劉敏

【摘 要】本文首先講述了土石方明挖的主要技術(shù)發(fā)展，著重講述了機(jī)械化的施工工藝，實(shí)例分析施工質(zhì)量檢查和控制措施。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土石方；施工工藝

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

土方工程施工的特點(diǎn)是：工程量大，受外界干擾較多。例如：在

高挖方中常遇到邊坡穩(wěn)定問(wèn)題；在深挖方中常遇到地下水的困惑；氣

候因素往往使工期緊張。還有土質(zhì)的差異、地形的陡緩都給施工帶來(lái)

諸多不利條件。應(yīng)按實(shí)際情況，決定施工方法。

1. 土石方明挖

（1）施工機(jī)械。

由于我國(guó)的土石方明挖施工的機(jī)械化起步相對(duì)較晚，在我國(guó)解

放初期建造的一些大型的水電站，都經(jīng)歷了土石方明挖施工技術(shù)從半

機(jī)械化轉(zhuǎn)為機(jī)械化的轉(zhuǎn)變過(guò)程，但是我國(guó)的黃河三門(mén)峽工程例外。在

六十年代末的中國(guó)，土石方的開(kāi)挖才逐漸形成了低水平的機(jī)械化施工

能力，那時(shí)采用的主要施工設(shè)備僅為手風(fēng)鉆、自卸汽車和斗容挖掘機(jī)，

如果要進(jìn)行大型的土石方工程，那么就要引進(jìn)大量的進(jìn)口設(shè)備。在70年代后期，我國(guó)的施工機(jī)械化水平得到了較快的發(fā)展，至80 年代中期后，我國(guó)的施工機(jī)械化水平進(jìn)入了飛速發(fā)展階段，較為常用的機(jī)械設(shè)備主要有鉆孔機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、輔助機(jī)械以及挖裝機(jī)械四大類，且能夠形成配套的開(kāi)挖設(shè)備。

（2）高陡邊坡開(kāi)挖。

在近幾年來(lái)，我國(guó)興建的大型水電站開(kāi)挖工程中，高陡邊坡的情況較多，且根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，高邊坡在100m 以上的有大約10 座多，最大的邊坡高度為380m，例如在長(zhǎng)江三峽工程雙線永久船閘閘室中，直立墻高為68.5m，在中間還保留了巖石隔墩，這樣一來(lái)，既能夠有效的保證開(kāi)挖的精度，還能夠有效的確保邊坡的穩(wěn)定性，在工程中對(duì)開(kāi)挖技術(shù)的要求也有了一定程度的提高。

（3）控制爆破技術(shù)。

我國(guó)在基巖保護(hù)層的開(kāi)挖工程中，從原來(lái)的分層開(kāi)挖，逐漸進(jìn)步為現(xiàn)在的水平預(yù)裂或是光面預(yù)裂爆破法，有些工程中也應(yīng)用了孔底設(shè)柔性墊層的小梯段爆破法，來(lái)進(jìn)行爆除的工作，眾多先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效的保證開(kāi)挖的質(zhì)量，還能夠加快施工的進(jìn)度。在特殊部位進(jìn)行爆破時(shí)，也對(duì)原有的混凝土結(jié)構(gòu)、基巖灌漿區(qū)和錨噴支護(hù)區(qū)的爆破開(kāi)挖難題進(jìn)行了解決。

（4）土石方平衡。

在對(duì)大型的水電工程進(jìn)行施工過(guò)程中，對(duì)開(kāi)挖料的利用十分重要，開(kāi)挖料的利用對(duì)保持挖填的平衡起著較為重要的作用，例如在我國(guó)長(zhǎng)江三峽工程中，有效的利用開(kāi)挖料來(lái)進(jìn)行大江截留和圍堰填筑、人工骨料等，再如在葛洲壩工程中，開(kāi)發(fā)的土石方體積達(dá)7464m3，開(kāi)挖料的總利用率高達(dá)95%，這些都對(duì)保持土石方挖填的平衡做出了貢獻(xiàn)。

2. 土石壩施工

土石壩施工中，與挖掘機(jī)械配套的自卸汽車，在數(shù)量上和所占機(jī)

械費(fèi)用都很大，應(yīng)仔細(xì)選擇車型和計(jì)算需要數(shù)量。

2.1 選擇自卸汽車的次序。

（1）選用適當(dāng)?shù)钠嚾萘颗c挖掘機(jī)斗容量比（簡(jiǎn)稱車鏟容積比）

再根據(jù)已選定的挖掘機(jī)斗容量來(lái)選取汽車的容量或載重量。

（2）計(jì)算裝滿一車廂的鏟裝次數(shù)以及汽車實(shí)際的載積量（m3）和載重量（t），以確定汽車載重量的利用程度。

（3）計(jì)算與一臺(tái)挖掘機(jī)配套的汽車需要量。

（4）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦車型和數(shù)量。

2.2 車鏟容積比的選擇。

（1）挖掘機(jī)和汽車的利用率均達(dá)到最高值時(shí)的理論車鏟容積比，是隨

著運(yùn)距的增加而提高，隨著汽車平均行駛速度增加而降低，也就是隨

著汽車循環(huán)時(shí)間的增加而提高的。當(dāng)運(yùn)距為1～ 2.5kin 時(shí)，理論的車鏟容積比為4 ～ 7；運(yùn)距在3 ～ 5kin 時(shí)為7～ 10。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前情況，自卸汽車容積較小，分別可取為3 ～ 5，不大于5 ～ 8。

（2）實(shí)踐表明，車鏟容積比宜取較低值，但車廂也不能過(guò)小，以免延

長(zhǎng)卸載時(shí)間，而且也容易損壞車廂。對(duì)于挖掘機(jī)械和汽車配套的綜合

研究結(jié)果指出，當(dāng)汽車循環(huán)時(shí)間超過(guò)15min 時(shí)，采用載重量較大的汽車運(yùn)輸費(fèi)用較低。

2.3 與一臺(tái)挖掘機(jī)配套的汽車需要量計(jì)算。

與挖掘機(jī)配套工作的車輛需要量的理論計(jì)算，是認(rèn)為在挖掘機(jī)前

總有一輛車待裝，挖掘機(jī)能充分發(fā)揮效率，這時(shí)需要車輛數(shù)量N 可由下式計(jì)算（取整數(shù)）：N=T/t1

2.4 土石壩綜合機(jī)械化施工設(shè)備選擇實(shí)例。

2.4.1 新疆某水庫(kù)土壩，壩高106m，工程量為心墻粘土料198m3、壩殼

砂卵石料573 萬(wàn)m3，過(guò)渡帶反濾料32.8 萬(wàn)m3。施工組織設(shè)計(jì)中曾擬定如下三個(gè)挖運(yùn)方案進(jìn)行比較：

（1）東方紅75 型拖拉機(jī)牽引2.5m3 鏟運(yùn)機(jī)和紅旗100 型拖拉機(jī)牽引6 ～ 8m3 鏟運(yùn)機(jī)。

（2）1m3 挖掘機(jī)配3.5t 和8t 自卸汽車。

（3）2.5 ～ 8m3 鏟運(yùn)機(jī)和60 ～ 120 馬力推土機(jī)配800 ～ 1000mm 皮帶運(yùn)輸機(jī)。經(jīng)分析比較，推土機(jī)配皮帶運(yùn)輸機(jī)方案，不僅挖運(yùn)單價(jià)較低，且具有施工干擾少，設(shè)備及配件供應(yīng)不難，管理方便，運(yùn)行人員少等優(yōu)點(diǎn)，故選用之。工地?fù)碛卸份喪酵诰驒C(jī)后，配合皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，可保證挖運(yùn)的連續(xù)作業(yè)。后來(lái)，該工程土料系統(tǒng)采用的施工方案為DW- 200 型斗輪挖掘機(jī)挖土，帶寬1000mm 的皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)土，坡度為1：1 ～ 1：1.15 的半圓形溜槽和轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，12t 自卸汽車壩面散土，推土機(jī)平土，25 ～ 35t 氣胎碾和8.5t 羊腳碾聯(lián)合碾壓。

2.4.2 土石方施工方案為WK- 4 正向鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖，20t 自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)鋪平，25 ～ 35t 氣胎碾壓實(shí)。

3. 施工質(zhì)量檢查和控制

3.1 料場(chǎng)的質(zhì)量檢查和控制。

對(duì)土料場(chǎng)應(yīng)檢查和控制土質(zhì)、土塊大小、含水量及料場(chǎng)排水系統(tǒng)

和防雨，防凍措施是否符合要求。一般為500 ～ 1000m3應(yīng)取試樣測(cè)定其含水量，并定期檢查堆存土料的含水量。對(duì)于一些性質(zhì)不詳?shù)耐亮希瑧?yīng)進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)分析試驗(yàn)，經(jīng)檢查合格后方能使用。

3.2 壩體填筑的質(zhì)量檢查和控制。

（1）在壩面作業(yè)中，應(yīng)對(duì)鋪土厚度，填土塊度，含水量大小，壓實(shí)后

的干容重等進(jìn)行檢查，并提出質(zhì)量控制措施。對(duì)粘性土，含水量的檢測(cè)是關(guān)鍵。簡(jiǎn)單辦法是“手檢”，即手握土料能成團(tuán)，手指搓可成碎

塊，則含水量合適。更精確可靠的方法是用含水量測(cè)定儀測(cè)定，應(yīng)采

用烘干法，也可用核子水分密度計(jì)法、酒精燃燒法、紅外線烘干法。

對(duì)于碾壓后達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的或壓實(shí)層間產(chǎn)生光面、彈簧土、漏壓、欠壓、

裂縫和剪切破壞現(xiàn)象的，應(yīng)分析原因并采取措施及時(shí)處理。

（2）干容重取樣試驗(yàn)結(jié)果，其合格率應(yīng)不小于90%，不合格干容重不得低于設(shè)計(jì)干容重的98%，且不合格樣不得集中。干容重的測(cè)定，粘性土一般可用體積不小于500cm3 的環(huán)刀法（環(huán)刀直徑不小于10mm，高度不小于64mm）、表面型核子水分密度計(jì)法或三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法；砂可用體積為500cm3 的環(huán)刀測(cè)定；礫質(zhì)土、砂礫料，反濾料用灌水法、灌砂法或表面波壓實(shí)密度儀法測(cè)定；堆石因其空隙大，一般用灌水法測(cè)定。當(dāng)砂礫料因缺乏細(xì)料而架空時(shí)，也用灌水法測(cè)定。

3.3 負(fù)溫下施工的質(zhì)量控制。

負(fù)溫下施工應(yīng)增加以下檢查項(xiàng)目：填筑面防凍措施，凍塊尺寸、凍土含量、含水率、壩基已壓實(shí)層有無(wú)凍結(jié)現(xiàn)象，填筑面上的冰霜是否清除干凈，應(yīng)對(duì)氣溫、土溫、風(fēng)速等進(jìn)行觀測(cè)記錄，在春季應(yīng)對(duì)凍

結(jié)深度以內(nèi)的填土層質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查。

3.4 雨季施工的質(zhì)量控制。

雨季施工，應(yīng)檢查施工措施落實(shí)情況。雨前應(yīng)檢查防滲土體表面

松土是否已適當(dāng)平整和壓實(shí)；雨后復(fù)工前應(yīng)檢查填筑面上土料是否合

格。

3.5 其它項(xiàng)目的質(zhì)量控制。

在施工質(zhì)量檢查和控制中，對(duì)于特別重要的土石壩應(yīng)增加土的抗

剪強(qiáng)度和滲透系數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)和竣工驗(yàn)收。

4. 結(jié)束語(yǔ)

水利水電工程技術(shù)尤其是土石方工程技術(shù)將面臨許多挑戰(zhàn)，研究

和實(shí)踐的任務(wù)仍很艱巨，管理水平還有待進(jìn)一步提高，很多難題不會(huì)

在短時(shí)期內(nèi)得到解決。我們相信，通過(guò)廣大建設(shè)者的共同努力，我國(guó)

水利水電工程土石方工程施工技術(shù)一定能夠在不長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)躍居國(guó)際領(lǐng)先水平。

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