二级建造师水利水电精讲之土方工程施工

　　土方工程施工

　　1. 重点、难点内容

　　理解土方机械的选择及生产率的计算，理解土料压实的施工程序，理解土石坝施工的特点和施工程序，理解防渗体与溢流面施工方法和质量要求;理解渠道开挖与填筑的方法。

　　掌握土方工程的施工方法，掌握压实标准与压实参数，掌握土石坝机械化施工方案和施工质量的一般要求与判别标准，掌握渠道衬砌类型，掌握管沟开挖回填、管道安装与铺设的施工方法。

　　2.土方工程按其工程类型可分为几种?按其施工方法可分为几种?

　　就土方工程本身而言，种类繁多。按其工程类型分：有挖方(如渠道、基坑等)、填方(拦河坝、河堤、填方渠道等)及半挖半填(如半挖半填渠道)等。按其施 工方法分：有人力施工、机械施工、爆破施工及水力机械施工等。对于工程数量大的大中型水利水电工程亦可采取综合的施工方法。(

　　3.土方工程施工常用的主要机械有哪几种类型?

　　在水利水电工程中常用的挖土机械有挖掘机、铲运机械等主要类型。挖掘机按工作机构的不同又分为单斗式和多斗式两类。铲运机械能综合完成挖土、运土和铺土等工作程序，它又分为拖式和自行式两种。另外还有推土机、装载机也是能连续挖运的一种机械。

　　机械运输土方的类型可分为：无轨运输、有轨运输、带式运输以及架空索道运输等四类。

　　4.简述羊足碾、气胎碾、振动碾、夯实机械各适合压实哪几种土料?

　　在国内外土工建筑物粘性土填筑时，广泛采用羊足碾压实。另外在压实过程中羊足对表土还有翻松的作用，无需刨毛就能保证土料层间的良好结合。目前国内大中 型工程及公路路基施工中经常采用振动凸块碾，并且有取代羊足碾的趋势。振动凸块碾适用于砾质土、粘性土或低中强度粘土。

　　气胎碾压实的最大特点，就是它能够改变轮胎的充气压力来调节接触应力，以适应压实不同性质土料的要求。所以气胎碾既适于压实粘性土，也适于压实非粘性土。

　　振动碾是一种振动和碾压相结合的压实机械。5～10t振动平碾适宜砂、砂砾料、砾质土，10～15t振动平碾适宜堆石、砂、砂砾料、砾质土。

　　夯实机械是借助于夯体下落的动能来压实土料的，它有大型夯和小型夯两种。夯实机械可用以夯实粘性土和非粘性土。

　　5.土料的压实参数有那些?如何确定这些参数?

　　土石坝的压实标准是根据设计要求通过试验提出来的。对粘性土以干容重来控制，对非粘性土以土料的相对密度D来控制。控制标准随建筑物的等级不同而异。

　　当初步确定压实机械类型后，还应进一步确定影响压实效果、施工进度、工程成本的各种压实参数，作为指导现场施工的依据。若已初步确定使用碾压机械，则须 确定碾重、铺土厚度、碾压遍数;若已初步确定采用夯击机械，则须确定夯板的重量和尺寸、落高、铺土厚度及相应的夯击遍数。所有这些压实参数又是互相制约、 互相依存的。要使土料达到压实标准，在施工之前，必须进行符合实际的现场碾压试验，以最小的碾压功能，来获得最大的压实密度，提高压实质量。现场碾压试验 方法可参考有关资料。(

　　6.堆石坝的填筑工艺应注意哪些问题?

　　垫 层料、过渡料和一定宽度的主堆石的填筑应平起施工，均衡上升。主次堆石可分区、分期填筑，其纵、横坡面上均可布置临时施工道路。必须严格控制筑坝材料的质 量，其岩性、级配和含泥量应符合设计要求，不合格坝料不得上坝。超径石应在料场解小。运输上坝的不合格材料应清除出坝体。垫层料和过渡料宜采用自卸汽车后 退法卸料，铺料时应避免分离，两者交界处应避免大石集中，超径石应予剔除。对于严重分离的垫层应予掺混或挖除处理。

　　7.堆石坝填筑料的检测方法有哪些?

　　垫层料、过渡料和堆石料压实干密度检测方法，宜采用挖坑灌水法或表面波压实密度仪法。并要求垫层料试坑直径应不小于最大粒径的3倍，试坑深度不小于最大 粒径的4倍。过渡料试坑直径应不小于最大粒径的3倍，试坑深度为碾压层厚。堆石料试坑直径为坝料最大粒径的2~3倍，试坑深度为碾压层厚。试坑取样质量控 制指标要符合施工规范要求。所测定的干密度，其合格率不应小于90%，且不合格点不得集中，不合格点的干密度不得低于设计干密度的98%.)

　　8.简述混凝土面板的施工程序和主要技术要求。

　　混凝土防渗面板的构造有底座、填补板和主面板。面板浇筑顺序通常是先浇筑中部，然后再向两侧浇筑。

　　底座的基础开挖、处理、铺筑、灌浆等项目，要按设计要求及有关规范进行施工。

　　填补板是主面板与底座之间的三角形板，因从坝顶到达这些位置比较困难，故多用人工或小型设备进行施工。坝体在底板1/4～1/3高度，由于填筑面积比较大，可沿上游面留一平台，在平台以外填筑堆石的同时，尽早进行填补板的施工。

　　面板混凝土入仓应选用溜槽输送。应根据面板宽度选择溜槽数量，宽度为8m以下时应选1条，宽度为8~12m时应选2条，宽度为12m以上时应选3条。浇 筑宽度为12m以上的面板时，宜采用1条溜槽集中送料仓面皮带机布料的方法。溜槽连接不得脱落，漏浆。溜槽出口距仓面距离不应大于2m.混凝土入仓必须均 匀布料，每层布料厚度应为250mm~300mm.布料后应及时振捣密实。振捣时，振捣器不得触及滑动模板，钢盘、止水片。每次滑升距离不得大于 300mm，每次滑升间隔时间不宜超过30分钟。面板浇筑滑升速度应为1.5m/h~2.5m/h，最大滑升速度不应大于4.5m/h.

　　9.用于砌石坝的石料有哪些?

　　砌石坝所用石料可分为细料石、粗料石、块石、片石或毛石、样石等种类。

　　10.简述砌石拱坝施工放样的方法?

　　砌石拱坝施工放线比砌石重力坝精度要求高，比较复杂。放线方法也较多。常用的有中心角与偏角交会法和矢高定点法。

　　11. 简述砌石拱坝的砌筑方法?

　　(1)全拱逐层砌筑平衡上升法 浆砌石拱坝，有一层顺石一层丁石和一层顺石多层丁石之分。前者顺拱轴方向长石较多，受力条件较差;后者则垂直拱轴方向长石较多，受力条件较好，且可增加坝的整体性。

　　(2)拱圈全断面按内外拱与腹石分别砌筑 即内、外拱圈用料石按丁顺相间砌筑面石，然后用块石或毛石砌筑坝体腹石，并用调整灰缝的方法使面石外缘成拱形。

　　(3)全拱分厢砌筑 即将拱圈断面分成若干厢块进行砌筑，每厢宽度沿拱坝外弧长约3m.以粗料石砌厢块四周，然后在厢内用水泥砂浆安砌料石或用细石混凝土安砌块石或毛石。上下层分厢、垂直错缝。

　　12.砌石坝的砌筑操作工艺流程?

　　砌石坝的铺砌工艺流程一般为：砌筑面准备(清理浮浆、残渣、冲洗)、选料、铺浆、安放石料、竖缝灌浆、捣实、质量检查、勾缝、养护等。具体操作要求：

　　13.论述渠道开挖的方法?

　　渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖和爆破开挖等。选择开挖方法取决于技术条件，土壤种类，渠道纵横断面尺寸，地下水位等因素。渠道开挖的土方多堆 在渠道两侧用作渠堤。因此，铲运机、推土机等机械在渠道施工中得到广泛应用。对于冻土及岩石渠道，宜采用爆破开挖。田间渠道断面尺寸很小，可采用开沟机开 挖或人工开挖。

　　14.论述渠道衬砌的方法?

　　渠道衬砌的类型有：灰土、砌石或砖、混凝土、沥青材料及塑料薄膜等。选择衬砌类型的原则是防渗效果好，因地制宜，就地取材，施工简单，能提高渠道输水能力和抗冲能力，减少渠道断面尺寸，造价低廉，有一定的耐久性，便于管理养护，维修费用低等。

　　灰土衬砌是由石灰和土料混合而成。灰土施工时，先将过筛后的细土和石灰粉干拌均匀，再加水拌合，然后堆放一段时间，使石灰粉充分熟化，稍干后即可分层铺筑夯实，拍打坡面消除裂缝，灰土夯实后应养护一段时间再通水。

　　砌石衬砌具有就地取材、施工简单、抗冲、防渗、耐久等优点。石料有卵石、块石、石板等，砌筑方法有干砌和浆砌两种。

　　混凝土衬砌一般采用板形结构，其截面形式有矩形、楔形、肋形、槽形等。矩形板适用于无冻胀地区的渠道，楔形板和肋形板适用于有冻胀地区的渠道;槽形板用 于小型渠道的预制安装。大型渠道多采用现场浇筑。现场整体浇筑的小型槽具有水力性能好，断面小、占地少、整体稳定性好等优点。

　　沥青材料具有良好的不透水性，一般可减少90%以上的渗漏量。沥青材料渠道衬砌有沥青薄膜与沥青混凝土两类。沥青薄膜防渗施工可分为现场浇筑和装配式两种。现场浇筑又分为喷洒沥青和沥青砂浆等。沥青混凝土衬砌分现场浇筑和预制安装两种。

　　塑料薄膜衬砌具有效果好，适应性强，重量轻，运输方便、耐腐蚀性强，施工简单，施工速度快和造价较低等优点。用于渠道防渗的塑料膜厚度以 0.12～0.20mm为宜。塑料薄膜的铺设方式有表面式和埋藏式两种。表面式是将塑料膜铺于渠床表面，薄膜容易老化和遭受破坏。埋藏式是在铺好的塑料薄 膜上铺筑土料或砌料石作为保护层。保护层厚度一般不小于30cm，在寒冷地区应加厚。塑料薄膜的接缝可采用焊接或搭接。焊接有单层热合和双层热合两种。搭 接时为减少接缝漏水，上游一块薄膜应搭在下游一块之上，搭接长度采用5cm，也可采用连接槽搭接方式。

　　15.管沟回填时有哪些要求?

　　为了防止管道位移，沟槽塌方，避免引起管道应力集中产生不均匀沉降，致使管道损坏而产生漏水以及大口径管道产生浮管，应认真做好管沟的回填。

　　管沟回填时应满足以下要求：

　　(1)管沟内有积水时，必须将水排尽后，再行回填。

　　(2)管道两侧及管顶以上0.5m部分的回填土，应同时从管道两侧回填分层夯实，不得损坏管道及防腐层。沟底其余部分回填土，应视具体情况区别对待。在 城市居住区和工矿企业的道路上，亦应分层夯实。在野外以及允许回填土自行下沉的旧土内，沟槽管顶0.5m以上部分的回填土可以不夯实，回填土高度可预加 5%的沉陷量。

　　(3)分层夯实时，每层铺设厚度可按以下标准控制，用动力夯实时，每层填土厚度不大于0.3m;用人力夯实时，每层填土厚度不大于0.2m.

　　(4)位于道路和其他受荷载的建筑物下的管段，沟槽内管顶以上部分的回填土，应按上述要求分层充分夯实。

　　16.简述管道测压检查的内容?

　　为了检验供水管道工程的施工质量，为工程验收提供必要的技术指标，应对管道工程进行测试，测试内容有水压试验和渗水试验。

　　17.机械生产率的概念

　　施工机械的生产率是指它在一定时间内和一定条件下，能够完成的工程量。生产率可分为理论生产率、技术生产率和实用生产率。

　　理论生产率是制造厂家根据机械的结构和性能，不考虑外界影响因素提供的生产率数据。

　　技术生产率仅考虑了不同的工作对象，而未考虑停歇时间。

　　实用生产率是考虑了在生产中各种不可避免的停歇时间(如加燃料、换班、中间休息……等)之后，所能达到的实际生产率。文字教材所提供的计算公式多为实用生产率。

　　1)、生产率的计算方法

　　在选择机械、计算机械需要数量以及估算机械费用等工作中，都必须具备在指定施工条件下的机械生产率。确定机械生产率的方法有如下几种：

　　(1)应用国家规定的现行定额(生产率);

　　(2)参考同类型机械在相似作业条件的工程中达到的生产率进行估算;

　　(3)根据制造厂家提供的生产率资料计算;

　　(4)用理论公式计算;

　　(5)在施工现场实测机械生产率。

　　2)、生产率计算中的两个要素

　　对于循环作业机械的生产率基本上由每次挖掘和运输土石方量和每小时实际循环次数两部分组成。因此，应对这两个工作参数――容量和时间进行必要分析，并根据过去类似工程施工所得有关经验数据(主要是作业效率)进行调整，方可求得合乎本施工现场情况的实际生产率。

　　18.施工强度的概念

　　施工强度的含义是指考虑了各种影响因素(如气象水文、施工分期等)后，单位时间(年、月、日等)完成的工程量。施工强度包括填筑强度(混凝土工程称为浇筑强度)、挖运强度等。

　　土石坝施工的挖运强度取决于土石坝的上坝强度(填筑强度)，上坝强度又取决于施工中的气象水文条件，施工导流方式，施工分期，工作面的大小，劳动力机械设备，燃料动力供应情况等因素。

　　19.论述土石坝施工机械化方案选择的步骤和方法

　　1.分析施工条件、施工过程

　　土石坝填筑综合机械化施工过程包括准备工作、基本工作和辅助工作。

　　(1)准备工作 如清除料场覆盖、基坑排水、基坑开挖、岩基清理和修筑道路等工作，是在基本工作之前进行的。

　　(2)基本工作 包括土石料的挖掘、装载、运输、卸散、平整和压实等工序，是完成工程本身的工作。

　　(3)辅助工作 是配合基本工作进行的工作，包括翻松硬土、晒土、洒水、废料清除和维修道路等工作。

　　2.拟定施工方案和选择施工机械

　　所选配套机械的综合生产能力，应满足施工强度的要求;土石坝填筑施工的机械设备，一般均有多种方案可供选择。遵循综合机械化的基本原则，对拟定出的各种可能的施工方案进行技术经济比较，以选出经济合理的最优方案。

　　在拟定施工方案时，首先应研究完成基本工作的主要机械，按照施工条件和工作面参数选择主要机械，然后根据主要机械的生产能力和性能参数再选用与其配套的 机械。准备工作和辅助工作则根据施工条件和进度的不同另行选用机械，或利用基本工作的机械。选择施工机械时，可参考类似工程的施工经验和有关机械手册。

　　技术指标包括主要机械的生产能力和性能参数。经济指标主要是费用。

　　3. 确定施工强度

　　4. 施工强度的复核

　　5. 机械需要量计算

　　通过定性的分析和定量计算，最后选择出技术上可靠，经济上合理的实施方案。

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