碾压式土石坝的施工,包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。
准备作业包括平整场地、通车、通水、通电,架设通信线路,修建生产、生活、行政办公用房以及排水清基等项工作。
基本作业包括料场土石料开采,挖、装、运、卸以及坝面铺平、压实、质检等工作。
辅助作业是保证准备及基本作业顺利进行、创造良好工作条件的作业,包括清除施工场地及料场的覆盖,从上坝土料中剔除超径石块、杂物,坝面排水,层间刨毛和加水等。
附加作业是保证坝体长期安全运行的防护及修整工作,包括坝坡修整,铺砌护坡块石及铺植草皮等。
(一)清基与坝基处理
清基就是把坝基范围内的所有草皮、树木、坟墓、乱石、淤泥、有机质含量大于2%的表土、自然干密度小于1.48g/cm的细砂和极细砂清除掉,清除深度一般为0.3~0.8m。对于勘探坑,应把坑内积水与杂物全部清除,并用筑坝土料分层回填夯实。土坝坝体与两岸岸坡的结合部位是土坝施工的薄弱环节,处理不好会引起绕坝渗流和坝体裂缝。因此,岸坡与塑性心墙、斜墙或均质土坝的结合部位均应清至不透水层。对于岩石岸坡,清理坡度不应陡于1∶0.75,并应挖成坡面,不得削成台阶和反坡,也不能有突出的变坡点;在回填前应涂3~5mm厚的黏土浆,以利结合。如有局部反坡而削坡方量又较大时,可采用混凝土或砌石补坡处理。对于黏土或湿陷性黄土岸坡,清理坡度不应陡于1∶1.5。岸坡与坝体的非防渗体的结合部位,清理坡度不得陡于岸坡土在饱水状态下的稳定坡度,并不得有反坡。
对于河床基础,当覆盖层较浅时,一般采用截水墙(槽)处理。截水墙(槽)施工受地下水的影响较大,因此必须注意解决不同施工深度的排水问题,特别注意防止软弱地基的边坡受地下水影响引起的塌坡。对于施工区内的裂隙水或泉眼,在回填前必须认真处理。
对于截水墙(槽),施工前必须对其建基面进行处理,清除基面上已松动的岩块、石渣等,并用水冲洗干净。坝体土方回填工作应在地基处理和混凝土截水墙浇筑完毕并达到一定强度后进行,回填时只能用小型机具。截水墙两侧的填土应保持均衡上升,避免因受力不均而引起截水墙断裂。只有当回填土高出截水墙顶部0.5m后,才允许用羊脚碾压实。
(二)土石料开采与加工
1.坝料开采
(1)坝料开采前准备工作包括:①划定料场范围;②设置排水系统;③按照施工组织设计要求修建施工道路;④分区清理覆盖层;⑤修建辅助设施,包括风、水、电系统以及坝料加工、堆(弃)料场、装料站台等。
(2)土石料开采。土料开采主要分为立面开采及平面开采,其施工特点及适用条件见表4-2。
表4-2 土料开采方式
(3)砂砾料开采。砂砾料(含反滤料)开采施工特点及适用条件见表4-3。
表4-3 砂砾料开采方式
2.坝料加工
(1)调整土料含水率。降低土料含水量的方法有挖装运卸中的自然蒸发、翻晒、掺料、烘烤等方法。提高土料含水量的方法有在料场加水,料堆加水,在开挖、装料、运输过程中加水。
(2)防渗掺合料加工。防渗掺合料最好是级配良好的砂砾料,也可用风化岩石,建筑物开挖石渣,其最大粒径不大于碾压层厚的2/3(最大粒径可达120~150mm)。
试验表明,当掺合料(d>5mm)含量在40%以下时,土料能充分包裹粗粒掺合料,这时掺合料尚未形成骨架,掺合料的物理力学性质与原土相近,当掺合料含量大于60%时,掺合料形成骨架,土料成为充填物,渗透系数将随掺量的增加而显著变大,一般认为防渗体的掺合料以40%~50%为宜。
掺料方法一般采用水平层铺料——立面(斜面)开采掺和法。土料和掺合料逐层相间铺料,各层料的铺层厚度一般以40~70cm为宜,立面或斜面开挖取料。
(3)超径料(颗粒)处理。砾质土中超径石含量不多时,常用装耙的推土机在料场中初步清除,然后在坝体填筑面上进行填筑平整时再作进一步清除;当超径石的含量较多时,可用料斗加设蓖条筛(格筛)或其他简单筛分装置加以筛除,还可采用从高坡下料,造成粗细分离的方法清除粗粒料。
(4)反滤料加工。在进行反滤料、垫层料、过渡料等小区料的开采和加工时,若级配合适,可用砂砾石料直接开采上坝或经简易破碎筛分后上坝。若无砂砾石料可供使用,则可用开采碎石加工制备。对于粗粒径较大的过渡料宜直接采用控制爆破技术开采,对于较细且质量要求高的反滤料、垫层料,则可用破碎、筛分、掺和工艺加工。
如果其级配接近混凝土骨料级配,可考虑与混凝土骨料共同使用一个加工系统,必要时也可单独设置破碎筛分系统。
(三)挖运强度的确定
土石坝施工的挖运强度取决于土石坝的上坝强度,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。对于大、中型工程。平均日上坝强度通常为1万~3万m3。高的达到10万m3左右。在施工组织设计中,一般根据施工进度计划各个阶段要求完成的坝体方量来确定上坝和挖运强度。合理的施工组织管理应有利于实现均衡生产,避免生产大起大落,使人力、机械设备不能充分利用,造成不必要的浪费。
(1)上坝强度QD(m3/d)按式(4-1)计算,即
式中 V′——分期完成的坝体设计方量,以压实方计,m3;
Ka——坝体沉陷影响系数,可取1.03~1.05;
K——施工不均衡系数,可取1.2~1.3;
K1——坝面作业土料损失系数,可取0.90~0.95;
T——施工分期时段的有效工作日数,等于该时段的总日数扣除法定节假日和因雨停工日数,d。
(2)运输强度QT(m3/d)根据上坝强度QD确定,即
式中 Kc——压实影响系数,
ro——坝体设计干表观密度;
rT——土料运输的松散表观密度;
K2——运输损失系数,可取0.95~0.99,因土料性质及运输方式而异。
(3)开挖强度Qc(m3/d)仍根据上坝强度QD确定,即
式中 ——压实系数,为坝体设计干表观密度ro与料场土料天然表观密度rc的比值;
K3——土料开挖损失系数,随土料特性和开挖方式而异,一般取0.92~0.97。
(四)压实试验
现场的压实试验是土石坝施工中的一项技术措施,通过压实试验核实坝料设计填筑指标的合理性,作为选择施工参数的依据。
土料的压实试验,是根据已选定的压实机械来确定铺土厚度、压实遍数及相应的含水量,试验土料应选择有代表性料场的土料,当所选料场土性差异较大时,应分别进行碾压试验。
压实试验前,先通过理论计算并参照已建类似工程的经验,初选几种碾压机械和拟定几组碾压参数,采用逐步收敛法(也称淘汰法)进行试验,即先以室内试验确定的最优含水量进行现场试验。逐步收敛法系指固定其他参数,变动一个参数,通过试验得到该参数的最优值。将优选的此参数和其他参数固定,再变动另一个参数,用试验确定其最优值。以此类推,得到每个参数的最优值。最后将这组最优参数再进行一次复核试验。若试验结果满足设计、施工要求,便可作为现场使用的施工碾压参数。试验中,碾压参数组合可参照表4-4确定。
表4-4 现场碾压试验设备及碾压参数组合
① 堆石的洒水量为其体积的30%~50%,砂砾料为20%~40%。
(五)坝体填筑
1.施工准备
坝面作业前的施工准备工作包括组织准备、技术准备、材料准备、现场准备、机械设备准备、劳动力准备和物资准备。
现场准备工作如下:
(1)施工现场测量。及时对监理工程师提供的桩点进行复核,并将复核结果上报监理工程师,经监理工程师批复后使用。组织测量人员进行导线点和水准点的加密和保护工作。保证相邻导线点互相通视,做好桩点记录,并将测量结果上报监理工程师批复,合格后使用。利用已知桩点进行原地面测量,并绘制成纵、横断面图,将测量结果上报监理工程师批复,并作为以后工程计量支付的依据。
(2)“三通一平”准备。按照施工总体布置的要求,做好路通、水通、电通和场地平整。
(3)临时设施的准备。临时设施包括现场施工人员的办公、生活用的临时房屋建筑和施工生产辅助企业及各类仓库。临时设施应按施工总布置的位置定位建造。
2.坝面作业
土石坝坝面作业施工工序包括卸料、铺料、洒水、压实、质量检查等。坝面作业工作面狭窄、工种多、工序多、机械设备多,施工时需有妥善的施工组织规划。
为避免坝面施工中的干扰,延误施工进度,土石坝坝面作业宜采用分段流水作业施工。流水作业施工组织应先按施工工序数目对坝面分段,然后组织相应专业施工队依次进入各工段施工。各工段都有专业队固定的施工机具,从而保证施工过程中人、机、地三不闲,避免施工干扰,有利于坝面作业多、快、好、省、安全地进行。
卸料和铺料有3种方法,即进占法、后退法和综合法。一般采用进占法,厚层填筑也可采用综合法铺料,以减小铺料工作量。进占法铺料层厚易控制,表面容易平整,压实设备工作条件较好,一般采用推土机进行铺料作业;铺料应保证随卸随铺,设计的铺料厚度是保证压实质量的关键;采用带式运输机或自卸汽车上坝,卸料集中。为保证铺料均匀,需用推土机或平土机散料平料,国内不少工地采用“算方上料、定点卸料、随卸随平、定机定人、铺平把关、插杆检查”的措施,保证平料效果;铺填中不应使坝面起伏不平,避免降雨积水。
在坝面各料区的边界处,铺料会越界,通常规定其他材料不准进入防渗区边界线的内侧,边界外侧铺土距边界线的距离不能超过50cm。
为配合碾压施工,防渗体土料铺筑应平行于坝轴线方向进行。坝体压实是填筑的最关键工序,压实设备应根据砂石土料性质选择。碾压遍数和碾压速度应根据碾压试验确定。碾压方法应便于施工,便于质量控制,避免或减少欠压和超压,一般采用进退错距法和转圈套压法,如图4-7所示。对因汽车上坝或压实机具压实后的土料表层形成的光面,必须进行刨毛处理,一般要求刨毛深度为4~5cm。
图4-7 碾压机械开行方式
进退错距法操作简便,碾压、铺土和质检等工序协调,便于分段流水作业,压实质量容易保证,其开行方式如图4-7(a)所示。转圈套压法要求开行的工作面较大,适合于多碾滚组合碾压,其优点是生产效率较高,但碾压中转弯套压交接处重压过多,易于超压,转弯半径小时容易引起土层扭曲,产生剪力破坏,且在转弯的四角容易漏压,质量难以保证,其开行方式如图4-7(b)所示。
国内多采用进退错距法。采用这种开行方式时,为避免漏压,可在碾压带的两侧先往复压够遍数后再进行错距碾压。错距宽度b按式(4-4)计算,即
式中 B——碾滚净宽,m;
n——设计碾压遍数。
3.结合部位的施工
土石坝施工中,坝体的防渗土料不可避免地要与地基、岸坡、周围其他建筑的边界相结合;由于施工导流、施工方法、分期分段分层填筑等的要求,还必须设置纵横向的接坡、接缝。所有这些结合部位,都是影响坝体整体性和质量的关键部位,也是施工中的薄弱环节,质量不易控制;接坡、接缝过多还会影响到坝体填筑速度,特别是影响机械化施工。因此,结合部位施工必须采取可靠的技术措施,加强质量控制和管理,确保坝体的填筑质量满足设计要求。
(1)坝基结合面。基础部位的填土,一般用薄层、轻碾的方法,不允许用重型碾或重型夯,以免破坏基础,造成渗漏。
对黏性土、砾质土坝基,应将其表层含水量调节至施工含水量上限范围,用与防渗体土料相同的碾压参数压实,然后刨毛深3~5cm,再铺土压实。非黏性土地基应先压实,再铺第一层土料,含水量为施工含水量的上限;采用轻型机械压实,压实干表观密度可略低于设计要求。
对于岩基,应首先把局部凹凸不平的岩石修理平整,封闭岩基表面节理、裂隙,防止渗水冲蚀防渗体。若岩基干燥可适当洒水,并使用含水量略高的土料,以便容易与岩基或混凝土紧密结合。碾压前,对岩基凹陷处,应用人工填土夯实。不论何种坝基,当填筑厚度达到2m以后,才可使用重型压实机械。
(2)与岸坡及混凝土建筑物结合处。填土前,先将结合面的污物冲洗干净,清除松动岩石,在结合面上洒水湿润,涂刷一层厚约5mm的浓黏土浆或浓水泥黏土浆或水泥砂浆,其目的是为了提高浆体凝固后的强度,防止产生危险的接触冲刷和渗透。涂刷浆体时,应边涂刷、边铺土、边碾压,涂刷高度与铺土厚度一致,注意涂刷层之间的搭接,避免漏涂。要严格防止泥浆干固(或凝固)后再铺土,因为它对结合非常不利。(www.xing528.com)
防渗体与岸坡结合处,宽度1.5~2.0m范围内或边角处,不得使用羊脚碾、夯板等重型机具,应以轻型机具压实,并保证与坝体碾压搭接宽度在1m以上。混凝土齿墙或坝下埋管两侧及顶部0.5m范围内填土,必须用小型机具压实,其两侧填土应保持均衡上升。
岸坡、混凝土建筑物与砾质土、掺和土结合处,应填筑1~2m宽的塑性较高而透水性低的土料,避免直接与粗料接触。
(3)坝体纵横向接坡及接缝。土石坝施工中,坝体接坡具有高差较大、停歇时间长、要求坡身稳定的特点。对于允许接合坡度大小及高差大小有争论,尤其对防渗心墙与斜墙是否可设置纵横向接坡的争论更大。土石坝施工的实践经验证明,几乎在任何部位都可以适当设置纵横向接坡,关键在于有无必要和采取什么施工措施。一般情况下,填筑面应力争平起,斜墙及窄心墙不应留有纵向接缝,如临时度汛需要设置时应进行技术论证。防渗体及均质坝的横向接坡不应陡于1∶3,高差不超过15m。均质坝(不包括高压缩性地基土的土坝)的纵向接缝,宜采用不同高度的斜坡和平台相间形式,坡度及平台宽度应根据施工要求确定,并满足稳定要求,平台高差不大于15m。坝体接坡面可用推土机自上而下削坡,适当留有保护层,配合填筑上升;逐层清至合格层,接合面削坡合格后,要控制其含水量为施工含水量范围的上限。
坝体施工临时设置的接缝相对接坡来讲,其高差较小,停置时间短,没有稳定问题,通常高差以不超过铺土厚度的1~2倍为宜,分缝在高程上应适当错开。
4.反滤料过渡料的施工
反滤料、垫层料、过渡料一般方量不大,但其要求较高,铺料不能分离,一般与防渗体和一定宽度的大体积坝壳石料平起上升,压实标准高,分区线的误差有一定的控制范围。当铺填料宽度较宽时,铺料可采用装载机辅以人工进行。
填筑方法有削坡法、挡板法及土、砂松坡接触平起法三类。土、砂松坡接触平起法能适应机械化施工,填筑强度高,可以做到防渗体、反滤层与坝壳料平起填筑,均衡施工,是被广泛应用的施工方法。根据防渗体土料和反滤层填筑的次序、搭接形式的不同,又可分成先土后砂法和先砂后土法。
先土后砂法如图4-8(a)所示,先填2~3层土料,压实时边缘留30~50cm宽松土带,一次铺反滤料与黏土齐平,压实反滤料,并用气胎碾压实土砂接缝带。此法容易排除坝面积水;因填土料时无侧面限制,施工中有超坡,且接缝处土料不便压实。当反滤料上坝强度赶不上土料填筑时,可采用此法。
先砂后土法如图4-8(b)所示,先在反滤料设计线内用反滤料筑一小堤,再填筑2~3层土料与反滤料齐平,然后压实反滤料及土料接缝带。此法填土料时有反滤料作侧限,便于控制防渗土体边线,接缝处土料便于压实,宜优先采用此法。
图4-8 土、砂平起施工示意图(单位:cm)
1—心墙设计线;2—已压实层;3—未压实层:4—松土带;Ⅰ~Ⅴ—填料次序;d—砂石料径
反滤料的压实,应包括接触带土料与反滤料的压实。当防渗体土料用气胎碾碾压时,反滤料铺土厚度可与黏土铺土厚度相同,并同时用气胎碾碾压,这是施工中压实接触带最好的方法。若防渗体土料采用羊脚碾碾压时,对于土压砂的情况,两者应同时平起,羊脚碾压到距土砂结合边0.3~0.5m为止,以免羊脚碾将土下的砂翻出来。然后用气胎碾碾压反滤层,其碾迹与羊脚碾碾迹至少应重叠0.5m以上[图4-9(a)]。若砂压土时,土、砂亦同时平起,同样先用羊脚碾压土料,且羊脚碾压到反滤料上至少0.5m宽,以便把反滤料下的土料压实,然后用气胎碾碾压反滤料,并压实到土料上的宽度至少为0.5m[图4-9(b)]。
图4-9 土、砂结合带的压实(单位:cm)
无论是先土后砂法或是先砂后土法,土砂之间必然出现犬牙交错的现象。反滤料的设计厚度不应将犬牙厚度计算在内,不允许过多削弱防渗体的有效断面,反滤料一般不应伸入心墙内,犬牙大小由各种材料的休止角决定,且犬牙交错带宽不得大于其每层铺土厚度的1.5~2.0倍。
在塑性心墙坝施工时,应注意心墙与坝壳的均衡上升,如心墙上升太快,易干裂而影响质量;若坝壳上升太快,则会造成施工困难。塑性斜墙坝施工,应待坝壳填筑到一定高度甚至达到设计高度后,再填筑斜墙土料,尽量使坝壳沉陷在防渗体施工前发生,从而避免防渗体在施工后出现裂缝。对于已筑好的斜墙,应立即在上游面铺好保护层,以防干裂。
(六)砌石护坡施工
1.干砌石施工
干砌石是指不用任何胶凝材料把石块砌筑起来,包括干砌块(片)石、干砌卵石。一般用于土坝(堤)迎水面护坡、渠系建筑物进出口护坡及渠道衬砌、水闸上下游护坦、河道护岸等工程。砌筑前的准备工作如下:
(1)备料。在砌石施工中为缩短场内运距,避免停工待料,砌筑前应尽量按照工程部位及需要数量分片备料,并提前将石块的水锈、淤泥洗刷干净。
(2)基础清理。砌石前应将基础开挖至设计高程,淤泥、腐殖土以及混杂有建筑残渣应清除干净,必要时将坡面或底面夯实,然后才能进行铺砌。
(3)铺设反滤层。在干砌石砌筑前应铺设砂砾反滤层,其作用是将块石垫平,不致使砌体表面凹凸不平,减少其对水流的摩阻力;减少水流或降水对砌体基础土壤的冲刷;防止地下渗水逸出时带走基础土粒,避免砌筑面下陷变形。
反滤层的各层厚度、铺设位置、材料级配和粒径以及含泥量均应满足规范要求,铺设时应与砌石施工配合,自下而上,随铺随砌,接头处各层之间的连接要层次清楚,防止层间错动或混淆。
常采用的干砌块石的施工方法有两种,即花缝砌筑法和平缝砌筑法。
(1)花缝砌筑法。花缝砌筑法多用于干砌片(毛)石。砌筑时,依石块原有形状,使尖对拐、拐对尖,相互联系砌成。砌石不分层,一般多将大面向上,如图4-10所示。这种砌法的缺点是底部空虚,容易被水流淘刷变形,稳定性较差,且不能避免重缝、叠缝、翅口等毛病;但此法优点是表面比较平整,故可用于流速不大、不承受风浪淘刷的渠道护坡工程。
(2)平缝砌筑法。平缝砌筑法一般多适用于干砌块石的施工,如图4-11所示。砌筑时将石块宽面与坡面竖向垂直,与横向平行。砌筑前,安放一块石块必须先进行试放,不合适处应用小锤修整,使石缝紧密,最好不塞或少塞石子。这种砌法横向设有通缝,但竖向直缝必须错开;如砌缝底部或块石拐角处有空隙时,则应选用适当的片石塞满填紧,以防止底部砂砾垫层由缝隙淘出,造成坍塌。
图4-10 花缝砌筑法示意图
图4-11 平缝砌筑法示意图
干砌块石是依靠块石之间的摩擦力来维持其整体稳定的,若砌体发生局部移动或变形,将会导致整体破坏。边口部位是最易损坏的地方,所以封边工作十分重要。对护坡水下部分的封边,常采用大块石单层或双层干砌封边,然后将边外部分用黏土回填夯实,有时也可采用浆砌石埂进行封边。对护坡水上部分的顶部封边,则常采用比较大的方正块石砌成40cm左右宽度的平台,平台后所留的空隙用黏土回填夯实,如图4-12所示。对于挡土墙、闸翼墙等重力式墙身顶部,一般用混凝土封闭。
图4-12 干砌块石封边(单位:m)
1—黏土夯实;2—垫层
干砌石施工必须注意以下问题:
(1)干砌石工程在施工前,应进行基础清理工作。
(2)凡受水流冲刷和浪击作用的干砌石工程中采用竖立砌法(即石块的长边与水平面或斜面呈垂直方向)砌筑,以使空隙最小。
(3)重力式挡土墙施工,严禁先砌好里、外砌石面而中间用乱石充填,留下空隙和蜂窝。
(4)干砌块石的墙体露出面必须设丁石(拉结石),丁石要均匀分布。同一层的丁石长度,如墙厚不大于40cm时,丁石长度应等于墙厚;如墙厚大于40cm,则要求同一层内外的丁石相互交错搭接,搭接长度不小于15cm,其中一块的长度不小于墙厚的2/3。
(5)如用料石砌墙,则两层顺砌后应有一层丁砌,同一层采用丁顺组砌时,丁石间距不宜大于2m。
(6)用干砌石作基础,一般下大上小,呈阶梯状,底层应选择比较方整的大块石,上层阶梯至少压住下层阶梯块石宽度的1/3。
(7)大体积的干砌块石挡土墙或其他建筑物,在砌体每层转角和分段部位应采用大而平整的块石砌筑。
(8)护坡干砌石应自坡脚开始自下而上进行。
(9)砌体缝口要砌紧,空隙应用小石填塞紧密,防止砌体在受到水流冲刷或外力撞击时滑脱沉陷,以保持砌体的坚固性。一般规定干砌石砌体空隙率应不超过30%~50%。
(10)干砌石护坡的每一块石顶面一般不应低于设计位置5cm,也不高于设计位置15cm。
图4-13 干砌石缺陷
造成干砌石施工缺陷的原因主要是砌筑技术不良、工作马虎、施工管理不善以及测量放样错漏等。干砌石缺陷主要有缝口不紧,底部空虚,鼓心凹肚,重缝,飞缝,飞口(即用很薄的边口未经砸掉便砌在坡上),翅口(上下两块都是一边厚一边薄,石料的薄口部分互相搭接),悬石(两石相接不是面的接触,而是点的接触),浮塞叠砌,严重蜂窝,以及轮廓尺寸走样等(图4-13)。
2.浆砌石施工
浆砌石是用胶结材料把单个的石块黏结在一起,使石块依靠胶结材料的黏结力、摩擦力和块石本身的重量结合成为新的整体,以保持建筑物的稳固,同时,胶结材料充填着石块间的空隙,堵塞了漏水通道。浆砌石具有良好的整体性、密实性和较高的强度,使用寿命更长,还具有较好的防止渗水和抵抗水流冲刷的能力。
浆砌石的砌筑要领可概括为“平、稳、满、错”4个字:平,同一层面大致砌平,相邻石块的高差宜小于2~3cm;稳,单块石料的安砌务求自身稳定;满,灰缝饱满密实,严禁石块间直接接触;错,相邻石块应错缝砌筑,尤其不允许顺水流方向通缝。
浆砌石的砌筑工艺流程如图4-14所示。
图4-14 浆砌石工艺流程
(1)铺筑面准备。对开挖成形的岩基面,在砌石开始之前应将表面已松散的岩块剔除,具有光滑表面的岩石须人工凿毛,并清除所有岩屑、碎片、泥沙等杂物。土壤地基按设计要求处理。对于水平施工缝,一般要求在新一层块石砌筑前凿去已凝固的浮浆,并进行清扫、冲洗,使新旧砌体紧密结合。对于临时施工缝,在恢复砌筑时,必须进行凿毛、冲洗处理。
(2)选料。砌筑所用石料,应是质地均匀,没有裂缝,没有明显风化迹象,不含杂质的坚硬石料。严寒地区使用的石料,还要求具有一定的抗冻性。
(3)铺(座)浆。对于块石砌体,由于砌筑面参差不齐,必须逐块座浆、逐块安砌,在操作时还须认真调整,务使座浆密实,以免形成空洞。座浆一般只宜比砌石超前0.5~1m,座浆应与砌筑相配合。
(4)安放石料。把洗净的湿润石料安放在座浆面上,用铁锤轻击石面,使座浆开始溢出为度。石料之间的砌缝宽度应严格控制,采用水泥砂浆砌筑时,块石的灰缝厚度一般为2~4cm,料石的灰缝厚度为0.5~2cm,采用小石混凝土砌筑时,一般为所用骨料最大粒径的2~2.5倍。安放石料时应注意,不能产生细石架空现象。
(5)竖缝灌浆。安放石料后,应及时进行竖缝灌浆。一般灌浆与石面齐平,水泥砂浆用捣插棒捣实,小石混凝土用插入式振捣器振捣,振实后缝面下沉,待上层摊铺座浆时一并填满。
(6)振捣。水泥砂浆常用捣棒人工插捣,小石混凝土一般采用插入式振动器振捣。应注意对角缝的振捣,防止重振或漏振。
(7)养护砌体完成后,须用麻袋或草袋覆盖,并应常洒水养护,保持表面潮湿。养护时间一般不少于5~7d,在砌体未达到要求的强度之前,不得在其上任意堆放重物或修凿石块,以免砌体受震动而破坏。每一层铺砌完24~36h后(视气温及水泥种类、胶结材料强度等级而定),即可冲洗,准备上一层的铺砌。砌完后,一般经过28d方可进行回填,最早不得小于12~14d。
(8)勾缝。石砌体表面进行勾缝的目的,主要是加强砌体整体性,同时还可增加砌体的抗渗能力,另外也美化外观。
勾缝按其形式可分为凹缝、平缝、凸缝等。凹缝又可分为半圆凹缝、平凹缝;凸缝可分为平凸缝、半圆凸缝、三角凸缝等。勾缝就是在砌体砂浆凝固前,先将缝内深度不大于2cm的疏松砂浆刮去,用水将缝内冲洗干净,待砌体达到一定强度后,再用强度等级较高而且较稠的砂浆填充进行勾缝。勾缝宽度一般不大于3cm。勾缝形式有凸缝和平缝两种。在水工建筑物中,一般采用平缝。砌体后面与土壤接触面,通常不勾缝,如果为了防止渗水,则可用砂浆抹面。
(七)压实质量控制
施工质量的检查与控制是土石坝安全的重要保证,它贯穿于土石坝施工的各个环节和施工全过程。
1.料场的质量检查和控制
对土料场应经常检查所取土料的土质情况、土块大小、杂质含量和含水量是否符合规范规定。其中含水量的检查和控制尤为重要。
若土料的含水量偏高,一方面应改善料场的排水条件和采取防雨措施;另一方面需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,使土料含水量降低到规定范围再开挖。若以上方法仍难以满足要求,可以采用机械烘干法烘干。
当土料含水量不均匀时,应考虑堆筑“土牛”(大土堆),使含水量均匀后再外运。
料场加水的有效方法是采用:分块筑畦埂;灌水浸渍,轮换取土。地形高差大也可采用喷灌机喷洒,此法易于掌握,节约用水。无论哪种加水方式,均应进行现场试验。对非黏性土料可用洒水车在坝面喷洒加水,避免运输时从料场至坝上的水量损失。
对石料场应经常检查石质、风化程度、爆落块料大小、形状及级配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。
2.坝面的质量检查与控制
在坝面作业中,应对铺土厚度、填土块度、含水量大小、压实后的干表观密度等进行检查,并提出质量控制措施。对黏性土含水量的检测是关键。根据地形、地质、坝料特性等因素,在施工特征部位和防渗体中,选定一些固定取样断面。沿坝高5~10m,取代表性试样(总数不宜少于30个)进行室内物理力学性能试验,作为核对设计及工程管理的依据。此外,还须对坝面、坝基、削坡、坝肩接合部、与刚性建筑物连接处以及各种土料的过渡带进行检查。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,认真检查。对施工中发现的可疑问题,如上坝土料的土质、含水量不合要求,漏压或碾压遍数不够,超压或碾压遍数过多,铺土厚度不均匀及坑洼部位等应进行重点抽查,不合格者返工。
反滤层、过渡层、坝壳等非黏性土的填筑,主要应控制压实参数,如不符合要求,施工人员应及时纠正。在填筑排水反滤层过程中,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。均匀分布在断面的不同部位,且层间取样位置应彼此对应。对于反滤层铺填的厚度、是否混有杂物、填料的质量及颗粒级配等应全面检查。通过颗粒分析,查明反滤层的层间系数(D50/d50)和每层的颗粒不均匀系数(d60/d10)是否符合设计要求,如不符合要求,应重新筛选,重新铺填。堆石料,过滤料采用挖坑灌水(砂)法测密度,试坑直径不小于坝料直径的2~3倍,最大不超过2.00m,试坑深度为碾压层厚。
土坝的堆石棱体与堆石体的质量检查大体相同,主要应检查上坝石料的质量、风化程度,石块的重量、尺寸、形状,堆筑过程有无离析架空现象发生等。对于堆石的级配、孔隙率大小,应分层分段取样,检查是否符合规范要求。随坝体的填筑应分层埋设沉降管,对施工过程中坝体的沉陷进行定期观测,并做出沉陷随时间的变化过程线。
对于填筑土料、反滤料、堆石等的质量检查记录,应及时整理,分别编号存档,编制数据库,既作为施工过程全面质量管理的依据,也作为坝体运行后进行长期观测和事故分析的佐证。
近年来,我国已研制成功一种装设在振动碾上的压实计,能向在碾压中的堆石层发射和接收其反射的震动波,可在仪器上显示出堆石体在碾压过程中的变形模量。这种装置使用方便,可随时获得所需资料,但其精度较低,只能作为量测变形模量的辅助措施。
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