水利水电工程建筑(2)
2013-08-19 01:12
导读：土石坝施工中，从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，都可由互相配套的工程机械来完成，构成一条龙式的施工工艺流程，即综合机械化
土石坝施工中，从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，都可由互相配套的工程机械来完成，构成“一条龙”式的施工工艺流程，即综合机械化施工。在大中型土石坝，尤其在高土石坝中，实现综合机械化施工，对提高施工技术水平，加快土石坝工程建设速度，既有十分重要的意义。
一、开挖运输方案
坝料的开挖与运输，是保证上坝强度的重要环节之一。开挖运输方案，主要具坝体结构布置特点、坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械型号等多种因素，综合比较确定。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种。
1.正向铲开挖，自卸汽车运输上坝
正向铲开挖、装载，自卸汽车运输直接上坝，通常运距小于10km。自卸汽车可运各种坝料，运输能力高，设备通用，能直接铺料，机动灵活，转弯半径小，爬坡能力较强，管理方便，设备易于获得，在国内外的高土石坝施工中，获得了广泛的，且挖运机械朝着大斗容量、大吨位方向发展。在施工布置上，正向铲一般都采用立面开挖，汽车运输道路可布置成循环路，装料时停在挖掘机一侧的同一平面上，既汽车鱼贯式地装料与行驶。这种布置形式，可避免或减少汽车的倒车时间，正向铲采用60°～90°的转角侧向卸料，回转角度小，生产率高，能充分发挥正向铲与汽车的效率。
2.正向铲开挖、胶带机运输
国内外很多
水利水电工程施工中，广泛采用了胶带机运输土、砂石料。国内的大伙房、岳城、石头河等土石坝施工，胶带机成为主要的运输工具。胶带机的爬坡能力大，架设简易，运输费用较低，比自卸汽车可降低运输费用1 /3～1/2，运输能力也较高，胶带机合理运距小于10km，胶带机可直接从料场运输上坝；也可与自卸汽车配合，作长距离运输，在坝前经漏斗由汽车转运上坝；与有轨机车配合，用胶带机转运上坝做短距离运输。，国外已发展到可用胶带机运输块径为400～500mm的石料，甚至向运输块径达700～1000mm的更大堆石料发展。
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3.斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝
当填筑方量大，上坝强度高的土石坝，料场储量大而集中，可采用斗轮式挖掘机开挖，它的生产率高，具有连续挖掘、装载的特点，斗轮式挖掘将料转入移动式胶带机，其后接长距离的固定式胶带机至坝面或坝面附近经自卸汽车运至填筑面。这种布置方案，可使挖、装、运连续进行，简化了施工工艺，提高了机械化水平和生产率。石头河土石坝采用DW-200型斗轮式挖掘机开采土料，用宽1000mm、长1200余m、带速150m/min胶带上坝，经双翼卸料机于坝面用12t自卸汽车转运卸料，日强度平均达4000～5000m＾3，最高达10000m＾3（压实方）。美国圣路易土石坝施工中，采用特大型斗轮式挖掘机，开采的土料经两个卸料口轮流直接装入100t的底卸汽车运输，21个工作小时装车1000车，取土高度12m，前沿开挖宽度18.3m。
4.采砂船开挖，有轨机车运输，转胶带机（或自卸汽车）上坝
国内一些大中型水电工程施工中，广泛采用采砂船开采水下的砂砾料，配合有轨机车运输。在我国大型载重汽车尚不能充分满足需要的情况下，有轨机车仍是一种效率较高的运输工具，它具有机械结构简单修配容易的优点。当料场集中，运输量大，运距较远（大于10km），可用有轨机车进行水平运输。有轨机车运输的临建工程量大，设备投资较高，对线路坡度和转弯半径的要求也较高。有轨机车不能直接上坝，在坝脚经卸料装置至胶带机或自卸汽车转运上坝。
坝料的开挖运输方案很多，但无论采用何种方案，都应结合工程施工的具体条件。组织好挖、装、运、卸的机械化联合作业，提高机械利用率；减少坝料的转运次数；各种坝料铺填及设备应尽量一致，减少辅助设施；充分利用地形条件，统筹规划和布置；运输道路的质量标准，对提高工效，降低车辆设备损耗，具有重要作用。
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二.开挖运输机械设备容量确定
分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量，可按qd=K*K1*Vd/T*N
式中qd——坝体分期填筑强度，m^3/h;Vd——坝体分期填筑方量，m^3；K——施工不均匀系数，可取1.2~1.3；K1——考虑沉降，削坡、损失等系数，可取1.15～1.2；T——分期时段的有效工作日数，d;按分期时段的总日数，扣除节假日、降雨及气温影响可能的停工日数，即为有效工作日数；N——每日的工作小时数，以20h计。坝体分期施工的开挖强度qc(m^3/h)为 qc=K2*qd*rd/rn 式中 K2——开挖及运输中的损失系数，可取1.05～1.10；rd——土料的设计干表观密度，t/m^3;rn——土料的天然干表观密度，t/m^3。
满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为 Nc=qc/Pc 式中 Pc——一台挖掘机的生产率，m^3/h。
满足上坝填筑强度要求的汽车总数量Na为 Na=qc/Pa 式中 Pa——一辆汽车的生产率，m^3/h 。配合一台挖掘机所需的汽车数量n，其总的生产率应略大于一台挖掘机的生产率，因此应满足nPa>Pc。
为了充分发挥自卸汽车的运输效能，应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量（或载重量）的汽车。挖掘机装满一车斗数的合理范围应为3～5斗，通常要求装满一车时间不超过3.5～4min，卸车是不超过2min。
