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2018一级建造师水利水电考点讲解:土石坝工程

来源 :考试网 2018-03-29

  土石坝工程

  要点:

  1.土石坝施工机械的类型、适用范围及配置方法;

  2.土料填筑标准以及压实参数的确定;

  3.土石坝施工内容、坝料开采方法、坝面作业的基本要求及施工方法;土石坝施工料场及坝面的质量控制。

  4.面板堆石坝坝体材料分区以及堆石材料的质量要求;堆石体填筑的施工工艺及压实参数和质量控制方法;

  5.混凝土面板以及接缝止水的施工方法。

  【考点】料场规划

基本内容

包括空间规划、时间规划和料场质与量的规划。

基本要求

1应考虑充分利用永久和临时建筑物基础开挖的渣料。

2.应对主要料场和备用料场分别加以考虑。前者要求质好、量大、运距近,且有利于常年开采;后者通常在淹没区外

3.实际可开采总量与坝体填筑量之比:土料2~2.5;砂砾料l.5~2;水下砂砾料2~3;石料1.5~2;反滤料应根据筛后有效方量确定,一般不宜小于3。

  【考点】土方填筑技术

填筑压实机械

静压碾压(如羊脚碾、气胎碾等)、振动碾压、夯击(如夯板)。

土料填筑标准

1)黏性土:应以压实度最优含水率作为设计控制指标。设计最大干密度应以击实最大干密度乘以压实度求得。(09、10年考点)

  1级、2级坝和高坝的压实度应为98%~l00%,3级中低坝及3级以下的中坝压实度应为96%~98%。设计地震烈度为8度、9度的地区,宜取上述规定的大值。(13年考点)

2)非黏性土的填筑标准:砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标。砂砾石的相对密度不应低于0.75,砂的相对密度不应低于0.7,反滤料宜为0.7

压实参数

确定

 

1)压实参数:碾压机具的重量、含水量、碾压遍数及铺土厚度等,对于振动碾还应包括振动频率及行走速率等。

2) 黏性土料压实含水量可取ω1p+2%;ω2=ωp;ω3=ωp-2%三种进行试验。ωp为土料塑限。

3)选取试验铺土厚度和碾压遍数,并测定相应的含水量和干密度,作出对应的关系曲线;以单位压实遍数的压实厚度最大者为最经济合理。

  【考点】碾压式土石坝填筑施工

  1.填筑作业内容与方法

  基本作业:料场土石料开采,挖、装、运、卸以及坝面铺平、压实、质检。

坝面

作业

 

铺料与

整平

1) 铺料宜平行坝轴线进行。进入防渗体内铺料,自卸汽车卸料宜用进占法倒退铺土。

2) 按设计厚度铺料整平是保证压实质量的关键。

3) 黏性土料含水量偏低,主要应在料场加水(2011考点)。对非黏性土料,为防止运输过程脱水过量,加水工作主要在坝面进行。石渣料和砂砾料压实前应充分加水,确保压实质量。

4) 对于汽车上坝或光面压实机具压实的土层,应刨毛处理,以利层间结合。通常刨毛深度3~5cm。(2013考点)

碾压

机械开行方式:进退错距法和圈转套压法两种。

接头

处理

 

1) 在坝体填筑中,层与层之间分段接头应错开一定距离,同时分段条带应与坝轴线平行布置,各分段之间不应形成过大的高差。接坡坡比一般缓于l:3。

2) 坝体填筑中,一般都采用土、砂平起的施工方法。一种是先土后砂法,另一种是先砂后土法。(2012案例)

3) 对于坝身与混凝土结构物(如涵管、刺墙等)的连接,靠近混凝土结构物部位不能采用大型机械压实时,可采用小型机械夯或人工夯实。填土碾压时,要注意混凝土结构物两侧均衡填料压实,以免对其产生过大的侧向压力,影响其安全。

  2. 土石坝的施工质量控制

料场的质量检查和控制

1) 土料场检查:所取土料土质情况、土块大小、杂质含量和含水量等。

2) 含水量的检查和控制尤为重要。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。(2015年考点)

3) 土料的含水量偏高:应改善料场的排水条件和采取防雨措施,将含水量偏高的土料进行翻晒处理,或采取轮换掌子面的办法。

4) 含水量偏低:对于黏性土料应考虑在料场加水。(2012考点)对非黏性土料可用洒水车在坝面喷洒加水。(2013考点)

5) 土料含水量不均匀:应考虑堆筑“土牛”(大土堆)使含水量均匀。

6) 石料场检查:石质、风化程度、石料级配大小及形状等是否满足上坝要求。如发现不合要求,应查明原因,及时处理。

坝面的质量检查和控制

1) 应对铺土厚度、土块大小、含水量、压实后的干密度等进行检查控制。

2) 对黏性土,含水量的检测是关键,可用含水量测定仪测定。

3) 干密度测定:黏性土用环刀测定;砂用环刀测定;砾质土、砂砾料、反滤料用灌水法或灌砂法测定;堆石用灌水法测定。

4) 选取固定断面,沿坝高5~l0m,取试样(总数不宜少于30个)进行试验,对土层层间结合处是否出现光面和剪力破坏应引起足够重视。

5) 排水反滤层,每层在25m × 25m的面积内取样1~2个,对条形反滤层,每隔50m设一取样断面,每个取样断面每层取样不得少于4个。

  【例题1】在确定土料压实参数的碾压试验中,一般以单位压实遍数的压实厚度( )者最经济合理。

  A.最大

  B.最小

  C.等于零

  D.无穷小

  【答案】A

  【解析】压实参数的确定,以单位压实遍数的压实厚度最大者为最经济、合理。

  【例题2】某土石坝坝高为75m,设计地震烈度为8度,相应其均质土坝压实度宜采用( )。

  A.96%

  B.97%,

  C.98%

  D.100%

  【答案】D

  【解析】1级、2级坝和高坝的压实度应为98%~100%。设计地震烈度为8度取大值。

  【例题3】填筑土石坝的黏性土料含水量偏低时,应在( )加水。

  A.料场

  B.运输途中

  C.填筑坝面

  D.养护期间

  【答案】A

  【解析】当含水量偏低时,对于黏性土料应考虑在料场加水。

  (案例)背景资料

  某土石坝除险加固工程实施过程中发生下列事件:

  事件一:根据相关规范,施工单位对筑堤料场的土料储量和土料特性进行了复核。

  事件二:施工组织设计对相邻施工坝段垂直坝轴线的接缝和加高培厚坝坡新老土层结合面均提出了具体施工技术要求。

【问题】

  (1)指出事件一中料场土料特性复核的内容。

  (2)事件二中提出的施工技术要求应包括哪些主要内容?

  【答案】

  (1)土料场土料特性的复核内容为:土质情况、土块大小、杂质含量和含水量等。

  (2)垂直堤轴线的接缝:应以斜面相接,坡度缓于1:3。老坝加高培厚:结合面必须清除各种杂物,并做刨毛处理,以利层间结合。

  【考点】混凝土面板堆石坝施工技术

  1.面板堆石坝坝体材料分区

  面板堆石坝上游面有薄层防渗面板,坝体主要有:垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区(次堆石料区)等。(2012\2015年考点)

  1A—上游铺盖区;1B—压重区;2—垫层区;3A—过渡区;3B—主堆石区;3C—下游堆石区;4—主堆石区和下游堆石区的可变界限;5—下游护坡;6—混凝土面板

防渗面板

面板可以是刚性钢筋混凝土的,也可以是柔性沥青混凝土的。

垫层区

为面板提供平整、密实的基础,将面板承受的水压力均匀传递给主堆石体,并起辅助渗流控制作用。

过渡区

保护垫层区在高水头作用下不产生破坏。级配应连续,最大粒径不宜超过300mm。

主堆石区

1.位于坝体上游区内,是承受水荷载的主要支撑体,其石质好坏、密度、沉降量大小,直接影响面板的安危。

2.石料要求石质坚硬,级配良好,最大粒径不应超过压实层厚度,压实后能自由排水。

下游堆石区

 

1.位于坝体下游区,主要作用是保护主堆石体及下游边坡的稳定。2.在下游水位以下部分,应用坚硬、抗风化能力强的石料填筑,压实后应能自由排水;下游水位以上的部分,对坝料的要求可以降低。

  【例题】混凝土面板堆石坝中面板的主要功能是( )。(14年真题)

  A.抗压

  B.抗冲

  C.抗拉

  D.抗渗

  【答案】D

  【解析】面板堆石坝上游面有薄层防渗面板,面板可以是刚性钢筋混凝土的,也可以是柔性沥青混凝土的。

  2.堆石体填筑的施工质量控制

填筑工艺

1. 坝体堆石料铺筑宜采用进占法,

2.垫层料的摊铺多用后退法,以减轻物料的分离。

3.坝体堆石料碾压应采用振动平碾,其工作质量不小于10t。高坝宜采用重型振动碾,振动碾行进速度宜小于3km/h。各碾压段之间的搭接不应小于1.0m。

4.压实过程中,有时表层块石有失稳现象。为改善垫层料碾压质量,采用斜坡碾压与砂浆固坡相结合的施工方法。(2015年考点)

压实参数

压实参数:碾重、行车速率、铺料厚度、加水量、碾压遍数。    

施工质量控制

(1)采用碾压参数干密度(孔隙率)等参数控制,以控制碾压参数为主。

(2)铺料厚度应每层测量,其误差不宜超过层厚的l0%。

(3)压实检查方法: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(砂)法,或辅以其他成熟的方法。垫层料也可用核子密度仪法。(2009年考点)

(4)干密度平均值不小于设计值,标准差不宜大于50g/m3 。当样本数小于20组时,应按合格率不小于90%,不合格点的干密度不低于设计干密度的95%控制。(案例)

  【例题】堆石坝垫层填筑施工中,当压实层厚度较小时,为减轻物料的分离,铺料宜采用( )。

  A.进占卸料、进占铺平法

  B.后退法

  C.进占法

  D.进占卸料、后退铺平法

  【答案】B

  【解析】垫层料的摊铺多用后退法,以减轻物料的分离。

  2.面板的施工方法

面板的要求

是面板堆石坝的主要防渗结构,厚度薄、面积大,在满足抗渗性和耐久性条件下,要求具有一定柔性,以适应堆石体的变形。(2014考点)

混凝土面板的分★

面板纵缝的间距决定了面板的宽度,由于面板通常采用滑模连续浇筑,中部受压区垂直逢的间距可为12~18m,两侧受拉区的间距为6~9m。

垂直缝砂浆条铺设

垂直缝砂浆条一般宽50cm,是控制面板体型的关键。

面板混凝土浇筑

 

1) 采用滑模浇筑。滑模由坝顶卷扬机牵引,在滑升过程中,对出模的混凝土表面要及时进行抹光处理,及时进行保护和养护。

2) 施工中应控制入槽混凝土的坍落度在3~6cm,振捣器应在滑模前50cm处进行振捣。

面板养护

包括保温、保湿两项内容。直到蓄水为止,或至少90d。(15年考点)

接缝止水施工

面板坝接缝包括趾板缝、周边缝、垂直缝(张性和压性缝)、防浪墙体缝、防浪墙底缝以及施工缝(水平缝)等,接缝止水材料包括金属止水片、塑料止水带、缝面嵌缝材料及保护膜等。

  【例题1】混凝土面板的分块下列说法中,正确的是( )。

  A.垂直逢的间距均为12~18m

  B.中部受压区垂直逢的间距可为12~18m

  C.中部受拉区垂直逢的间距可为12~18m

  D.两侧受拉区的间距为6~9m

  E.两侧受压区的间距为6~9m

  【答案】BD

  【解析】中部受压区垂直缝的间距可为12~18m ,两侧受拉区的间距可为6~9m 。

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