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2014.09,执业资格培训包,一级建造师水利水电工程管理与实务1F410000水利水电工程技术主讲人胡老师安徽水利水电职业技术学院,水利水电建筑工程,,,,1F414000土石方工程,1F414001土石方工程施工的土石分级土石分级，依开挖方法、开挖难易、坚固系数等，共划分为16级，其中土分4级，岩石分12级。（一）土的分级,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,（二）岩石的分级（三）洞室开挖的围岩分类地下洞室的围岩可以岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状等五项因素之和的总评分为基本依据，以围岩强度应力比为参考依据，进行工程地质分类。,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,1F414002土石方平衡调配原则开挖的土石料的利用和弃置，不仅有数量的平衡（即空间位置上的平衡）要求，还有时间的平衡要求，同时还要考虑质量和经济效益等。,1F414000土石方工程,一、土石方平衡调配的方法1.判断指标运输费用，费用花费最少的方案就是最好的调配方案。2.方法线性规划进行。对于基坑和弃料场不太多时，可用简便的“西北角分配法”求解最优调配数值。3.考虑因素如围堰填筑时间、土石坝填筑时间和高程、厂前区管道施工工序、围堰拆除方法、弃渣场地（上游或下游）、运输条件（是否过河、架桥时间）等。,1F414000土石方工程,二、土石方平衡调配原则土石方平衡调配的基本原则是在进行土石方调配时要做到料尽其用、时间匹配和容量适度。（一）料尽其用筑坝填料、混凝土骨料或平整场地的填料等。前两种利用质量要求较高，场地平整填料一般没有太多的质量要求。（二）时间匹配土石方开挖应与用料在时间上尽可能相匹配，以保证施工高峰用料。,1F414000土石方工程,（三）容量适度指堆料场和弃渣场的设置应容量适度，尽可能少占地。开挖区与弃渣场应合理匹配，以使运费最少。1.堆料场堆存备用土石料的场地。当基坑和料场开挖出的土石料需作建筑物的填筑用料，而两者在时间上又不能同时进行，就需要堆存。,1F414000土石方工程,堆存原则是易堆易取。防止水、污泥杂物混入料堆，致使堆存料质量降低。当有几种材料时应分场地堆存，如堆在一个场地，应尽量隔开，避免混杂。堆存位置最好在用料点或料场附近，减少回取运距。如堆料场在基坑附近，一般不容许占压开挖部分。由于开挖施工工艺问题，常有不合格料混杂，对这些混杂料应禁止送入堆料场。,1F414000土石方工程,2.弃渣场不能利用的土石料应作为弃渣处理。选堆弃场原则是尽可能位于库区内，不占农田耕地。施工场地范围内的低洼地区可作为弃渣场，平整后可作为或扩大为施工场地。弃渣堆置应不使河床水流产生不良的变化，不妨碍航运，不对永久建筑物与河床过流产生不利影响。在可能的情况下，应利用弃土造田，增加耕地。弃渣场的使用应做好规划，开挖区与弃渣场应合理调配，以使运费最少。土石方调配的结果对工程成本、工程进度，以及工区景观、工区水土流失、噪声污染、粉尘污染等环境因素有着显著的影响。,1F414000土石方工程,1F414003露天土石方开挖方法一、土方开挖开挖方式自上而下开挖、上下结合开挖、先岸坡后河槽开挖和分期分段开挖等。开挖方法机械开挖、人工开挖等。（一）机械开挖挖土机械挖掘机、装载机和铲运机等。1．挖掘机。从工作装置方面，挖掘机分为正铲、反铲、索铲和抓斗。,1F414000土石方工程,（1）正铲。土石方开挖中最常用的机械。a适用开挖停机面以上的土石方，能挖各种坚实土和破碎后的岩石。也可挖掘停机面以下不深的土方，但不能用于水下开挖。b工作面的布置侧向挖掘与正向挖掘两种。侧向挖掘适用于挖方宽度较大，运输工具停在正铲一侧的同一高程或略高于停机面高程上，因而运输工具来往方便，能较快地停在装车位置，正向铲的生产能力能较好地发挥。效率高正向挖掘适用于挖方高度较大的情况，运输工具停在正铲后侧的同一平面高程上，运输工具要倒车进入指定的装车地点，从而使装车的转角增大，影响正铲挖掘机的效率。,1F414000土石方工程,（2）反铲。作业方式沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲挖掘机每一作业循环包括挖掘、回转、卸料和返回等四个过程。（3）索铲（拉铲）。开挖停机面以下的土料，适用于坑槽挖掘，也可水下掏掘土石料。拉铲挖掘机根据挖方宽度的大小，也有正向开行与侧向开行两种开挖方式。挖方宽度较小时，正向开行。挖方宽度较大，侧向开行。（4）抓斗（抓铲）。用钢绳牵拉，灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬土。开挖直井或沉井土方；可装车或甩上；排水不良也能开挖；吊杆倾斜角度应在45以上，距边坡应不小于2m。,1F414000土石方工程,2．装载机。装载机是应用较广泛的土石方施工机械，与挖掘机比较，它不仅能进行挖装作业，而且能进行集渣、装载、推运、平整、起重及牵引等工作，生产率较高，购置费用低。3．推土机。推土机是工地上用得最多的一种机械。平整场地、边坡与道路，开挖基坑、骨料与浅沟渠，回填沟槽，以及推树拔根等。运距不超过60m为宜。开行方式穿梭式。为了提高其生产率，采取在推土刀两侧加挡板，或利用沟槽法推土，或几台推土机并列推土等措施。,1F414000土石方工程,4．铲运机。有拖式和自行式两类。集开挖、运输和铺填三项工序于一身的设备，其施工简单、管理方便、费用低，适用于开挖有黏性的土壤，挖方深度和填方高度均不大，开挖Ⅰ～Ⅱ级土Ⅲ、IV级土需翻松，运距不远（600～1500m）的情况。开行方式有环形（1.5m以内）和“8”字形（超过1.5m）两种。,1F414000土石方工程,（二）闸坝基础人工开挖采用分层下挖。临近设计高程时，应留出0.2～0.3m的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予挖除。开挖方法全面逐层下降，也可分区呈台阶状下挖，分区台阶状下挖方式有利于布置出土坡道，组织施工也较方便。,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,图1F414003基础分层开挖示意图（a）全面逐层下挖；（b）分区台阶状下挖,二、石方开挖普遍使用的方法是爆破开挖法。基本工序有钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。1.爆破方法浅孔爆破法、深孔爆破法、预裂爆破及洞室爆破法等，其中，前两种爆破方法一般多用延长药包，最后一种方法大多采用集中药包。,1F414000土石方工程,2.对于保护层的上一层通常要控制爆破对围岩的破坏深度，所以，大都用限制药包直径的深孔爆破开挖，利用轻型穿孔机钻孔直径75～100mm的炮孔，一次最大起爆药量应根据允许的爆破地震强度大小来确定。3.保护层或深度小于4.0m岩层，采用限制药包量的浅孔小炮爆破。保护层开挖应按照三分之二或二分之一原则分层进行，最后由人工或使用风镐撬除松动岩块。,1F414000土石方工程,1F414004地下土石方工程的施工方法受到工程地质、水文地质和施工条件的制约，因而往往是整个水利水电枢纽工程中控制施工进度的主要项目之一。按断面尺寸的洞室分类表,1F414000土石方工程,地下工程可采取全断面开挖、先导洞后扩大开挖、台阶扩大开挖、分部分块开挖等方式进行施工。（一）全断面开挖方式采用机械化或半机械化进行全断面一次开挖成型的施工方法。（二）先导洞后扩大开挖方式当地质条件比较差或地质情况不明时，可先在洞室的上部或下部（也可在中部或侧边）开挖一个断面在10m2左右的小导洞，以便和地质情况，并可根据情况采用锚杆支护和预灌浆方法对围岩进行加固，使隧洞扩大开挖时能在安全条件下施工。通常在导洞开通后，才进行扩大开挖。,1F414000土石方工程,（三）台阶扩大开挖方式将洞室分成上下两个台阶，一般采用钻车（或其他大型设备）进行上台阶全断面掘进，然后再进行下台阶扩大开挖。台阶扩大法适用于大断面（约50～90m2）洞室的开挖。（四）分部分块开挖方式在特大断面的洞室开挖中，可采用先拱后扩大、先导洞后顶拱扩大再中下部扩大、肋拱留柱扩大法、中心导洞辐射孔等方式进行分部分块开挖。1．先拱后扩大在Ⅰ～Ⅱ类围岩中，可先以全断面进行顶拱部位开挖，然后对顶拱进行喷锚支护。在进行顶拱支护的同时，可进行下部开挖，最后再开挖中部，使断面成型。或先开挖洞室顶拱，当顶拱支护后，再逐层开挖下部，这种方法开挖效率不高，但比较安全。,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,2．先导洞后顶拱扩大再中下部扩大当洞室围岩为Ⅲ～Ⅳ类岩石时，先在顶拱处开挖导洞，然后进行顶拱扩大开挖，并及时进行支护。在此同时，可进行下导洞开挖，最后进行中部扩大开挖，见图1F414004-3,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,3．肋拱留柱扩大围岩为Ⅳ类或V类岩石时，先开挖顶拱部位导洞，为保证施工安全，在顶拱扩大开挖时，采用间隔扩大方式，并立即进行钢筋混凝土支护，然后再逐块开挖岩柱，挖后也立即支护。在顶拱施工的同时，可进行中、下部导洞开挖，最后再进行中下部扩大开挖。见图1F414004-4。,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,4．中心导洞辐射孔用小型机械开挖中导洞，在导洞中用潜孔钻或钻车钻辐射孔并用简易台车钻周边预裂孔，这种方法适用于Ⅰ、Ⅱ类围岩，机械化程度较低，开挖大断面洞室时。使用这种方法衬砌与扩大开挖可流水或平行作业。见图lF414004-5。,1F414000土石方工程,1F414000土石方工程,1F414005爆破技术一、爆破器材1．炸药分类炸药分为铵梯炸药；粉状铵油炸药；铵松蜡与铵沥蜡炸药；水胶炸药；乳化炸药；光面预裂爆破专用炸药；低爆速炸药；静态破碎剂等八类。,1F414000土石方工程,静态破碎剂简称SCA，用于混凝土构筑物拆除、岩石的静态破碎及松动和大理石、花岗石等珍贵石材的切割开采等。具有安全、无噪声、无震动、无飞石、无硝烟、无污染、不影响周围环境等诸多优点。运用静态破碎剂破碎切割岩石，分裂混凝土的施工方法也叫“静态爆破法”。SCA主要特点是固体膨胀、低压、慢加载。2．起爆器材分类起爆器材分为传爆器材；雷管；导爆管的引爆形式与器具。,1F414000土石方工程,二、爆破方法（一）浅孔爆破法1.概念孔径小于75mm、深度小于5m的钻孔爆破。2.优点浅孔爆破法能均匀破碎介质，不需要复杂的钻孔设备，操作简单，可适应各种地形条件，而且便于控制开挖面的形状和规格。3.缺点钻孔工作量大，每个炮孔爆下的方量不大，因此生产率较低。,1F414000土石方工程,（二）深孔爆破法1.概念孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔爆破称为深孔爆破。2.适用大型基坑开挖和大型采石场开采，用于Ⅶ～ⅪV级岩石。爆后有一定数量的大块石产生，往往需要二次爆破。3.优点单位体积岩石所需的钻孔工作量较小，单位耗药量低，劳动生产率高，并可简化起爆操作过程及劳动组织。4.缺点钻孔设备复杂，设备费高。5.主要参数梯段高度H、底盘抵抗线W、炮孔间距a和排距b、超钻深度h、钻孔深度L、堵塞长度L2及单孔装药量Q等。,1F414000土石方工程,（三）洞室爆破法在专门设计开挖的洞室或巷道内装药爆破的一种方法。（四）预裂爆破法沿设计开挖轮廓钻一排预裂炮孔，在开挖区未爆之前先行爆破，从而获得一条预裂缝，利用这条预裂缝，在开挖区爆破时切断爆区裂缝向保留岩体发展，防止或减弱爆破震动向开挖轮廓以外岩体的传播，达到保护保留岩体或邻近建筑物免受爆破破坏的目的。,1F414000土石方工程,（五）光面爆破法利用布置在设计开挖轮廓线上的光面爆破炮孔，将作为围岩保护层的“光爆层”爆除，从而获得一个平整的洞室开挖壁面的一种控制爆破方式。,1F414000土石方工程,1F414006锚固技术一、锚固技术的概念在天然地层中的锚固方法以钻孔灌浆的方式为主。在人工填土中的锚固方法有锚定板和加筋土两种方式。锚固灌浆有简易灌浆、预压灌浆、化学灌浆以及特殊的锚固灌浆技术。,1F414000土石方工程,二、锚固分类按结构形式分为抗滑桩、锚洞、喷锚支护及预应力锚固锚索四类。其中，喷锚支护是喷混凝土支护、锚杆支护、喷混凝土与锚杆支护、钢筋网的统称。喷锚支护是在岩石开挖后，紧随开挖面，立即喷混凝土，必要时加设锚杆和钢筋网以稳定岩石。,1F414000土石方工程,1．锚杆支护为加固围岩而锚固在岩体中的杆件。使原来不稳定的围岩趋向稳定。2．喷混凝土支护向开挖的岩面喷射含粗骨料的混凝土。喷混凝土广泛用于地下工程的加固处理。,1F414000土石方工程,3．预应力锚索利用高强钢丝束或钢绞线穿过滑动面或不稳定区深入岩体深层，利用锚索体的高抗拉强度增大正向拉力，改善岩体的力学性质，增加岩体的抗剪强度，并对岩体起加固作用，增大岩层间的挤压力。预应力锚索分为有粘结和无粘结锚索两种。,1F414000土石方工程,42,主持单位杨凌职业技术学院,参建单位安徽水利水电职业技术学院长江工程职业技术学院,
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