土石围堰设计及施工作业.docx
《土石围堰设计及施工作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土石围堰设计及施工作业.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
土石围堰设计及施工作业
土石围堰设计及施工作业
1．土石围堰设计
土石围堰设计时，选取的堰体型式，应进行经济、技术、环境影响论证。
1.1土质围堰设计
1.1.1土质围堰按其构造分为：
土质斜墙围堰、心墙围堰和刚性心墙围堰,其型式参见附图。
1.1.2土围堰材料的选用：
根据当地土料贮藏情况及施工条件，可以采用各种土料填筑土围堰。
斜墙可用透水性低的粘性土填筑，或铺盖聚乙烯薄膜替代，排水层可用粗砂、砾石、碎石和经筛选的块石铺筑。
1.1.3土围堰型式尺寸的确定:
1.1.3.1在干地上施工或用水中堆填法施工的土围堰,在高度大于15m时,其边坡应通过计算确定.对于高度小于15m的围堰,其边坡可参照下表数据确定:
土围堰边坡坡度
边坡
围堰设计高度
<5m
5～10m
10～15m
砂土
上游
2.5
3.0
3.0
下游
有排水
2.0
2.0
2.0
无排水
2.0
2.25
2.25
粘土
上游坡
2.0
2.5
3.0
下游坡
有排水
1.5
1.75
1.75
无排水
1.75
2.0
2.25
碎石土和砾石土
上游坡
1.5
1.75
2.0
下游坡
1.5
1.5
1.75
砂砾石土
上游坡
1.75
2.0
2.5
下游坡
1.5
1.75
2.0
1.1.3.2土围堰的顶宽一般不小于3m,为以能够利用堰顶通行车辆和利用大型机械填筑围堰,往往需加大堰顶宽度。
1.2土石围堰和堆石围堰设计
土石围堰一般用块石或粗碎屑土石填筑,设有粘土或细砂土防渗体.堆石围堰则全部由堆石组成,其防渗体由非土质构成.防渗体可分为塑性斜墙、心墙围堰和刚性心墙围堰。
1.2.1塑性斜墙、心墙围堰
斜墙或心墙的断面自上往下逐渐加宽。
心墙坡度一般为1:
1.5～1:
0.3，肥心墙壁可达1:
0.4～1:
0.5。
由粘土或重壤土筑成的斜墙、心墙，其顶部厚度结构要求一般不小于下表中的数值，但可结合施工要求进行适当调整。
防渗体顶部厚度单位:
m
项目
下游支撑体填料
厚度
Ｈ>50m
H=30～50m
H<30m
斜墙
砂土
1.0
0.75
0.5
砾石或块石
3.0
2.5
2.0
心墙
各种土石
1.5
1.25
1.0
底部厚度:
当为干填筑碾压时不得小于1/10水头，最小不得小于3m；当填料为中壤土、轻壤土时，心墙底部厚度一般大于1/4水头；水下抛填的粘土或壤土心墙，斜墙的底宽，要视水下清基情况而定。
粘土斜墙或心墙与透水料相接之间，需设置反滤层。
在堆石体与粘壤土之间的联接条件不利时，一般设置3层反滤料，即粗碎或砾石层、细砾石层和砂层，在天然碎屑棱体与粘壤土之间可铺填两层反滤层；如为天然砂砾混合料也可只铺填单层反滤层。
斜墙、心墙与两岸连接应注意：
a）当渗透性很大时，必须清除全部坡积物。
b）岩石坡开挖坡度不陡于1:
0.75，土质岸坡开挖坡度不陡于1:
1.5,且不许有反坡。
c）薄的土质心墙与岸坡连接，需根据岸坡坡度将心墙断面扩大为0.5～1.0H（H为水头）。
近年来，用聚乙烯薄膜替代土质斜墙得到了推广。
采用聚乙烯薄膜防渗时，必须先用砂土在堆石边坡上铺筑一层光滑平整的垫层，对围堰地基和堆石体施工质量要适当提高，以使围堰沉降变形最小。
1.2.2刚性心墙围堰
1.2.2.1现浇混凝土心墙:
a）适当条件:
适用于地基为岩基或覆盖层很薄,开挖又不影响进度,有条件干地施工或能进行水下浇筑混凝土的情况。
b）断面尺寸:
混凝土心墙的顶部厚不小于0.5m,断面呈梯形,两侧边坡相同,约为15:
1～30:
1,为了防止温度应力,沿围堰轴线长每隔20～25m设一垂直温度伸缩缝间设止水片,为了改善混凝土心墙的应力分布,混凝土心墙不嵌入岩石太深,使之不与基础周围固结起来。
1.2.2.2采用冲击钻造孔修建的混凝土防渗墙作为围堰心墙。
适用于任何地基，可使心墙由水下施工变为陆地施工，当堰基无覆盖层，堰高在20m左右，用单排墙可以满足要求。
当堰高在20～40m时，可采用双排墙以分担水头。
1.3土石过水围堰
1.3.1型式:
a）镇墩挑流式溢流堰;
b）顺坡护底式溢流堰;
c）宽顶堰式溢流堰;
d）大块石护面溢流堰;
e）块石钢网护面溢流堰。
1.3.2混凝土护面构造
混凝土护面土石过水围堰的主体与土石围堰设计一样,只是增加了护面构造。
1.3.2.1堰头构造:
堰头分为实用堰和宽顶堰两类,堰顶宽度须满足与防渗体连接的需要,一般不小于4～6m。
堰头厚度，对于实用堰不宜小于2.0m，对于宽顶堰可以薄些，但不宜小于0.8m,堰头为刚性体,底部一般需设置干砌石过滤层,且设置沉陷、温度缝，缝间距10～15m,堰头和溢流面板的连接，应高缝分开，以免互相影响。
无论是斜墙或心墙，至堰顶部位的厚度不大，应处理好堰头与防渗体的连接。
连接长度由允许渗透梯度i控制，一般要求，在非常情况下i不大于4～5，正常情况下不大于3。
i=（δ+h）/δ,式中δ——斜墙与堰头连接厚度，h——斜墙上的水深。
堰头的稳定与应力分析，按重力式围堰计算，基面拉应力一般不大于0.1Mpa。
1.3.2.2溢流面板的构造:
溢流面板的作用是保护堆石体不被水流冲刷破坏.其坡度一般为1:
2～1:
3,面板厚度一般为0.5～1.0m,面板要分块分缝,缝间嵌入沥青木板或灌注沥青砂浆,板内配钢筋网格,每米4～5根.分块板之间一般设φ10～φ16m的联系钢筋,每米放2～4根.面板上一般设置排水孔,间距2～3m,孔径5～10cm.面板平面分块尺寸,一般可取8～10倍板厚,形状可为正方形或矩形.板的连接,一般采用平接或拾接.
2土石围堰施工
2.1土石围堰结构形式
土石围堰按其材料组成可分为均质土围堰和土石混合围堰；按防渗结构可分为斜墙围堰和心墙围堰，按防渗材料可分为塑性和刚性斜墙围堰、塑性和刚性心墙围堰等。
土石围堰结构简单，可就地取材，可充分利用开挖弃料，既可机械施工，又可人工填筑；既便于快速施工，又易于拆除，且适用于任何地基上修建，是一种应用比较广泛的围堰形式，但结构断面尺寸大，防冲刷能力差，需做防冲刷措施保护。
2.2施工进度编制及确定具体的施工方案及措施
土石围堰施工程序，应按合同对该工程工期要求，编制施工进度，认真研究围堰开工、截流、渡汛、竣工等控制日期，根据该工程导流设计标准、结构形式，结合现场施工布置制定具体的施工方案及措施。
施工方案及措施应包括（但不限于）工程概况、施工方法、施工进度、资源配置、安全质量保证、环境恢复。
2.3填料料场复查
对合同指定料场进行复查,主要查明以下几点:
2.3.1料场开采对主体工程的影响;
2.3.2料场地质与水文条件;
2.3.3与设计阶段相适应的储量及其质量指标;
2.3.4有效层分布情况,覆盖层的厚度及性质;
2.3.5运输与开采等施工条件。
2.3.6料场开采对环境的影响；
按工程不同等级、料场产地类型进行勘探网点布置，进行勘探取样试验，试验项目按有关试验规程进行。
2.4施工测量放样
按有关设计图纸和具体的施工组织措施进行测量放样,做好测量记录。
2.5料场开采及道路布置直接影响导流工程质量、工期和造价，因此要合理规划，有计划、有次序地开采和运输。
其基本原则如下：
2.5.1就地就近取村，少占耕地，尽量利用临建或永久建筑物基础开挖弃碴，直接用来填筑围堰。
2.5.2由于导流工程工期直接影响整个工程的施工进度，考虑到料场调查勘探精度、开采、运输、超常洪水等各方面的损失量，按有关规定要留有足够的储备。
2.5.3宜尽量选择场地宽、料层厚、储备量集中、交通运输条件好的料场，以减少临建道路等施工费用，降低工程造价。
2.5.4施工期间尽量先使用的料场，易被河水淹没的料场，特别要考虑截流及防洪渡汛等施工而使用的寞料场，使之能满足其施工强度要求。
2.5.5对坝赴附近的反滤料场进行筛选,如果缺乏天然料场时,则考虑人工骨料加工工艺措施.
2.6围堰填筑布置
2.6.1上、下游子围堰进占道路布置。
2.6.2分层分块填筑布置:
按土石围堰填筑的有关规定对堰体填筑进行分层分块,施工道路布置尽量避免不同工作面施工交叉与干扰.
2.6.3风、水、电等临时设施根据施工现场灵活布置。
2.6.4围堰合龙闭气后，进行下基坑道路布置，便于开展导流建筑物的基础开挖清理，其项目有：
防渗体基础、纵向围堰基础、结全导流的主体坝块的基础开挖等。
2.7基础开挖及岸坡处理
土石围堰基础要求较低,一般适用于任何地基上填筑,主要是防渗体基础和反滤层基础的处理较为复杂,技术要求较高,一般按设计要求的基础处理规定来施工,具体如下:
2.7.1围堰基础的清理宜在小围堰保护下进行（水下施工除外），清理堰基按设计要求施工。
2.7.2堰体范围内的水井、泉眼、地道、洞穴以及各种构造建筑物按要求处理，并经验收、记录备查。
2.7.3岸坡表层的粉土、淤泥、细沙、腐植土、泥炭等按设计要求清除。
风化岩石、滑坡体等应按设计要求处理。
2.7.4岸坡开挖要求：
对堰体岸坡宜开挖成大致平顺的斜面，不得有急剧变坡、对岩石岸坡进行植被清理处，对有反坡处要进行开挖爆破挖除，清理后坡度做到符合填筑设计要求。
2.7.5防渗体、反滤层基础处理技术要求较高，在覆盖层厚度较薄的情况下，宜用推土机、挖掘机等机械清掉覆盖层，露出不透水层；覆盖层厚度较大，全部清理较难或不经济的情况下，宜采取其他基础处理措施，会同有关部门协商决定。
局部凹坑，反坡以及不平顺的岩面，按设计要求处理。
岩石节理处理视缝宽的大小，块体的状况以及围堰高低等情况而定，按设计要求处理，如：
用水泥浆浆灌注，或用混凝土堵塞，并加以捣实；对较大节理缝，开挖清理后做成混凝土塞防渗。
2.8防渗体基础处理后,即可进行防渗体填筑施工。
2.8.1土料防渗体填筑施工基本作业为卸料、平料、压实及质量检查，辅助作业为洒水、刨毛、清理结合面、接缝处理等。
心墙施工宜同上、下游反滤层及部分堰壳同步填筑。
斜墙施工可滞后于堰体施工，但需对靠斜墙侧的堰体边坡需按设计进行削坡，直到合格面，方可填筑。
其施工基本原则：
2.8.1.1分层确定各层流水作业方向，划分工作段。
2.8.1.2工作段的平面尺寸应能满足施工机械正常作业要求,宽度宜大于碾压机械错车与压实的最小宽度。
2.8.1.3完成填筑一层土料的作业时间，宜控制在一个班以内，最多不超过一个半班。
2.8.1.4防渗体土料与反滤料施工密切配合，最好统一考虑两者的施工工序。
具体的土料铺填、压实、铺助作业、接合部位的处理等施工见《土石方开挖填筑过程控制程序》。
2.8.2刚性防渗体一般用于心墙防渗结构类型。
当现场缺乏做心墙的防渗土料或粘土在雨季施工影响较大时，选用刚性心墙围堰。
2.8.2.1现浇混凝土心墙施工。
a）基础开挖清理到基岩或不透水层，达到防渗体开挖设计要求，即着手混凝土心墙施工。
b）混凝土心墙施工应在子围堰保护下进行施工。
c）心墙与河岸连接处，要求心墙嵌入基岩或不透水层，必要时根据具体情况进行钢盘锚固和灌浆处理。
d）混凝土施工中按要求设置好水平和垂址伸缩缝及止水结构。
e）心墙、反滤料宜先于堰体壳料一层施工，然后按次序上升。
f）按要求在心墙埋设各种观测计，如渗压计、土压计、钢筋应力计、测缝计等。
2.8.2.2使用冲击钻造孔修建混凝土防渗心墙
a）适用于任何地基施工，可使心墙由水下施工变成旱地施工。
b）填筑堰体到设计防渗高程后，开始进行冲击钻孔灌注混凝土施工。
c）对强透水带岩基按要求采取处理措施。
d）基坑抽水视心墙施工进度控制。
2.8.2.3钢板桩心墙施工
a）为保证钢板能顺利打入，在填筑堰体时，心墙10m范围内填料中10～15cm的粒径含量不能超过10%。
b）在堰体填筑到心墙防渗设计高程后，即开始钢板桩样架施工，并且用临时支撑固定钢板桩，做到安装样架牢固，定位准确，样架不倾斜。
c）进行钢板桩拼装、安装、定位。
d）打插板桩宜在心墙板桩全部拼装完毕，邻接格体安装2～5块板桩之后进行。
打桩一般分阶进行，从左向右或从右向左，全线打插0.6～1.5m，直到板桩端部达到设计高程为止。
e）在打桩过程中，认真观察记录（计算）格体的变形、变位、钢板桩应力，锁口拉力等。
2.8.2.4其他防渗墙，如土工布，木板防渗墙等参看其他专门控制程序来施工。
2.9围堰壳料填筑施工
2.9.1围堰壳料填筑各时段高程确定。
按水文年划分时段法，将过渡期划分若干段计算各时段不同频率的洪水及其相应的堰前水位，在各时段末堰体高程达到下一时段的设计洪水位以上。
或按月划分时段，按月计算不同频率的流量及相应水位，从而确定月末的堰体上升高程。
2.9.2根据时段高程确定填筑施工强度。
2.9.3进行基础、岸坡清理。
2.9.4按土石填筑有关规定进行分层、分块填筑。
2.9.5按设计边坡进行削坡。
2.9.6观测（计算）记录：
如渗透压力、浸润线、沉陷等要作观测记录。
2.10围堰反滤料施工
2.10.1反滤料基础处理与防渗体基础施工结合，与岸坡连接处的坡积物，当其渗透性或稳定性不满足设计要求时，需全部清除或采取其他有效措施进行处理。
2.10.2一般设置3层反滤料，即粗碎石或砾石层，细砾石层和砂层，也可用天然砂砾混和料铺设单层反滤层（选取天然级配较好的），但铺设厚度必须加大。
2.10.3反滤料不均匀系数在干地施工为K10，在水中填筑为K4。
2.10.4反滤料铺设厚度，人工铺设砂厚至少在30cm以上，机械铺设砂厚至少在1.5m。
2.10.5反滤料铺设工序宜与防渗体，壳料填筑相结合统一上升，对于低水围堰，在施工工期允许情况下用单层混和料铺设，可在壳料填筑到一定高程，削坡到设计坡度后，沿边坡机械卸料铺设，再进行斜墙施工。
2.11护坡施工
2.11.1对于均质堰体，为保证设计断面内压实干容重达到要求，铺料时一般在上、下游留有削坡余量，其值视堰坡坡度、铺料厚度和铺料自然休止角而定。
2.11.2坡面修正施工一般包括坡面削坡与压实两个工序。
2.11.3采用人工或机械按自上而下修整达到设计坡面并进行碾压，碾压工艺按有关规定执行。
2.11.4对有抗冲要求的坡面按设计要求采取相应措施护面。
2.12过水围堰施工
土石过水围堰是导流建筑中一种常见形式，在洪枯流量和水位变幅较大，特别是当全年挡水围堰工程规模过大，而主体工程在一个枯水期内难以完建且围堰填筑工程量较大时，宜采用过水围堰。
2.12.1土石过水围堰按溢流面使用的材料，可分为混凝土面板溢流堰，大块石或石笼护面溢流堰，块石加钢筋网护面溢流堰及沥青混凝土面板溢流堰等；按消能防冲方式，可分为镇墩排流式和顺坡护底式溢流堰；按堰体形状有实用堰和宽顶堰。
施工时视具体情况采用相应的堰体形式，采取相应施工方法。
2.12.2过水围堰挡水标准一般按实测水文资料进行分析，采用频率分析法，一般在时段洪水重现期的5～20年一遇范围内选取挡水流量。
2.12.2.1采用过水次数统计法，按实测水文资料统计施工时段或全年在某一流量的洪水出现次数，计算基坑施工工期。
2.12.2.2采用过水工期损失统计法，将历年的工期损失进行频率分析，求得某一保证率的有效施工天数，确定挡水流量。
2.12.3堰体填筑按《土石方开挖、填筑过程控制程序》。
2.12.4护面及排流镇墩施工
混凝土护面施工：
按土石围堰设计施工堆石体，防渗体后（当使用镇墩排流时，镇墩应提早施工），在堰面设置一层干砌石过渡层，再浇混凝土面板，并设置沉陷缝、温度缝，并处理好堰头与防渗体的连接。
排流镇墩施工一般在旱地施工，待基坑抽干水，进行基坑开挖处理后浇筑混凝土，施工排流镇墩。
2.13围堰水下施工
2.13.1子围堰按所用填筑材料划分有：
粘土子围堰、麻包子围堰、草土子围堰、竹笼子围堰，大型工程采用石碴与防渗材料结合等形式的围堰，子围堰填筑采用水下施工方法。
2.13.1.1采用粘土全断面子围堰施工较多，其施工方法简单，进度快，为截流合龙创造有利条件。
2.13.1.2子围堰进占一定距离设置回车场，加快进占速度。
2.13.1.3在纵横交接迎水侧，由于冲刷较为严重，一般需采取抗冲措施，如用竹笼、钢筋笼等进行护坡，具体的防护粒径大小，按设计要求确定。
2.13.1.4纵向子围堰迎水侧施工,根据水文年资料,经水力计算分析,得出导流时段最不利的流量及相应的流速,采取相应的抗冲防护措施.
2.13.2防渗体水下施工
心墙、斜墙水下抛填粘土，其宽度要视水下清基情况而定，若估计水下清理有遗留残渣，则其宽度要比干填的加大一倍。
2.14施工机械配套使用计算
2.14.1选用的机械，技术性能要适合工作的性质，施工对象的土质、施工场地的大小和物料运距远近等施工条件，充分发挥机械效率，保证施质量；所选配套机械的综合生产能力，能满足施工强度的要求。
2.14.2选用的机械要技术先进、生产效率高、操作灵活、安全可靠、易于检修和改装、防护设备齐全、废气噪音得到控制环保性能好。
2.14.3通过技术经济比较，优先选用单位土石方成本最低的机械配套方案。
2.14.4选用适用性能较广泛，类型较单一又通用的机械，并优先选用成批生产的机械，且配件有保证。
2.14.5注意各工序所用机械的配套成一条龙，充分发挥主要机械和效率高的机械的生产潜力。
2.14.6机械需要量计算。
2.14.6.1机械需要量可根据计划安排的日施工强度,机械生产率和利用率求得,公式如下:
QN机械数量（台）
N=———Q计划施工强度（m3/d）
Pmnm日工作台班数（台班/d）
n机械利用率（%）
P机械生产率（m3/台班）
2.14.6.2通过计算或按现行定额，实测机械生产率，求得选用机械各自的生产率，代入上式求得各自的台数N。
2.14.6.3通过选型，机械的配套求得计算各自台数N，先用最佳型号配套方案，使机械配套充分发挥最高的生产率。
具体的选型、计算、生产率，利用率等参数请详见《水利水电工程施工组织设计手册》第二册第六篇，第七章主要施工机械选择与需要量计算。
2.15施工观测
详见《水利水电工程施工组织设计手册》第1册第二篇第五节，施工期水力原形观测。
2.16施工记录
2.16.1详细记录坝址所在地区每天的气象预报，水文预报，制表记录每天天气情况——晴雨表格，按规范在上、下游设置水位标尺，记录上、下游不同时间的水位，导流建筑物施工期间洪水位实测流量水位记录，特别是在截流封堵期间的流量与水位记录。
2.16.2当日工程进展，宜绘制单项工程施工的形象面貌图表，列出各工程项目工程量，记录当日完成工程量，每月汇总。
2.16.3根据施工进度安排的施工强度，计算劳动力需要量，绘制劳动力需要量表。
2.16.4资源供应，应满足施工要求。
2.16.5施工中的质量安全问题，参考《水电施设计手册》第2册附录Ⅱ的施工质量控制。
2.16.6设计变更和重大决定。
对施工过程中的设计变更，保留好联系单和设计变更通知单，作好变更的详细记录，对施工中的重大决定做好详细记录。
2.16.7做到及时记录总结施工过程中的经验和教训，为以后的施工提供参考和依据。
升级会员 