的差异、地形的陡缓都给施工带来

诸多不利条件。应按实际情况，决定施工方法。

1. 土石方明挖

（1）施工机械。

由于我国的土石方明挖施工的机械化起步相对较晚，在我国解

放初期建造的一些大型的水电站，都经历了土石方明挖施工技术从半

机械化转为机械化的转变过程，但是我国的黄河三门峡工程例外。在

六十年代末的中国，土石方的开挖才逐渐形成了低水平的机械化施工

能力，那时采用的主要施工设备仅为手风钻、自卸汽车和斗容挖掘机，

如果要进行大型的土石方工程，那么就要引进大量的进口设备。在70年代后期，我国的施工机械化水平得到了较快的发展，至80 年代中期后，我国的施工机械化水平进入了飞速发展阶段，较为常用的机械设备主要有钻孔机械、运输机械、辅助机械以及挖装机械四大类，且能够形成配套的开挖设备。

（2）高陡边坡开挖。

在近几年来，我国兴建的大型水电站开挖工程中，高陡边坡的情况较多，且根据数据统计，高边坡在100m 以上的有大约10 座多，最大的边坡高度为380m，例如在长江三峡工程双线永久船闸闸室中，直立墙高为68.5m，在中间还保留了岩石隔墩，这样一来，既能够有效的保证开挖的精度，还能够有效的确保边坡的稳定性，在工程中对开挖技术的要求也有了一定程度的提高。

（3）控制爆破技术。

我国在基岩保护层的开挖工程中，从原来的分层开挖，逐渐进步为现在的水平预裂或是光面预裂爆破法，有些工程中也应用了孔底设柔性垫层的小梯段爆破法，来进行爆除的工作，众多先进技术的应用，不仅能够有效的保证开挖的质量，还能够加快施工的进度。在特殊部位进行爆破时，也对原有的混凝土结构、基岩灌浆区和锚喷支护区的爆破开挖难题进行了解决。

（4）土石方平衡。

在对大型的水电工程进行施工过程中，对开挖料的利用十分重要，开挖料的利用对保持挖填的平衡起着较为重要的作用，例如在我国长江三峡工程中，有效的利用开挖料来进行大江截留和围堰填筑、人工骨料等，再如在葛洲坝工程中，开发的土石方体积达7464m3，开挖料的总利用率高达95%，这些都对保持土石方挖填的平衡做出了贡献。

2. 土石坝施工

土石坝施工中，与挖掘机械配套的自卸汽车，在数量上和所占机

械费用都很大，应仔细选择车型和计算需要数量。

2.1 选择自卸汽车的次序。

（1）选用适当的汽车容量与挖掘机斗容量比（简称车铲容积比）

再根据已选定的挖掘机斗容量来选取汽车的容量或载重量。

（2）计算装满一车厢的铲装次数以及汽车实际的载积量（m3）和载重量（t），以确定汽车载重量的利用程度。

（3）计算与一台挖掘机配套的汽车需要量。

（4）进行技术经济比较，推荐车型和数量。

2.2 车铲容积比的选择。

（1）挖掘机和汽车的利用率均达到最高值时的理论车铲容积比，是随

着运距的增加而提高，随着汽车平均行驶速度增加而降低，也就是随

着汽车循环时间的增加而提高的。当运距为1～ 2.5kin 时，理论的车铲容积比为4 ～ 7；运距在3 ～ 5kin 时为7～ 10。结合我国当前情况，自卸汽车容积较小，分别可取为3 ～ 5，不大于5 ～ 8。

（2）实践表明，车铲容积比宜取较低值，但车厢也不能过小，以免延

长卸载时间，而且也容易损坏车厢。对于挖掘机械和汽车配套的综合

研究结果指出，当汽车循环时间超过15min 时，采用载重量较大的汽车运输费用较低。

2.3 与一台挖掘机配套的汽车需要量计算。

与挖掘机配套工作的车辆需要量的理论计算，是认为在挖掘机前

总有一辆车待装，挖掘机能充分发挥效率，这时需要车辆数量N 可由下式计算（取整数）：N=T/t1

2.4 土石坝综合机械化施工设备选择实例。

2.4.1 新疆某水库土坝，坝高106m，工程量为心墙粘土料198m3、坝壳

砂卵石料573 万m3，过渡带反滤料32.8 万m3。施工组织设计中曾拟定如下三个挖运方案进行比较：

（1）东方红75 型拖拉机牵引2.5m3 铲运机和红旗100 型拖拉机牵引6 ～ 8m3 铲运机。

（2）1m3 挖掘机配3.5t 和8t 自卸汽车。

（3）2.5 ～ 8m3 铲运机和60 ～ 120 马力推土机配800 ～ 1000mm 皮带运输机。经分析比较，推土机配皮带运输机方案，不仅挖运单价较低，且具有施工干扰少，设备及配件供应不难，管理方便，运行人员少等优点，故选用之。工地拥有斗轮式挖掘机后，配合皮带运输机运输，可保证挖运的连续作业。后来，该工程土料系统采用的施工方案为DW- 200 型斗轮挖掘机挖土，带宽1000mm 的皮带运输机运土，坡度为1：1 ～ 1：1.15 的半圆形溜槽和转运皮带机转运，12t 自卸汽车坝面散土，推土机平土，25 ～ 35t 气胎碾和8.5t 羊脚碾联合碾压。

2.4.2 土石方施工方案为WK- 4 正向铲挖掘机开挖，20t 自卸汽车运输，推土机铺平，25 ～ 35t 气胎碾压实。

3. 施工质量检查和控制

3.1 料场的质量检查和控制。

对土料场应检查和控制土质、土块大小、含水量及料场排水系统

和防雨，防冻措施是否符合要求。一般为500 ～ 1000m3应取试样测定其含水量，并定期检查堆存土料的含水量。对于一些性质不详的土料，应进行物理力学性质及化学分析试验，经检查合格后方能使用。

3.2 坝体填筑的质量检查和控制。

（1）在坝面作业中，应对铺土厚度，填土块度，含水量大小，压实后

的干容重等进行检查，并提出质量控制措施。对粘性土，含水量的检测是关键。简单办法是“手检”，即手握土料能成团，手指搓可成碎

块，则含水量合适。更精确可靠的方法是用含水量测定仪测定，应采

用烘干法，也可用核子水分密度计法、酒精燃烧法、红外线烘干法。

对于碾压后达不到标准的或压实层间产生光面、弹簧土、漏压、欠压、

裂缝和剪切破坏现象的，应分析原因并采取措施及时处理。

（2）干容重取样试验结果，其合格率应不小于90%，不合格干容重不得低于设计干容重的98%，且不合格样不得集中。干容重的测定，粘性土一般可用体积不小于500cm3 的环刀法（环刀直径不小于10mm，高度不小于64mm）、表面型核子水分密度计法或三点击实试验法；砂可用体积为500cm3 的环刀测定；砾质土、砂砾料，反滤料用灌水法、灌砂法或表面波压实密度仪法测定；堆石因其空隙大，一般用灌水法测定。当砂砾料因缺乏细料而架空时，也用灌水法测定。

3.3 负温下施工的质量控制。

负温下施工应增加以下检查项目：填筑面防冻措施，冻块尺寸、冻土含量、含水率、坝基已压实层有无冻结现象，填筑面上的冰霜是否清除干净，应对气温、土温、风速等进行观测记录，在春季应对冻

结深度以内的填土层质量进行复查。

3.4 雨季施工的质量控制。

雨季施工，应检查施工措施落实情况。雨前应检查防渗土体表面

松土是否已适当平整和压实；雨后复工前应检查填筑面上土料是否合

格。

3.5 其它项目的质量控制。

在施工质量检查和控制中，对于特别重要的土石坝应增加土的抗

剪强度和渗透系数的现场测试项目，用于验证设计和竣工验收。

4. 结束语

水利水电工程技术尤其是土石方工程技术将面临许多挑战，研究