水利土石方工程施工質量控制措施研究

劉敏

【摘 要】本文首先講述了土石方明挖的主要技術發展，著重講述了機械化的施工工藝，實例分析施工質量檢查和控制措施。

【關鍵詞】水利工程；土石方；施工工藝

Research on water conservancy construction quality control measures earthwork

Liu Min

（Bureau of ministry of water resources get WeiNa Texas water resources and hydropower engineering group co.， LTD Hebei 054900）

【Abstract】This paper describes the earth's major open-cut technology development， focuses on the construction process of mechanization， case study construction quality inspection and control measures.

【Key words】Construction technology；Hydraulic engineering；Earth

土方工程施工的特點是：工程量大，受外界干擾較多。例如：在

高挖方中常遇到邊坡穩定問題；在深挖方中常遇到地下水的困惑；氣

候因素往往使工期緊張。還有土質的差異、地形的陡緩都給施工帶來

諸多不利條件。應按實際情況，決定施工方法。

1. 土石方明挖

（1）施工機械。

由于我國的土石方明挖施工的機械化起步相對較晚，在我國解

放初期建造的一些大型的水電站，都經歷了土石方明挖施工技術從半

機械化轉為機械化的轉變過程，但是我國的黃河三門峽工程例外。在

六十年代末的中國，土石方的開挖才逐漸形成了低水平的機械化施工

能力，那時采用的主要施工設備僅為手風鉆、自卸汽車和斗容挖掘機，

如果要進行大型的土石方工程，那么就要引進大量的進口設備。在70年代后期，我國的施工機械化水平得到了較快的發展，至80 年代中期后，我國的施工機械化水平進入了飛速發展階段，較為常用的機械設備主要有鉆孔機械、運輸機械、輔助機械以及挖裝機械四大類，且能夠形成配套的開挖設備。

（2）高陡邊坡開挖。

在近幾年來，我國興建的大型水電站開挖工程中，高陡邊坡的情況較多，且根據數據統計，高邊坡在100m 以上的有大約10 座多，最大的邊坡高度為380m，例如在長江三峽工程雙線永久船閘閘室中，直立墻高為68.5m，在中間還保留了巖石隔墩，這樣一來，既能夠有效的保證開挖的精度，還能夠有效的確保邊坡的穩定性，在工程中對開挖技術的要求也有了一定程度的提高。

（3）控制爆破技術。

我國在基巖保護層的開挖工程中，從原來的分層開挖，逐漸進步為現在的水平預裂或是光面預裂爆破法，有些工程中也應用了孔底設柔性墊層的小梯段爆破法，來進行爆除的工作，眾多先進技術的應用，不僅能夠有效的保證開挖的質量，還能夠加快施工的進度。在特殊部位進行爆破時，也對原有的混凝土結構、基巖灌漿區和錨噴支護區的爆破開挖難題進行了解決。

（4）土石方平衡。

在對大型的水電工程進行施工過程中，對開挖料的利用十分重要，開挖料的利用對保持挖填的平衡起著較為重要的作用，例如在我國長江三峽工程中，有效的利用開挖料來進行大江截留和圍堰填筑、人工骨料等，再如在葛洲壩工程中，開發的土石方體積達7464m3，開挖料的總利用率高達95%，這些都對保持土石方挖填的平衡做出了貢獻。

2. 土石壩施工

土石壩施工中，與挖掘機械配套的自卸汽車，在數量上和所占機

械費用都很大，應仔細選擇車型和計算需要數量。

2.1 選擇自卸汽車的次序。

（1）選用適當的汽車容量與挖掘機斗容量比（簡稱車鏟容積比）

再根據已選定的挖掘機斗容量來選取汽車的容量或載重量。

（2）計算裝滿一車廂的鏟裝次數以及汽車實際的載積量（m3）和載重量（t），以確定汽車載重量的利用程度。

（3）計算與一臺挖掘機配套的汽車需要量。

（4）進行技術經濟比較，推薦車型和數量。

2.2 車鏟容積比的選擇。

（1）挖掘機和汽車的利用率均達到最高值時的理論車鏟容積比，是隨

著運距的增加而提高，隨著汽車平均行駛速度增加而降低，也就是隨

著汽車循環時間的增加而提高的。當運距為1～ 2.5kin 時，理論的車鏟容積比為4 ～ 7；運距在3 ～ 5kin 時為7～ 10。結合我國當前情況，自卸汽車容積較小，分別可取為3 ～ 5，不大于5 ～ 8。

（2）實踐表明，車鏟容積比宜取較低值，但車廂也不能過小，以免延

長卸載時間，而且也容易損壞車廂。對于挖掘機械和汽車配套的綜合

研究結果指出，當汽車循環時間超過15min 時，采用載重量較大的汽車運輸費用較低。

2.3 與一臺挖掘機配套的汽車需要量計算。

與挖掘機配套工作的車輛需要量的理論計算，是認為在挖掘機前

總有一輛車待裝，挖掘機能充分發揮效率，這時需要車輛數量N 可由下式計算（取整數）：N=T/t1

2.4 土石壩綜合機械化施工設備選擇實例。

2.4.1 新疆某水庫土壩，壩高106m，工程量為心墻粘土料198m3、壩殼

砂卵石料573 萬m3，過渡帶反濾料32.8 萬m3。施工組織設計中曾擬定如下三個挖運方案進行比較：

（1）東方紅75 型拖拉機牽引2.5m3 鏟運機和紅旗100 型拖拉機牽引6 ～ 8m3 鏟運機。

（2）1m3 挖掘機配3.5t 和8t 自卸汽車。

（3）2.5 ～ 8m3 鏟運機和60 ～ 120 馬力推土機配800 ～ 1000mm 皮帶運輸機。經分析比較，推土機配皮帶運輸機方案，不僅挖運單價較低，且具有施工干擾少，設備及配件供應不難，管理方便，運行人員少等優點，故選用之。工地擁有斗輪式挖掘機后，配合皮帶運輸機運輸，可保證挖運的連續作業。后來，該工程土料系統采用的施工方案為DW- 200 型斗輪挖掘機挖土，帶寬1000mm 的皮帶運輸機運土，坡度為1：1 ～ 1：1.15 的半圓形溜槽和轉運皮帶機轉運，12t 自卸汽車壩面散土，推土機平土，25 ～ 35t 氣胎碾和8.5t 羊腳碾聯合碾壓。

2.4.2 土石方施工方案為WK- 4 正向鏟挖掘機開挖，20t 自卸汽車運輸，推土機鋪平，25 ～ 35t 氣胎碾壓實。

3. 施工質量檢查和控制

3.1 料場的質量檢查和控制。

對土料場應檢查和控制土質、土塊大小、含水量及料場排水系統

和防雨，防凍措施是否符合要求。一般為500 ～ 1000m3應取試樣測定其含水量，并定期檢查堆存土料的含水量。對于一些性質不詳的土料，應進行物理力學性質及化學分析試驗，經檢查合格后方能使用。

3.2 壩體填筑的質量檢查和控制。

（1）在壩面作業中，應對鋪土厚度，填土塊度，含水量大小，壓實后

的干容重等進行檢查，并提出質量控制措施。對粘性土，含水量的檢測是關鍵。簡單辦法是“手檢”，即手握土料能成團，手指搓可成碎

塊，則含水量合適。更精確可靠的方法是用含水量測定儀測定，應采

用烘干法，也可用核子水分密度計法、酒精燃燒法、紅外線烘干法。

對于碾壓后達不到標準的或壓實層間產生光面、彈簧土、漏壓、欠壓、

裂縫和剪切破壞現象的，應分析原因并采取措施及時處理。

（2）干容重取樣試驗結果，其合格率應不小于90%，不合格干容重不得低于設計干容重的98%，且不合格樣不得集中。干容重的測定，粘性土一般可用體積不小于500cm3 的環刀法（環刀直徑不小于10mm，高度不小于64mm）、表面型核子水分密度計法或三點擊實試驗法；砂可用體積為500cm3 的環刀測定；礫質土、砂礫料，反濾料用灌水法、灌砂法或表面波壓實密度儀法測定；堆石因其空隙大，一般用灌水法測定。當砂礫料因缺乏細料而架空時，也用灌水法測定。

3.3 負溫下施工的質量控制。

負溫下施工應增加以下檢查項目：填筑面防凍措施，凍塊尺寸、凍土含量、含水率、壩基已壓實層有無凍結現象，填筑面上的冰霜是否清除干凈，應對氣溫、土溫、風速等進行觀測記錄，在春季應對凍

結深度以內的填土層質量進行復查。

3.4 雨季施工的質量控制。

雨季施工，應檢查施工措施落實情況。雨前應檢查防滲土體表面

松土是否已適當平整和壓實；雨后復工前應檢查填筑面上土料是否合

格。

3.5 其它項目的質量控制。

在施工質量檢查和控制中，對于特別重要的土石壩應增加土的抗

剪強度和滲透系數的現場測試項目，用于驗證設計和竣工驗收。

4. 結束語

水利水電工程技術尤其是土石方工程技術將面臨許多挑戰，研究

和實踐的任務仍很艱巨，管理水平還有待進一步提高，很多難題不會

在短時期內得到解決。我們相信，通過廣大建設者的共同努力，我國

水利水電工程土石方工程施工技術一定能夠在不長時間內躍居國際領先水平。

參考文獻

[1] 李美玉. 淺談水利水電工程土石方施工技術的發展[J]. 科技致富向導.2011（17）.

[2] 呂俊，周浩. 探討水利水電工程施工技術的若干問題[J]. 民營科技.2010（06）.

[3] 王晨陽，王小格. 水利工程施工中的常見技術問題[J]. 河南科技.2011（06）.