基本介紹
- 中文名：輾壓土壩
- 外文名：Rolling earth dam
- 類型：均質壩、心牆壩和斜牆壩
- 施工內容：料場作業、運輸作業及壩面填築
- 屬於：土壩
- 學科：土木工程
概述,料場作業,土料開採運輸,壩面作業,
概述
土石壩均屬當地材料壩，可就地取材，工程成本低，對地基要求不高，施工技術簡單，利於民眾性施工。隨著土石方施工機械的不斷完善，大型高效施工機具的發展，施工費用將進一步降低，因而，土石壩在國內外被廣泛套用。
土石壩按施工方法的不同可分為碾壓式土石壩、水中倒土或水力沖填壩，以及定向爆破築壩等類型。目前國內外多採用碾壓式土石壩。
輾壓土壩有均質壩、心牆壩和斜牆壩三種類型。主要施工工序包括導流、基坑開挖、地基處理、排水稜體堆築、土料備料運輸、壩面填築壓實、護坡及壩頂工程等。其中主要施工內容為料場作業、運輸作業及壩面填築作業。
料場作業
（一）料場的選擇與規劃
土壩的用料量很大，有一定的質量要求，用料工作面相對集中，因此，要對料場從空間、時間、質量等方面進行全面規劃，通盤考慮。
選擇料場應根據壩體對土料的要求進行，要先近後遠。工程量較大時，儘量使上下游、左右岸的不同高程均有適當的料場。優先選用較大料場，以利於機械化施工。要預留一部分條件有利的料場供搶修攔洪高程時使用。
由於土料的自然方與壩上壓實方量的差異、不合格土料的剔除以及施工過程中的損耗，因而規劃的主要料場的總儲量，應比土壩設計總方量大50%～100%。為防止主要料場因土料過濕等原因不能繼續使用，還要在庫區以外範圍的高地上安排備用料場，其土料埋藏量應為主要料場總儲量的20%～30%。
（二）料場清理與排水
料場清理與排水是料場作業的輔助工作，但直接影響採料的質量和開採的進度。料場清理主要是草木及覆蓋層的清除，如挖樹、除草、剝棄表層種植土等。排水則是在料場布置排水系統，降低地下水位和排除雨水。
（三）土料含水量控制
料場土料的自然含水量與壓實要求的最優含水量應當適應，才適合於壓實。否則應採取相應調節措施，以保證壓實質量。
當自然含水量大時，除料場使用期問排水溝應隨土料挖深相應下降外，對於稍濕的土料，可採用分層取土、逐層晾曬、輪換使用的辦法；如土料過濕，可將土料挖碎翻曬，堆土牛儲備，鬆土上壩鋪曬一定時問再碾壓。
如果料場土料自然含水量小於最優含水量時，對於粘性土料應在土料中加水。相差不大時，可在土料表層噴灑，否則需用鑽孔灌水法或淹沒法。當土料稍於，而加水量又較大時，可用增加碾重及碾壓遍數的辦法，以省去加水的費用。
土料開採運輸
土壩施工，挖、運、填的工作量大，強度高，應儘量採用配套成龍的綜合機械化施工方法，以降低工程成本，加快建設速度。
土料開採運輸方案的選擇，主要根據工程量的大小、上壩強度的高低、料場位置及儲量大小、機械設備種類和能力等各種因素綜合確定。常用的土料開採運輸方案有以下幾種。
（一）人力及半機械化施工
中小型工程常用人工開採、人力挑抬運以及膠輪架子車直接上壩或卷揚機牽引上壩。膠輪架子車載重300～500kg，坡度2%以下。當人力協助拉坡時，最陡可達45°。可直接上壩，也可採用卷揚機拉車上壩。這類方法運距不宜大於1.0km。
人工開採，膠帶機運輸上壩：膠帶機為連續性生產機械，但裝土容量較小，不宜於較長運距的作業。爬坡坡度以1：3～1：3.5為宜。
人工開採，人力推0.6m3斗車運輸。坡度應小於0.5%～15%，適於1～2km內運輸。一般需卸料至壩下由膠帶機等轉運上壩。
人工挖裝手扶拖拉機、翻斗車運輸直接上壩。
（二）機械開採運輸
挖掘機或裝載機挖裝自卸汽車直接上壩，這種方式機動靈活，布置方便，是上壩工程優先選用的方案。
挖掘機或鏈斗式采砂船開挖，762mm軌距機車牽引3.5m3礦車運輸，重車坡度8%～10%，轉彎半徑幹線大於150m，支線大於100m。適宜運距1.0～6.0km。此方案需轉運上壩。
斗輪挖掘機挖，膠帶機或礦車卸料後轉膠帶機上壩。
當料場位置合適，還可採用鏟運機鏟運和推土機推運的方法，這是挖、運、填結合的機械。
壩面作業
（一）清基
壩面作業前需進行壩基清理、基礎處理、壩肩削坡等工作。
壩基範圍內的所有草皮、雜木、亂石、腐殖土、細砂和粉砂均應清除。如遇岩石，應將浮土、浮渣及已經鬆動的石塊沖洗清除乾淨。
對勘探用的試坑，應把坑內積水與雜物全部清除，並用築壩土料分層回填夯實。
土壩與兩岸山坡的結合面，易造成滲水通路，必須特別重視。土質山坡，應清理至不透水層。若為岩石，其清理坡度不應陡於1：1。
填築壩基面以上第一層土料前，應將粘性土壤壩基表面加水潤濕或晾曬，使表層含水量控制在最優含水量範圍內，然後將表面耙松2～5cm，使其與第一層土結合更緊密。如為無粘性土壤壩基，則應灑水壓實，再開始鋪築第一層土料。
（二）壩面作業施工程式
壩面作業包括鋪土、平土、灑水(或晾曬)、壓實、質檢等工序。其施工特點是工作面狹窄、工序交叉、設備多。通常採用流水作業法組織壩面施工，這時，須將壩面劃分成若干個工作面，以使各工作面上所有工序都能連續進行。
將壩面根據鋪土、平土、壓實三道主要工序分成三個互相平行的工作面，在同一時間內，每一工作面完成一道工序，依次流水作業。每個工作面面積的大小取決於各施工時段的上壩強度，以及不同高程相應的壩面面積大小。
（三）壩面鋪土壓實
土料的填鋪，可採用推土機或平土機。鋪土最好沿壩軸線方向進行，厚度要均勻並符合規定要求，大土塊應打碎。填鋪的土層不應有起伏不平的地方，以免雨後積水影響施工。
心牆砂殼壩的填築，一般是心牆略高於砂殼1.0m左右，並保持心牆與砂殼的均衡上升，避免心牆上升過高造成千裂，或砂殼上升過快造成施工困難。在這樣多種土質的壓實中，土料主要用羊足碾，土砂分界線用氣胎碾，砂礫料則用振動碾。心牆粘土料碾壓兩層時，濾料碾壓一層。土料碾壓時，氣胎碾壓過土砂界線0.3m。反濾料碾壓時，振動碾要求壓上粘土不少於0.5m。
斜牆壩的斜牆填築，應低於砂殼上升。等壩體上升到一定高度甚至達到設計高程後，再進行斜牆填築，以避免粘土防滲體因砂殼沉陷不均而產生裂縫的不利情況。已填築好的斜牆，應立即在上游鋪好保護層，防止乾裂。
不同土料的上壩布置，應儘量避免交叉而互相干擾。
碾壓前，如粘性土料含水量偏低，須在壩面上灑水，如為砂料或砂礫料，更需充分灑水，以保證壓實效果。當粘土料含水量偏高時，鋪土後可暫不進行碾壓，先行自然晾曬以降低含水量。
土料壓實是壩面工作中最重要的工作。一般應通過現場試驗確定碾重、鋪土厚度、碾壓遍數等壓實參數。碾壓方向必須與壩軸線平行，碾壓重疊寬度為10～15cm。對於汽車上壩或平碾壓實形成的光面，應進行刨毛處理，以保證土層間結合良好。
壓實機械分夯實機械、碾壓機械和振動碾壓機械。常用的有夯板(挖掘機改裝)、履帶式拖拉機、平碾、羊足碾、氣胎碾和振動碾等。對於壩頭和不同土質的交接面，以及小型水利工程，要用人工夯實或蛙式打夯機等小型機具夯實。
（四）質量控制檢查
料場檢查，包括控制料場土料的含水量，檢查土質是否符合設計要求，料場排水系統和防雨措施是否完善。
壩身填築，應分別控制鋪土厚度、土塊大小、含水量高低、刨毛情況、壓實程度與結合狀況。發現有層間結合不良、剪力破壞、彈簧土、漏壓土、裂縫及坡度不符要求等，都應挖掉重填或補壓。要注意不同土料分界面接合情況，縱橫向接縫情況，及壩上交通道路等處土層的處理情況的檢查。
壓實程度的檢查是重點。對粘性土料，主要檢查乾容重；對無粘性土，除檢查乾容重外，還要檢查其相對密度。
1．乾容重檢查
在採取土樣時應注意具有代表性，各層土樣位置應錯開；土樣應取在上下層結合處，上層取2/3，下層取1/3；檢查坑長寬不得超過0.4～0.6m，檢查後應立即填土夯實；每隔一定高度取一大樣，作物理力學性質試驗。
2．相對密度檢查
相對密度又稱緊密度，用以表示壓實程度的好壞。由於無粘性土含礫石多時乾容重大，但可能並不一定密實，故相對密度是控制無粘性土質量的主要標誌。對於不含粗顆粒的砂土，用土料測乾容重的方法確定，也可用浮重法求得。對於砂卵石則可用灌砂法求得體積後，再求取乾容重。
