土石围堰设计及施工作业指导书

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土石围堰设计及施工作业 1. 土石围堰设计 土石围堰设计时,选取的堰体型式,应进行经济、技术、环境影响论证。 1.1土质围堰设计 1.1.1土质围堰按其构造分为:土质斜墙围堰、心墙围堰和刚性心墙围堰,其型式参见附图。 1.1.2土围堰材料的选用: 根据当地土料贮藏情况及施工条件,可以采用各种土料填筑土围堰。斜墙可用透水性低的粘性土填筑,或铺盖聚乙烯薄膜替代,排水层可用粗砂、砾石、碎石和经筛选的块石铺筑。 1.1.3土围堰型式尺寸的确定: 1.1.3.1在干地上施工或用水中堆填法施工的土围堰,在高度大于15m时,其边坡应通过计算确定.对于高度小于15m的围堰,其边坡可参照下表数据确定: 土围堰边坡坡度

边坡 围堰设计高度 <5m 5~10m 10~15m 砂 土 上游 2.5 3.0 3.0

下游 有排水 2.0 2.0 2.0 无排水 2.0 2.25 2.25 粘 土 上游坡 2.0 2.5 3.0

下游坡 有排水 1.5 1.75 1.75 无排水 1.75 2.0 2.25 碎 石 土 和 砾 石 土 上游坡 1.5 1.75 2.0 下游坡 1.5 1.5 1.75 砂 砾 石 土 上游坡 1.75 2.0 2.5 下游坡 1.5 1.75 2.0 1.1.3.2土围堰的顶宽一般不小于3m,为以能够利用堰顶通行车辆和利用大型机械填筑围堰,往往需加大堰顶宽度。 1.2 土石围堰和堆石围堰设计 土石围堰一般用块石或粗碎屑土石填筑,设有粘土或细砂土防渗体.堆石围堰则全部由堆石组成,其防渗体由非土质构成.防渗体可分为塑性斜墙、心墙围堰和刚性心墙围堰。 1.2.1 塑性斜墙、心墙围堰 斜墙或心墙的断面自上往下逐渐加宽。心墙坡度一般为1:1.5~1:0.3,肥心墙壁可达1:0.4~1:0.5。由粘土或重壤土筑成的斜墙、心墙,其顶部厚度结构要求一般不小于下表中的数值,但可结合施工要求进行适当调整。 防渗体顶部厚度 单位:m

项目 下游支撑体

填料 厚度

H>50m H=30~50m H<30m

斜墙 砂土 1.0 0.75 0.5 砾石或块石 3.0 2.5 2.0 心墙 各种土石 1.5 1.25 1.0

底部厚度:当为干填筑碾压时不得小于1/10水头,最小不得小于3m;当填料为中壤土、轻壤土时,心墙底部厚度一般大于1/4水头;水下抛填的粘土或壤土心墙,斜墙的底宽,要视水下清基情况而定。 粘土斜墙或心墙与透水料相接之间,需设置反滤层。在堆石体与粘壤土之间的联接条件不利时,一般设置3层反滤料,即粗碎或砾石层、细砾石层和砂层,在天然碎屑棱体与粘壤土之间可铺填两层反滤层;如为天然砂砾混合料也可只铺填单层反滤层。 斜墙、心墙与两岸连接应注意: a) 当渗透性很大时,必须清除全部坡积物。 b) 岩石坡开挖坡度不陡于1:0.75,土质岸坡开挖坡度不陡于1:1.5,且不许有反坡。 c) 薄的土质心墙与岸坡连接,需根据岸坡坡度将心墙断面扩大为0.5~1.0H(H为水头)。 近年来,用聚乙烯薄膜替代土质斜墙得到了推广。采用聚乙烯薄膜防渗时,必须先用砂土在堆石边坡上铺筑一层光滑平整的垫层,对围堰地基和堆石体施工质量要适当提高,以使围堰沉降变形最小。 1.2.2 刚性心墙围堰 1.2.2.1现浇混凝土心墙: a) 适当条件:适用于地基为岩基或覆盖层很薄,开挖又不影响进度,有条件干地施工或能进行水下浇筑混凝土的情况。 b) 断面尺寸:混凝土心墙的顶部厚不小于0.5m,断面呈梯形,两侧边坡相同,约为15:1~30:1,为了防止温度应力,沿围堰轴线长每隔20~25m设一垂直温度伸缩缝间设止水片,为了改善混凝土心墙的应力分布,混凝土心墙不嵌入岩石太深,使之不与基础周围固结起来。 1.2.2.2 采用冲击钻造孔修建的混凝土防渗墙作为围堰心墙。 适用于任何地基,可使心墙由水下施工变为陆地施工,当堰基无覆盖层,堰高在20m左右,用单排墙可以满足要求。当堰高在20~40m时,可采用双排墙以分担水头。 1.3 土石过水围堰 1.3.1 型式: a) 镇墩挑流式溢流堰; b) 顺坡护底式溢流堰; c) 宽顶堰式溢流堰; d) 大块石护面溢流堰; e) 块石钢网护面溢流堰。 1.3.2 混凝土护面构造 混凝土护面土石过水围堰的主体与土石围堰设计一样,只是增加了护面构造。 1.3.2.1 堰头构造: 堰头分为实用堰和宽顶堰两类,堰顶宽度须满足与防渗体连接的需要,一般不小于4~6m。堰头厚度,对于实用堰不宜小于2.0m,对于宽顶堰可以薄些,但不宜小于0.8m,堰头为刚性体,底部一般需设置干砌石过滤层,且设置沉陷、温度缝,缝间距10~15m,堰头和溢流面板的连接,应高缝分开,以免互相影响。 无论是斜墙或心墙,至堰顶部位的厚度不大,应处理好堰头与防渗体的连接。连接长度由允许渗透梯度i控制,一般要求,在非常情况下i不大于4~5,正常情况下不大于3。i=(δ+h)/δ,式中δ——斜墙与堰头连接厚度,h——斜墙上的水深。堰头的稳定与应力分析,按重力式围堰计算,基面拉应力一般不大于0.1Mpa。 1.3.2.2 溢流面板的构造: 溢流面板的作用是保护堆石体不被水流冲刷破坏.其坡度一般为1:2~1:3,面板厚度一般为0.5~1.0m,面板要分块分缝,缝间嵌入沥青木板或灌注沥青砂浆,板内配钢筋网格,每米4~5根.分块板之间一般设φ10~φ16m的联系钢筋,每米放2~4根.面板上一般设置排水孔,间距2~3m,孔径5~10cm.面板平面分块尺寸,一般可取8~10倍板厚,形状可为正方形或矩形.板的连接,一般采用平接或拾接. 2 土石围堰施工 2.1土石围堰结构形式 土石围堰按其材料组成可分为均质土围堰和土石混合围堰;按防渗结构可分为斜墙围堰和心墙围堰,按防渗材料可分为塑性和刚性斜墙围堰、塑性和刚性心墙围堰等。 土石围堰结构简单,可就地取材,可充分利用开挖弃料,既可机械施工,又可人工填筑;既便于快速施工,又易于拆除,且适用于任何地基上修建,是一种应用比较广泛的围堰形式,但结构断面尺寸大,防冲刷能力差,需做防冲刷措施保护。 2.2 施工进度编制及确定具体的施工方案及措施 土石围堰施工程序,应按合同对该工程工期要求,编制施工进度,认真研究围堰开工、截流、渡汛、竣工等控制日期,根据该工程导流设计标准、结构形式,结合现场施工布置制定具体的施工方案及措施。施工方案及措施应包括(但不限于)工程概况、施工方法、施工进度、资源配置、安全质量保证、环境恢复。 2.3 填料料场复查 对合同指定料场进行复查,主要查明以下几点: 2.3.1 料场开采对主体工程的影响; 2.3.2 料场地质与水文条件; 2.3.3 与设计阶段相适应的储量及其质量指标; 2.3.4 有效层分布情况,覆盖层的厚度及性质; 2.3.5 运输与开采等施工条件。 2.3.6 料场开采对环境的影响; 按工程不同等级、料场产地类型进行勘探网点布置,进行勘探取样试验,试验项目按有关试验规程进行。 2.4 施工测量放样 按有关设计图纸和具体的施工组织措施进行测量放样,做好测量记录。 2.5 料场开采及道路布置直接影响导流工程质量、工期和造价,因此要合理规划,有计划、有次序地开采和运输。其基本原则如下: 2.5.1 就地就近取村,少占耕地,尽量利用临建或永久建筑物基础开挖弃碴,直接用来填筑围堰。 2.5.2 由于导流工程工期直接影响整个工程的施工进度,考虑到料场调查勘探精度、开采、运输、超常洪水等各方面的损失量,按有关规定要留有足够的储备。 2.5.3 宜尽量选择场地宽、料层厚、储备量集中、交通运输条件好的料场,以减少临建道路等施工费用,降低工程造价。 2.5.4 施工期间尽量先使用的料场,易被河水淹没的料场,特别要考虑截流及防洪渡汛等施工而使用的寞料场,使之能满足其施工强度要求。 2.5.5 对坝赴附近的反滤料场进行筛选,如果缺乏天然料场时,则考虑人工骨料加工工艺措施. 2.6 围堰填筑布置 2.6.1 上、下游子围堰进占道路布置。 2.6.2 分层分块填筑布置:按土石围堰填筑的有关规定对堰体填筑进行分层分块,施工道路布置尽量避免不同工作面施工交叉与干扰. 2.6.3 风、水、电等临时设施根据施工现场灵活布置。 2.6.4 围堰合龙闭气后,进行下基坑道路布置,便于开展导流建筑物的基础开挖清理,其项目有:防渗体基础、纵向围堰基础、结全导流的主体坝块的基础开挖等。 2.7 基础开挖及岸坡处理 土石围堰基础要求较低,一般适用于任何地基上填筑,主要是防渗体基础和反滤层基础的处理较为复杂,技术要求较高,一般按设计要求的基础处理规定来施工,具体如下: 2.7.1 围堰基础的清理宜在小围堰保护下进行(水下施工除外),清理堰基按设计要求施工。 2.7.2 堰体范围内的水井、泉眼、地道、洞穴以及各种构造建筑物按要求处理,并经验收、记录备查。 2.7.3 岸坡表层的粉土、淤泥、细沙、腐植土、泥炭等按设计要求清除。风化岩石、滑坡体等应按设计要求处理。 2.7.4 岸坡开挖要求:对堰体岸坡宜开挖成大致平顺的斜面,不得有急剧变坡、对岩石岸坡进行植被清理处,对有反坡处要进行开挖爆破挖除,清理后坡度做到符合填筑设计要求。 2.7.5 防渗体、反滤层基础处理技术要求较高,在覆盖层厚度较薄的情况下,宜用推土机、挖掘机等机械清掉覆盖层,露出不透水层;覆盖层厚度较大,全部清理较难或不经济的情况下,宜采取其他基础处理措施,会同有关部门协商决定。 局部凹坑,反坡以及不平顺的岩面,按设计要求处理。岩