水工建筑物施工.doc

'第六章水工建筑物施工§1.土石坝施工在土方施工中，我们曾经讨论过不少施工方法，由于土石坝本身就是用土石料筑成的建筑物，因此，土石方施工的内容方法也适用于土石坝施工。本节主要侧重于碾压式土坝的各个部位或者具体项目的施工技术。一.坝基开挖与处理：（一）坝基开挖处理的原因：天然的坝基表面往往会有树木、树根、杂草、乱石、水井、窑洞、坟墓、探坑等，表面土壤的有机混合物的含量比级高，自然容重小，坝基范围内可能有高压缩性松软土层、湿陷性黄土层等。对它们如果不进行开挖、清除、处理，必将给坝基的防渗性、稳定性带来很大威胁。因此，坝基开挖、清除、处理，是土石坝施工中的重要内容，它的成功与失败往往就决定了整个水库枢纽工程的成功与失败。所以在坝体施工之前，必须进行坝基开挖与处理。（二）开挖处理的顺序：自上而下，先两岸岸坡，后河槽坝基。（三）岸坡处理要求：1.岸坡与与坝体的防渗体的连接部位，要清理到不透水层。以避免留下渗水通道。2.清理后的岸坡若为岩石，其坡度不能陡于1∶0.75，并且在填土之前涂上3—5毫米厚的粘土浆，以利于坝体的防渗体与岸坡的结合；3.清理后的岸坡若为粘土、非湿陷性黄土，其坡度不能陡于1∶1.5，并要削成平整的斜坡；4.清理后的岸坡若为非粘性土，其坡度不陡于山坡土壤在饱和情况下的稳定坡度；5.对于岩石岸坡存在的反坡，为了减少削坡的方量，可以用混凝土填补成平顺的斜坡面。（四）坝基处理内容：一般包括坝基、坝肩防渗处理、软弱土层的处理。（五）坝基处理方法：覆盖层比较浅的，一般开挖成截水槽，并回填与坝体的防渗体相同的土料；覆盖层比较深的，一般用灌浆法法处理。对于断层、破碎带、节理裂隙、泉眼等特殊问题，要采取具有较强针对性的具体方法，以后将在有关部分介绍。二.筑坝料场选择与规划： 土石坝用料量很大，因此，在水库枢纽设计中的坝型选择阶段就应该对土石料场进行全面调查，在施工前，要配合施工组织设计，对料场作进一步勘探、选择、规划。为保证质量，节约投资，加快施工进度，有必要从空间、时间、质量、数量等方面全面进行规划。（一）料场的空间规划：空间规划是指对料场的位置、高程进行恰当选择、合理布置。基本要求是：1.运距短（有利于加快运输提高效率）；2.高程合适（有利于重车下坡，不会因料场位置高，道路坡度陡，引起运输事故）；3.上游、下游、左岸、右岸都有料场（这样有利于上下游、左右岸同时供料，减少施工干扰，保证坝体均衡上升）；4.取料不影响枢纽建筑物防渗（取土时离建筑物建的轮廓线不能太近，一般在300米以外）；5.料场位置有利于排除地表水和地下水（有利于土料的开挖运输）；6..石料场与重要建筑物或者居民点有足够的防爆防震的安全距离（有利于减少施工隐患）。（二）料场的时间规划：时间规划是指在施工中，要考虑到施工强度和坝体填筑部位的变化，随着季节和坝前蓄水情况的变动，料场的工作条件也要能适应其变动的需要。以便于平衡运输任务，避免不必要的窝工。基本要求是：1.容易淹没的先用，不容易淹没的后用；2.上游的先用，下游的后用；3.含水量高的旱季用，含水量低的雨季用；4.施工强度高时用近料，施工强度低时用远料；5.近处应留有大坝合龙用料（筑坝合龙时、拦洪渡汛时填筑用料强度都很大）。（三）料场的质量和数量规划：土料的质量和数量的规划，是料场规划的最基本要求，也是决定料场取舍的重要前提。基本要求是：1.规划时要全面勘探和试验（勘探内容包括：料场的地质成因、产状、埋藏深度、储藏量、物理力学指标等；其中物理力学指标包括各种容重、含水量、材料的成分、颗粒继配、凝聚力、内摩擦角、渗透系数等）；2.勘探精度随设计要求提高；3.总储量满足总方量要求；4.用料分配应满足阶段施工中上料最大强度要求；5.充分利用建筑物基础开挖的弃料（有利于减少外运工作量，减少运输干扰，减少废料堆放场地）6.用人工筛分控制填料的质量（有利于紧缩坝体设计断面，并可以充分利用渣料）； 1.规划时中考虑主料场的同时还应考虑备用料场（主料场不仅要质量好、储量大一般应比需要的总方量多1—1.5倍，运距近，而且有利于常年开采，备用料场要在淹没范围以外，当主料场被淹没或者其他原因中断使用时，使用备用料场，备用料场的储藏量应为主料场总储藏量的20—30%）2.规划时应考虑弃料的出料、堆料、弃放的位置，（力求避免施工干扰，加快开采、运输速度）。一.施工方案选择：在施工中，中小型土石坝一般采用各种改良工具和半机械化施工方法，大中型多采用机械化施工方法，合理的选择施工方法，科学的进行施工布置，对加快土石坝施工进度，降低生产成本具有重要的意义。（一）综合机械化的基本原则：在施工中，挖、运、填、压等各道工序均由互相匹配的施工机械来完成，从而构成一条龙的生产流程，这种方法称为综合机械化施工。组织综合机械化施工应遵循下列原则：1.尽量形成综合机械化施工系统；（所有施工环节、内容都采用机械化。）2.充分发挥注意机械的作用；（主要机械指对完成关键工序起主导作用，而且台班费用最高的机械。充分发挥它的作用，有利于加快进度，降低成本。例如，施工中用正向铲挖掘机采料，自卸汽车运输上坝，推土机平土，振动碾压实，刨毛机刨毛，洒水车洒水，这种综合机械化施工中，正向铲挖掘机就是主要机械，它的作用发挥好坏，直接影响各道工序、各种机械作用的发挥。）3.机械配套要有利于使用、维修、管理；（尽量采用大型、高效、型号单一的施工机械，减少机械的型号、规格、数量，尽量利用一种机械能够完成几道工序，以减少机械之间的配合环节，提高机械的时间利用系数，简化维修管理工作。）4.加强机械维修管理；（磨刀不误砍材工，加强对机械的养护，使机械都能长期保持正常工作状态，无疑会提高机械的利用率，因此施工现场一般设有机械修配企业。）5.合理布置工作面，改善道路条件，减少机械转移时间。（要实现快速挖、装、运、卸、铺、压，合理布置工作面，改善道路条件，是重要的前提，否则，一个环节受阻，会环环窝工。因此，安排作业时，一般让大型机械去完成工作量大而集中的任务，工作量小而分散的局部地段，安排小型机械去完成，避免机械频繁转移，造成浪费。）（二）开采运输方案选择：1.考虑因素：主要考虑工程规模大小，施工强度高低，料场施工特性（土料性质、土层厚度、水上开挖、水下开挖等），料场分布，地形条件，劳力状况，机械设备供应等。 1.原则方法：拟定不同可行方案，通过技术经济比较，择有选择。2.参考方案：（简提，详见教材104页。）（1）人工开挖，架子车运输，爬坡机牵引架子车上坝。（2）人工开挖，人推窄轨斗车，或者拖拉机、汽车运输上坝。（3）正（反）向铲挖掘机开挖，自卸汽车运输上坝。（4）挖掘机开挖，机动车运输，带式运输机上坝。（5）铲运机直接运输上坝。（6）斗轮式挖掘机开挖，带式运输机直接上坝。（一）机械配置计算：1.挖运强度计算：施工机械的配置是根据坝体填筑的各个阶段的要求（设计）强度确定的。填筑强度决定了运输强度，运输强度决定了开挖强度，开挖强度决定了挖运机械设备的容量。（1）坝体阶段填筑强度为：式中：Qd—坝体分期填筑强度，m3/d；Vd—坝体分期填筑方量，；m3K—施工不均匀系数，一般取1.2—1.3；K1—考虑坝体沉陷、削坡、漏算及事故处理损失系数，可取1.15—1.2；T—分期施工时段的有效工作日数，d。（等于分期时段的总日数减去国家法定节假日和阴雨或者气温影响停工的天数）（2）坝体阶段运输强度为：式中：QT—运输强度，m3/d；γd—坝体设计干容重，t/m3；γy—土料运输松散状态的干容重，t/m3K2—运输中的损失系数，一般取1.05—1.10；（3）坝体阶段开挖强度：式中：γn—料场土料的天然干容重，t/m3。2.挖土机械的装车斗数计算： （以正向铲挖掘机配合自卸汽车运输为例）挖掘机的斗容量与自卸汽车的载重量，应满足挖运机械配套的工艺要求，既挖掘机的斗容量和自卸汽车的载重量的比值应在一个合理的范围内。所以需要通过下式计算挖掘机装车的斗数：式中：m—挖掘机的装车斗数；Q—汽车载重量，t；q—挖掘机的斗容量，m3；γK—料场土料的天然容重，t/m3；KH—挖掘机土斗充盈系数，一般取0.95—1.0；KP—土料松散影响系数为最初可松性系数KS的倒数，（Ⅰ级土为0.92—0.85，Ⅱ级土为0.88—0.80，Ⅲ级土为0.81—0.77，Ⅳ级土为0.79—0.75）。根据工艺要求，挖掘机装车斗数m的合理范围一般3—5。m过大，说明挖掘机斗容偏小，所需挖掘机数量多，装车时间长，降低汽车的利用率低，因此，应适当增大挖掘机的斗容量。m过小，说明汽车载重量偏小，需要汽车数量多，由于换车次数多，等候装车时间长，降低挖掘机的生产能力，因此，应考虑增大汽车的载重量。1.挖掘机械配置数量计算：（1）汽车与挖掘机的生产率关系要求：式中：n—一台挖掘机的汽车配置数量；Pa—一部汽车的生产率，m3/h；PC—一台挖掘机的生产率，m3/h；（2）满足上坝填筑强度的挖掘机数量要求：式中：NC—挖掘机数量；Qcmax—开挖最大强度，m3/h；（3）满足上坝填筑强度的汽车数量要求：式中：Na—汽车数量；QTmax—运输最大强度，m3/h。一.坝面作业： 在坝基和基础处理完成，允许填筑土料时，坝面作业就可以全面展开。在施工中，坝面作业组织是坝体填筑的核心，作业组织的好坏，直接影响到大坝的质量、施工进度、生产成本。（一）坝面作业的施工组织：1.坝面施工程序：基本包括：铺土、平土、洒水（凉晒）、压实、刨毛（用平碾压实时）、质量检查等。2.坝面施工特点：工作面窄、工种多、工序多、机械设备多。组织不好，容易发生互相干扰，造成窝工，延误进度，影响质量。为避免这类情况发生，坝面一般采取流水作业法施工。3.流水作业的实施：（1）流水作业的概念：流水作业，首先是根据施工工序数目，将坝面分段，组织不同工种的专业队依次进入各个工段施工。对于同一个工段来讲，各个专业队按照工序依次连续施工；对于各个专业队来讲，依次不停的在各个工段完成固定的专业工作。（2）流水作业的效果：实现了施工专业化，在各个工段都有专业队使用固定的机具进行施工。这个效果有利于施工人员技术的熟练和提高；容易保证施工过程中人、地、机具三不闲，，可以避免互相干扰，从而实现多、快、好、省、安全施工。（3）流水作业段数计算（对于某一控制高程的坝面）：式中：m—工作段数；WD—坝体某高程的工作面面积，m2；WB—单位时间内要求流水作业（班）的铺土面积，m2；Qd—要求的上坝填筑强度，m3/；γd—土石料设计干容重，t/m3；γn—料场土石料的天然容重，t/m3；h—每层铺填松土的厚度，m；KS—土石料最后松散系数（见107页表6—1）。（4）流水作业示例：（见107页，咯）（二）坝面填筑施工基本要求： 坝面作业是保证坝体质量的关键，应把好各道工序的质量关。为此要求：1.粘性土的铺料与压实要连续进行；2.上层土料应在下层压实合格，并刨毛洒水后铺填；3.粘性土洒水应少、勤、匀，以保证压实效果；4.非粘性土，特别时石渣和沙砾料应充分洒水，以保证压实效果；5.铺土方向沿坝轴线进行；6.卸料尽量采用进占法退铺；7.铺料要均匀，大土块要打碎；8.向上下游保持1—2%的坡度，以利于排除施工期间的雨水；9.压实必须按次序进行，不能漏压、欠压、过压；10.碾压机械必须平行坝轴线，采取进退、错距的开行方式；11.分段碾压时，顺碾压方向的搭接长度不小于0.3—0.5米。12.汽车穿越反滤层进入防渗体要设专用“路口”。（因为汽车穿越反滤层时容易将反滤料带入防渗体，造成防渗土料与反滤料边线混肴影响坝体结构质量，因此，应在坝面每隔40—60米设专用“路口”，并且，每隔二三层换一次路口位置，既可以防止将土料带入反滤层，也可以防止因超压产生剪切破坏。）（一）防渗体的填筑：1.心墙坝体的填筑：心墙上升过快，容易干裂而影响质量，砂壳上升过快也会造成施工困难，所以心墙应与上下游反滤料以及部分坝壳平起填筑。碾压时，粘土用羊足碾，粘土与砂料分界处用气胎碾，沙砾料用振动碾。2.斜墙坝体的填筑：防渗斜墙可以与下游的反滤料以及坝壳平起填筑，更可以待坝体上升一定高度后，甚至坝体达到设计高程以后，再填筑斜墙，有利于避免因坝体沉陷过多，而引起斜墙裂缝。填筑好的斜墙，在它的上游肴立即作好保护层，防止干裂，保护层应随斜墙增高而增高，其高度相差一般不超过1—2米。（二）接缝处理：坝体分期分段施工时，新旧坝体结合处既为施工接缝处。处理不好，会形成漏水通道，或者产生不均匀沉陷。对于防渗体一般不设平行坝轴线的纵向接缝，均质坝垂直坝轴线的横向接缝处，结合坡度一般不陡于1∶3，高差大于1米时，还要挖结合槽，均质坝允许游平行坝轴线的纵向接缝，接缝的两侧坝体高差较小时，，结合坡度不陡于1∶2，结合面可以是斜坡，也可以是台阶形。（三）质量检查与控制：为保证施工质量，质量检查与控制应贯穿各个施工环节和施工的全过程。1.料场质量检查与控制： 对土料料场的土质情况、土块大小、含水量高低、杂质含量多少要经常取土检查。含水量高的，要改善料场的排水条件，采取防雨措施，对土料进行翻晒，使含水量降低到规定范围内；含水量低时，对粘性土料应考虑在料场加水，加水量可以按下式计算：式中：Q0—料场加水量；QD—土料上坝强度；KP—土的可松性系数；γe—料场土料的容重；ω0—坝面碾压时要求的含水量；ωe—料场土料的天然含水量；ω—土料装运过程中的含水量蒸发损失，一般取0.02—0.03最好现场测定。加水方法可以采用分块筑席埂，灌水浸渍，轮换取土；也可以采用喷灌机喷灌。对于石料场要经常检查石质、风化程度，石块大小，石块形状是否符合上坝要求。对于性质不详的土料要及时进行物理力学性质和化学分析试验，检查合格后才能使用。1.坝面的质量检查与控制：（1）检查控制的基本内容：在坝体填筑过程中，应对铺土厚度、土块大小、含水量大小、压实后的干容重、压实后的层间接和进行检查，并采取控制措施。一般主要检查控制含水量和干容重。达不到要求的，应及时处理。（2）检查取样规定：对不同的坝料、不同部位的取样，试验的项目、取样实验次数的要求不同。但是，都要符合规范的规定（见109页表6—2）。（3）取样部位要求：1）在截水槽取样不少于两排，取样间距不超过30米；2）在有代表性的碾压坝段应取样检查；3）重要结合部位或者可疑部位（土质变化、含水量过高过低、铺土厚度不均、坝体与岸坡、与混凝土建筑物，坝壳与防渗体，坝体分段施工等容易漏压的结合部位）要重点取样检查。（4）检查结果要求：1）压实干容重的合格率不小于90%；2）干容重不低于设计干容重的98%；3）不合格的土样不得集中。（5）非粘性土的检查控制：1）基本要求： 对于反滤层、过度层、坝壳等非粘性土的质量检查，除按表6—2的规定取样外，主要控制压实参数。1）取样方法：一般在填筑排水反滤层过程中，每一层在25×25m的面积内，取样1—2个；对于条形反滤层，每隔50米设一个取样断面，每个取样断面每层所取样品不得少于4个，并应均匀分布在断面的不同部位，而且层间取样位置要彼此对应。2）检查内容：对于反滤层铺填的厚度、是否混有杂物、填料的质量、颗粒级配应全面检查，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。不符合要求的，应重新筛选，重新铺填。一.冬季和雨季施工：　　　土石坝冬季和雨季施工，对沙砾料影响较小，但是对粘性土料影响很大，因此，应采取必要的针对措施。（一）冬季施工：　　　冬季施工的中心环节是土料的防冻。围绕冬季作业，可以采取三个方面的措施，既“防冻、保温、加热”。三者各有特点，相互依存。1.料场防冻措施：（1）选好专用料区：1）对沙砾料：　　　　应选在粗粒含量较多，容易压实的料区，入冬之前备料，作好防水排水，是沙砾料的含水量降到最低限度。2）对粘性土料：　　　　选择运距小、含水量低咯低于塑限的土，向阳背风，地势较高的料场。（2）翻松耙平料场表土：在冻结前将表层土翻松30—40厘米，可以防止冻结。（3）在地表覆盖材草：利用树叶、秫秸、稻草等材草覆盖料场表面，可以防冻。（4）积雪冰层保温：在料场表面覆盖自然或者人工铺雪、人造冰层，使土料不致冻结。2.运料保温措施：（1）加快运输：从装土到卸土的全过程不超过冻结所需时间。（土料在0下5、10、20、30度时冻结所需时间分别为90、60、30、20分钟）（2）大容量运输：有利于降低冻结率。 （3）覆盖运输：在土料运输过程中，土料上覆盖保温物，可以防冻。3.土料加热措施：在温度过低时，为保证施工最低温度要求，可以采用加热和保温相结合的暖棚作业，在棚内用火炉或者蒸汽升温，蒸汽通过暖气管或者暖气包放热。此法费用较高，因此只适用在冬季较长、工期特紧、质量要求很高、工作范围不很大，便于搭建暖棚的关键部位（如截水槽的回填）。我国大伙房水库曾采用该法，在室外0下40度，暖棚内照常施工。4.负温下土料填筑要求：（1）控制含水量：粘性土不大于塑限的90%，沙砾料小于4%。（2）识现场温度施工：压实时需在0下1度以上，当日最低气温0下10度以下，停止施工。（3）避免冻土块集中：冬季施工允许土料中有少量冻土块，冻土块粘性土小于5厘米，沙砾料小于10厘米，但不能出现铺填集中现象。（4）加大压实功能：采用重型碾压机械。（5）土料中严禁夹带冰雪：冬季施工，各种土料不得加水，因下雪停工的，复工前，应将积雪清理干净，检查合格后，才能施工。（二）雨季施工：雨季施工主要是防止粘性土含水量过大影响施工进度和施工质量。常用措施一般是：1.储备含水量低的土料，作好料场截水排水（料场规划时，将地势高含水量低的安排在雨季使用将含水量低的土料存堆起来，土堆周围作好截水排水）。2.晴天多筑防渗体（晴天加快心墙的施工，为防止心墙干裂，保护心墙的边坡稳定，只将靠近心墙的部分坝壳随着心墙一起施工，雨天或者雨后再施工坝壳部分）。3搭设防雨棚，作好坝面护盖：在粘性土料集中点搭建防雨棚，在坝面用帆布或者塑料薄膜进行覆盖，都是防雨的常用措施。§2浆砌石坝的施工 由于浆砌石坝具有一般土石坝所不具备的优点，施工期坝身可以过水，建成后坝顶可以过水，节省了河岸溢洪道，汛期和雨季可以不间断施工，同时又具有混凝土坝所不具备的优点，就地取材造价低，基本不存在水化热问题，施工技术比较容易掌握，便于群众施工等，因此，在我国具有较强的生命力。我省基本都是土坝，混凝土坝一座也没有，但是中小型浆砌石坝则有一部分，如崂山东风浆砌石拱坝，设计坝高80米，实际完成65米，锦绣川水库大坝，为浆砌石重力拱坝，泰山脚下小型浆砌石坝比较多，黑龙潭、虎山水库的大坝都是浆砌石坝。因此，通过本节学习，了解掌握砌石工程的基本技术很有必要。一.筑坝石料的种类和用途：1.细料石：主要用于坝面、拱圈石、栏杆石；2.粗料石：主要用于浆砌石坝坝体；3.块石：主要用于重力坝内部；4.毛石：主要用于干砌石工程或者建筑物的次要部位；5.片石：主要用于塞缝。二．坝体石料用量估算：1.石料使用一般要求：石块尺寸大，节省胶结材料，砌体强度高。但是人工搬运砌筑困难。因此，一般要求，石块重量以2—4人能够抬运为宜，约80—200公斤。砌筑时，为了各种尺寸的石料都能得到充分利用，通常大、中、小块石搭配使用，这样有利于减少砌体的空隙，节省沙浆用量，提高砌体密实度。所以，工程中，块石使用一般搭配方法是：大块石（50—200公斤）占70%；中块石（20—50公斤）占20%；小块石（2.5—20）公斤）占10%。2.石方开采总量计算：V=Vn（1－e）P/γ式中：V—石方需要开采总量，m3；Vn—砌石坝体的几何体积，m3；γ—石料开采成品率，%；（由爆破试验确定，无试验条件时，块石按60—80%，爆破后加工的料石按40—70%，用铁楔开采按70—90%估算）；E—砌石坝的设计空隙率，块石按40%，料石按9%；P—石料施工损失系数，一般取1.05—1.1。注意：规划阶段选择石料料场时，料场石料的储藏量应大于需要开采量的2—3倍，施工阶段应大于开采量的1.5倍。三.坝基处理（简介）：象重力坝一样，砌石坝一般都建在岩基上。岩基常常存在裂隙、断层、破碎带、软弱夹层，影响坝体的防渗和稳定性，因此，必须处理。处理的基本方法有：1.做混凝土截水槽：顺河道的节理裂隙容易形成渗水通道，当节理裂隙比较浅时，为防止渗漏，一般在坝基内靠上游部位挖槽，一直挖到裂隙闭合处，将破碎的岩石清除，然后回填混凝土。 1.做防渗帷幕：当节理裂隙发育比较深，并夹有破碎带时，一般采用帷幕灌浆法处理。2.固结灌浆处理：节理裂隙在坝基分布范围比较广时，一般采用浅孔的固结灌浆法处理，以提高岩基的强度和整体性。3.断层和软弱破碎带处理：（见112页图6—3）断层和软弱破碎带对坝体安全影响比较大，必须慎重处理。如果为上宽下窄形，一般清除断层内的充填物，回填混凝土，作成混凝土塞；如果断层较深，难以全部清除，一般采取综合法处理，既上部做混凝土拱、钢筋混凝土梁板，借以承载，拱、梁板以下，做混凝土塞或者灌浆。四.胶结材料——沙浆：砌石胶结材料一般分水泥沙浆、混合沙浆、小石子沙浆、细石混凝土等。1.水泥沙浆：使用部位：水下、水位变动区的砌石、勾缝、抹面等。砌筑常用水泥沙浆标号：50、75、100号。水泥沙浆配比：一般通过实验确定，经验配比见114页表6—3。2.混合沙浆：使用部位：低坝的水上部位和坝体的内部砌筑。沙浆的形成：在普通水泥沙浆中掺入适量的石灰或者粘土。沙浆特点：节省水泥，和易性、保水性好，但强度低、凝固慢，容易被水流浸蚀，抗冲能力低。标号和配比：最好由试验确定，参考值见114页表6—4。3.小石子沙浆：使用部位：用块石砌筑的坝体。沙浆组成：一般沙浆掺入适量的小石子。石子粒径：小于15—20毫米。掺入量：沙子总重量的20—30%。沙浆特点：与普通水泥沙浆比强度较高，变形模量高，容重大，节省水泥，但不如沙浆便于捣实。4.细石混凝土：使用部位：用于块石砌体。材料组成：水泥、砂、水、二级细石。细石粒径：一级细石5—20毫米，二级细石20—40毫米。材料配比：一般通过实验确定。使用特点：受力好，节省水泥，但和易性较差，不容易捣实。改善方法：配制时，掺入适量的塑化剂或者其他掺和料，用以改善和易性，并用小型振捣器捣实。五.石料储存和上坝：1.石料储存： 为了方便石料上坝，在坝址附近应设料场，而且对料场的位置、石料储存量、运输距离、道路安排合理规划。一般情况下，尽量将料场布置在下游河床滩地，最好布置在两岸不同高程上，时出料路线与坝体的砌筑高程相适应。1.石料上坝：中小型工程一般靠人工抬，架子车运输，也可以采用简易提升设备运输上坝，大型工程多用正规成套的吊装设备进行石料运输。也有的将料场布置在坝上游两岸，用船和排筏从上游直接运到施工作业面。六.坝体砌筑方法：（一）拱坝砌筑方法：1.逐层砌筑平衡上升法：（见117页图6—10）这种方法是在整个拱圈范围内，一层一层砌筑，同时升高。浆砌料石拱坝有两种具体砌法：1）先铺砌一层顺石，再铺砌一层丁石（此法顺拱轴线的长石比较多，受力条件较差）；2）先铺砌一层顺石，再铺砌多层丁石（此法垂直拱轴线的长石较多，受力条件好，坝体整体性高）。2.拱石腹石分开砌筑：（见118页图6—11）该法是将内、外拱圈用料石按照丁顺相间的方法安砌面石，在内、外拱圈料石之间的腹体用一般块石填筑。这种方法，按照拱石与腹石的砌筑程序，还可以采取以下两种做法：拱石与腹石同层平衡砌筑；内外拱石超前砌筑后填筑腹石。拱石腹石分开砌筑法适用于坝体高，拱圈厚，工程量大的工程。3.拱圈分厢砌筑：该法是将整个拱圈分成若干厢块（坝段）分别进行砌筑（如118页图6—12），每厢宽度（坝段长度）沿拱坝的外弧长约3米。砌筑程序是先用料石砌筑厢块的四周，每厢两侧的边线与拱圈的径向吻合，然后在厢内砌筑块石。该法的优点是，便于分组承包施工，缺点是增加了施工通缝。（二）重力坝砌筑方法：当坝基比较均匀时，中小型砌石重力坝一般不设永久性构造缝，因此多采用逐层砌筑，平衡上升法施工。坝基不均的，或者是大中型砌石重力坝要设永久性构造缝将坝体分成若干段。这种情况，应尽量使同一个施工坝段均匀上升，达不到均衡上升的，每个坝段内的两个砌筑工作面的高差一般不超过.5米，并保持台阶式连接。（三）石料砌筑工艺：砌石工程施工的工序流程（步骤）是：砌筑工作面清理、材料选择、铺垫砂浆、石料安放、竖缝灌浆，表面勾缝、质量检查，成品养护等。1.铺垫沙浆（座浆）： 铺浆主要是控制铺浆的厚度，以确保沙浆饱满，安石稳固。一般要求，沙浆铺浆厚度为设计灰缝厚度的1.5倍，细石或者小石子沙浆铺垫厚度约为设计灰缝的1.3倍，毛石砌体沙浆铺垫厚度一般8—10厘米，目的是盖住凸凹不平的层面。沙浆超前铺垫宽度一般不超过1米。1.石料安放：石料安放主要是控制块石之间灰缝的宽度。将选好的石料安放在沙浆面上，摆正后用锤子轻轻敲击石面，以使沙浆溢出为度。一般要求：石料之间的竖缝宽度为：料石2—3厘米；块石，用水泥沙浆砌筑时，2—4厘米；块石，用细石混凝土砌筑时，竖缝宽度为细石混凝土骨料最大粒径的2—2.5倍。石料必须在沙浆初凝前完成安放。2.竖缝灌浆与捣实：竖缝灌浆与捣实，是保证砌体质量的重要措施。石料安放好，应立即进行灌捣工作。沙浆、石料不同，灌捣要求不同。用沙浆砌筑料石灌缝时，砌层高度在30厘米以下的，沙浆一次性与石面灌平后，一般用振捣棒捣实；砌筑块石时，当沙浆灌满后，可以向竖缝里塞填小片石，目的是，使缝隙吃浆饱满，多余的沙浆被挤出。如果用细石混凝土灌缝，砌层高度在40厘米以下的，可以一次性灌平后，用小型插入式振捣器进行振捣。3.石料砌筑四字要求（综合要求）：平：砌筑层面要大致平整；稳：石料安放，大面向下，不得架空；满：所有砌缝中的沙浆必须饱满充实；错：石料砌筑中，应保持上下左右错缝搭接，不能存在竖向通缝和顺水流方向的通缝。七.流坝面施工：坝体的溢流面是坝体施工要求最高部位之一。溢流坝面的构造有两种基本形式，浆砌石溢流面，钢筋混凝土溢流面。1.浆砌石溢流面施工：砌筑方法有两种，一种是，溢流面和坝体同时同层整体砌筑；另一种是，首先砌筑坝体，并留下台阶收坡留出溢流面的砌石部分，等坝体砌筑完成以后，再专门砌筑溢流面的石料。这两种方法，不论是哪一种方法，溢流面的料石都要全部丁砌，或者丁顺相间砌筑，表面必须平顺。为保证溢流面的工程质量，要求料石标号不小于80MP，砌筑沙浆标号不低于150好，勾缝沙浆标号不低于200号。2.钢筋混凝土溢流面施工：一般在坝体砌筑结束，也可以在坝体砌筑到一定高程以后，开始布设钢筋，并按照下游反弧段、斜坡直线段，坝顶圆弧段的次序，自下而上浇筑护面混凝土。值得注意的是，在坝体砌筑过程中，在距溢流面适当深度时，首先要将坝体砌成台阶形，同时预埋插筋，以便绑扎溢流面的布筋，并加强砌体与溢流面混凝土的结合。八.质量控制与检查：（一）质量控制内容： 浆砌石坝在施工中，为保证施工质量，主要应控制好以下内容：1.布符合设计要求的石料、沙浆不用；2.层间灰浆铺满，竖缝灰浆灌满；3.不在刚砌好的砌体上滚动、拖拉重物；4.不在刚砌好的砌体上锤改石料；5.认真做好成品养护。（一）质量检查方法：砌体质量检查内容主要包括：砌体的容重、灰浆是否饱满，砌石是否平稳、砌筑的坝体是否存在漏水通道等。检查一般采取以下方法：1.简易工具检查：使用钢钎或者撬棍等简单工具，插捣灰缝，以检查石料之间灰缝的饱满程度，对可疑部位，比较重要的部位，允许将石料掀起来检查。2.压水试验检查：这种检查，一般简单的方法是用钢钎在竖向灰缝处插出孔洞，然后灌水。每10平方米的新砌体上至少插灌一次，插孔深度不能小于砌层厚度的2/3，如果无漏水的现象，说明砌体吃浆是饱满的。大型的重要工程质量要求高，检查手段严格，常在有代表性的坝段上钻孔进行压水试验检查，更高超的方法是用声波探测技术检查坝体的密实度。3.钻取岩心检查：这是检查砌体容重的一种取样检查方法。在坝体上用钻机钻取岩心，测定其容重、强度是否达到设计要求也有的用风钻，钻打矩形周边孔，取出矩形砌体，对其直接称量，再用灌砂法测出试坑的体积，进而求出砌体的的容重。试坑要求边长1.5—2.0米的正方形或者长方形，试坑深度不小于1.0米。§3混凝土水闸施工水闸分岩基水闸和软基水闸，它们的地质条件不同，闸基处理方法不同，但是，闸室组成内容和结构布置基本相同。大中型水闸多数用混凝土建造，中小型水闸不少的采用浆砌石，或者浆砌石与混凝土的混合结构。岩基水闸闸基处理比较简单，软基水闸多建在平原河道上，闸基处理比较复杂。因此本节主要介绍软基上钢筋混凝土水闸的闸基处理和闸室施工等内容。一.软基开挖处理：（一）软基开挖处理原则：1.首先考虑用天然地基作闸基，以降低造价。 2.拟订不同处理方案，经全面可行性论证后确定。（一）软土地基开挖：可以用人工开挖，也可以使用各种挖运机械开挖。平原地区，最大的特点是地下水位比较高，因此，一般情况下，首先将基坑范围内的水抽干然后再开挖。开挖过程中主要的任务是基坑排水，防止过多的水渗入基坑，导致流沙现象发生，开挖后的基坑边坡滑动失稳，影响水闸结构施工，影响施工安全。为此，软基开挖时一般采取如下措施：1.人工降低地下水位：既在开挖之前，在闸基范围内及其周围用打机井的办法打井抽水，此法可以防止流沙产生，提高闸基土的密实度，开挖时，边坡可以比较陡，减少开挖回填的工作量。2.滤水拦砂稳定基坑边坡：这是在开挖后的基坑边坡上，为防止渗水时产生流沙现象，从而导致边坡塌滑的措施。基本做法有：用叠砌苇捆拦砂；用秫秸、柳枝，稻草等绑成柴枕拦砂；对坡面铺设护面材料拦砂等。（三）软基处理常用方法：软基处理方法比较多，例如教材介绍的换土法、排水法、振冲法、钻孔灌注法等，这些方法都有自己的特点和使用条件，都可以供大家在今后的工作中参考。下面补充介绍几种简便的常用方法：1.砂垫层法：（1）做法：将闸底一定深度内的软土挖除，回填砂类土料（黄砂、砂砾）（2）作用：1）砂土φ↑、f↑K↑；2）换砂过程中，经夯实，沉陷量↓3）砂性土透水性大，有利软土层内孔隙水排除，加速基土固结。（3）评价：1）优点：产砂地区就地取材；不需机械设备效果好；受气温降雨影响小。2）缺点：防渗问题突出，易产生渗透变形，上游应设铺盖并大板桩，以延长渗径。（4）垫层厚度：一般应满足两个条件：1）传到垫层底面的应力不超过挖后基土的承载力2）不发生表层或深层滑动。经验多为1—2m，一般不超过3—4m，过厚不经济，具体计算方法，可见土力学等。2.予加压固法：（1）做法：1）建闸施工前，在计划闸基范围，设砂井，井径20—50cm，井距2—4m。2）在闸基表面铺一定厚度砂，上面堆土堆石使地基受压。 3）闸基预计沉陷完成后，除去堆物，开始建闸施工。（2）作用：1）沉陷由予压完成，避免或减小了建闸后的沉陷。2）压实提高了抗剪强度f↑k↑。（3）评价：1）优点：方法简单，效果好。2）缺点：需时间长，开工受一定影响。（4）予压面积：大于建闸基础面积。（5）予压荷载：一般为设计荷载的1.2—1.5倍，但一般不超过土的容许[σ]（6）予压时间：（影响因素）要求沉陷量；闸基透水性；土层厚度；排水条件；予压荷载大小。一般需4—8个月。（1）注意问题：加载速度不宜过快，以便于排出孔隙水，而又不破坏原土壤结构为宜。3.桩基法：（1）做法：1）承重桩：桩直接打到坚硬土层2）摩擦桩（也称悬挂桩）：桩不打到坚硬土层，依靠桩与土的摩擦力承载。（2）作用：提高承载力（3）分类：灌注桩（造孔、灌注混凝土）。预制桩（木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩，用机械打入）（4）注意问题：在粉砂地基，为防止液化，一般先在闸基周围打围桩。（5）桩基设计：可参考《桩基基础》等专著。4.闸基处理其他方法：沉箱法、爆炸法、碎石垫层，碎石桩，砂桩，等。在实践中可参考有关专著学习掌握。二闸室施工：闸室的组成内容一般包括底版、闸墩（普通墩、缝墩、边墩）、工作桥、检修桥、交通桥、闸门、起闭设备、分缝止水设备等，这也是施工的基本内容。（一）浇筑块划分控制：混凝土水闸一般都由沉陷缝或者温度缝将整个闸室分为许多结构块，施工时，要尽量利用这些永久性的接缝分块。如果永久性分缝间距过大，浇筑能力跟不上，还要将浇筑块划小，设置施工缝。浇筑块划分的大小，要在施工条件允许的情况下，对3个方面进行控制：1.体积控制： 施工时，如果不能采取三班连续浇筑，浇筑块的体积就不能大于混凝土拌和站在相同时间内的生产量：V≤Qm式中：V—浇筑块体积，m3；Q—混凝土拌和站的生产率，m3/h；m—每日连续工作的时间，h。（当实行三班工作制时，不受该条件限制）1.面积控制：浇筑块的面积要保证在混凝土浇筑过程中不出现冷缝：式中：F—浇筑块平面面积，m2；Q—混凝土拌和站的生产率，m3/h；t1—混凝土的初凝时间，h；t2—混凝土从出料运输到浇筑的时间，h；h—混凝土浇筑层的厚度，m；K—混凝土运输延误系数，一般取0.8—0.85。2.高度控制：一般看水闸的结构尺寸、特点、以及冬季施工时，下层混凝土由于强度发展的比较慢，对上部负荷的限制，还要考虑模板架立的难易程度。如果不采取三班工作制，还要受混凝土浇筑时，在相同时间内，混凝土生产量的限制：H≤Qm/F式中：H—浇筑块高度，m。（一）混凝土浇筑顺序：在施工浇筑块划分以后，混凝土的浇筑顺序的制定应综合考虑各个方面的影响因素，如：工序定额、作业先后、模板周转、劳力调度、混凝土拆模强度、混凝土生产强度、各个浇筑块施工中的相互干扰等。目的是，合理确定浇筑方式、浇筑次序、浇筑日期，以达到合理安排施工进度，达到均衡生产。为此，在安排混凝土浇筑顺序时，一般要考虑以下几个原则（十六字方针）：1.先深后浅：基坑开挖完成检查合格后，开始浇筑闸底板，闸底板也要先浇筑下部结构，再浇筑上部结构。2.先重后轻：荷载大的部位优先浇筑，相邻荷载比较轻的部位滞后浇筑，荷载大的先浇筑便于提前沉降，有利于调整不均沉陷。 1.先主后次：对于上部结构优先浇筑结构复杂，工种多，工序时间长，对整体影响大的部位，有利于加快施工进度。2.穿插进行：在优先安排关键项目、重要部位的前提下，对零星小项目要见缝插针，穿插安排。这样可以充分发挥一切人员设备的作用。（一）闸底板施工：1.整体式平底板施工：闸基处理完毕，一般先在基面上铺素混凝土垫层，厚度10厘米左右，垫层的作用一是保护闸基土不受扰动，二是找平基面，以便立模、布设钢筋等。关于底板浇筑混凝土的立模方式、混凝土的入仓方式，振捣方式，工程的规模不同，这些方式不同，应视具体情况确定。2.反拱底板施工：为了节约钢材，充分发挥混凝土抗压性能好的特点，有的水闸采用反拱底板。这种结构一般先浇筑闸墩部分，后浇筑反拱底板部分。浇筑之前，挖好基坑，作好排水，夯实基土，接着按设计要求放样开挖，挖好反拱土模，在土模上面铺垫厚约1厘米的沙浆，等待浇筑混凝土。这种结构的水闸闸室绝大部分荷载，靠闸墩承担并传给地基，因此，闸墩接触部分的地基，沉陷量比较大，而反拱底板部分只有自重和水重，沉陷量很小，为防止不均沉陷将闸墩与底板拉裂，要尽量将闸墩、边墩先浇筑到顶，最好将上部结构都安装完，使闸墩、边墩地基预压沉实，再浇筑反拱底板。（二）闸墩施工：1.施工特点和要求：闸墩是闸底板上的悬臂板，高度较大，厚度较小，门槽部位，钢筋密集，工作面狭小，施工不方便。施工时一般要求两个沉陷缝之间的闸墩同时对称浇筑，避免产生不均沉陷。为防止模板走动变形，闸墩立模一般采用对销螺栓固定式模板（见127页图6—24），这种方法适宜一次将闸墩浇筑到顶。2.浇筑前的准备工作：在立模之前，先在以浇好的底板上定出闸孔中心线、闸墩边线、与边线平行的控制线，并且沿闸墩边线每隔适当距离测定高程，作为立模和检查校正用。在已经做好的模板上，定出工作门槽、检修门槽的位置线，将整套的闸墩模板编号，运到施工现场，堆放时，将上部使用的模板放在下面，以便依次取用。3.立模工作： 立模时，闸墩两侧的模板要相对进行。平直模板先立，圆头模板后立。底层模板的上口保持水平。在闸墩两侧模板上，每隔1米左右对称的钻圆孔。在圆孔位置，模板内放进毛竹管或者预制混凝土管撑头，并穿入对销螺栓。对销螺栓有两种：一种是，两端都有螺纹的圆钢；另一种是一端有螺纹，另一端为焊接一块扁铁，扁铁上又钻有两个螺栓孔，故称为铁板螺栓。毛竹管或者预制混凝土管撑头的长度与闸墩厚度相同。它既可以控制闸墩的厚度，也可以防止模板向内侧倾倒。对销螺栓作为拉条可以承受混凝土的侧压力。对销螺双与平撑连接也增加了撑木的刚度。螺栓的直径一般12、16、19毫米。浇筑完混凝土，螺栓可以从管中拉出，重复使用。对于闸墩的圆头部分，模板立好后，在圆头模板的外侧，自下而上，相隔适当距离，箍以半圆铁环，铁环的两端焊接扁铁并且钻孔，钻孔尺寸与对销螺栓相同。1.混凝土浇筑：模板立好后，，开始清仓，用压力水冲洗模板的内侧和闸墩的底面，冲洗的污水从底层模板上预留孔中排走。清仓完毕，再将小孔堵塞。开始浇筑混凝土。施工中要注意控制混凝土上升速度，以避免过大的增加流态混凝土对底层模板产生过大的侧向压力。对于开敞式水闸的闸墩，可以考虑采用滑模施工。（一）填料和止水施工：水闸的沉陷缝一般2—3厘米宽，为了防止渗水，缝间要填充材料，并做止水。1.沉陷缝的填料：缝间填料一般用沥青油毛毡、沥青杉木板等材料。填料安装方法有两种：（1）先将填料固定在先浇混凝土的模板内侧，浇筑混凝土并拆模后，填料就粘在混凝土表面上，浇筑另一侧的混凝土时，填料便可以牢固地嵌入沉陷缝内。（2）在先浇混凝土的模板内，每隔适当距离钉入长铁钉一排，钉入长度约为铁钉的1/3，余下的2/3浇筑到混凝土中。拆模以后，铁钉的尖露出混凝土面，再将填料安装上去，并把漏出的铁尖敲弯，使填料固定在混凝土面上，再浇筑另一侧混凝土时，填料既被固定在缝内。2.止水材料：止水材料过去一般多用紫铜片、铝片、镀锌铁皮、橡皮等。近年来，随着塑料工业的发展，广泛采用塑料止水片。（1）塑料止水的优点：止水性能好，抗拉强度高（一般能承受20米水头的静水压强），具有良好的弹性和韧性，适应变形的性能强，抗磨蚀性强，经久耐用，容易粘接，质地柔软，可以卷起来保存，便于运输安装，价格比较便宜，大约仅相当于橡皮止水材料价格的1/2。（2）常用塑料止水的型号：塑料止水一般是由聚氯乙烯树脂加入增塑剂，稳定剂，等辅助材料加工成型的。一般称为聚氯乙烯止水带。常用型号有651、652、653、654型，其宽度分别为298、280、230、350毫米。（教材129页图6—26是651型塑料止水带的形式）。 （1）止水安装施工：止水分垂直止水和水平止水。1）垂直止水安装：它与填料同时安装，方法相近。止水要求严格的，一般将止水片于沥青井联合使用，将止水片设在沥青井处。（教材128页图—27为垂直止水施工示意图）图A表示先在沥青井一侧用两块内模板或者混凝土预制块，固定在先浇筑的混凝土一侧，将止水片装好后浇筑混凝土，这时止水片的一部分就埋在混凝土中。图B表示拆模后，安装沉陷缝的填料，展开止水片，并在后浇筑的混凝土一侧放置内模板或者混凝土预制块，随后向井内灌注沥青。图C表示后浇筑块进行混凝土浇筑。2）水平止水安装：它与垂直止水施工方法类似，但一般不设沥青井。3）沥青井：沥青井用混凝土预制块砌筑，每段砌筑长（或者高）2—3米，预制块后5—10厘米，预制块的背面要凿毛，以利于与混凝土结合。沥青要在后浇筑的混凝土施工前，随着预制块的分段安装，进行分段灌注。沥青井通常为方形，尺寸20×20厘米。井内灌注沥青胶，沥青胶的配方一般为：沥青∶水泥∶石棉粉=2∶2∶1。沥青胶的加热方式有蒸汽管加热和电加热两种，比较多用的方式是电加热。（一）闸室上部结构施工：水闸上部结构一般指三桥，有的包含胸墙。这些内容工程量不大，约占闸室混凝土的6—9%，但是，结构比较复杂，施工技术要求比较高，过去多采用现场浇筑，，现在多采用预制吊装法施工，为了施工吊装方便，上部结构尽量建议设计时，采用轻、巧、薄、强的形式，例如采用预应力钢筋混凝土结构，高标号混凝土等。吊装设备及吊装技术参考第四章《吊装施工》。§4.隧洞施工（简介）一.施工内容与特点：（一）施工内容： 　　　隧洞在线路勘察选择、进出口位置确定之后，施工的基本工序是：打孔、装药、爆破、烟尘疏散、爆破检查、险情处理、出渣、支撑衬砌、回填灌浆，固结灌浆等。在进行上述施工内容的同时，还必须进行照明、通风、供风、供水、排水等辅助作业。（一）施工特点：　　　　其特点可以概括为，施工条件差，危险性大。具体表现为：1.工程地质水文地质对施工影响很大；　遇到断层破碎带地下水丰富区，施工进度，施工安全将受到威胁；2.工作面狭小工种工序多：施工条件差，互相干扰大要加快施工进度很难；3.施工中容易发生事故：爆破遗留的哑炮处理，爆破烟尘有无毒性，施工过程出现塌方等，因此，隧洞施工必须制定严格的安全施工的技术和操作规程。二.隧洞开挖：（一）开挖方式：1.全断面开挖：　　　既整个开挖断面采取一次钻眼、装药，同时爆破。一次开挖成洞，紧接衬砌。该法的特点是：工序较少，干扰较小，形成的空间较大，有利于大型机械施工，施工进度比较快。这种方法适用于工程地质条件比较好，山岩压力不大，施工机械设备比较完善的情况。2.导洞开挖（二次开挖法）：　　　　隧洞开挖时，先开挖一个断面比较小的洞作为先导，小洞挖通以后，再进行第二次扩挖，并开挖成设计要求的断面。导洞可以一次挖完，也可以先挖一定长度，并接着进行扩大开挖。由于导洞的位置可以不同，因此，导洞开挖又分为上导洞开挖、下导洞开挖、中导洞开挖、上下双导洞开挖、两侧双导洞开挖等不同形式。（各种方式的具体做法咯）（二）钻爆设计任务：隧洞开挖广泛采用钻孔爆破法。钻孔爆破要根据设计要求、地质情况、爆破材料、钻孔设备等条件，作好钻爆设计。钻爆设计的主要任务是：1.确定开挖断面的炮眼布置（包括各类炮眼的位置、深度、方向）；2.确定装药方式（包括各类炮眼的装药量、装药结构、堵孔方式）；3.确定起爆方式（包括各类炮眼的起爆方法、起爆顺序）。（三）炮眼分类和布置：炮眼按所起的作用分为掏槽眼、崩落眼、周边眼三类。1.掏槽眼：主要作用是增加爆破的临空面，它一般布置在开挖断面的中部，常见的布置形式有楔形掏槽、锥形掏槽、垂直掏槽。它们的布置简图和适用条件在131页表6—5中列出。为了保证掘进的深度，通常要求掏槽眼比其他的炮眼咯深15— 20厘米；为了保证掏槽效果，掏槽眼的装药量要比崩落眼多20%左右。有时，为了增加掏槽效果，在极坚硬的岩层中，或者一次掘进深度较大的情况下，还可以在正规掏槽眼之间布置强化掏槽眼，其深度大约为正规掏槽眼深度的1/2—3/5，与工作面的交角大约40—50度。1.崩落眼：主要作用是爆落岩体，大致均匀的分布在掏槽眼外围。崩落眼通常与开挖断面垂直，为了保证一次掘进的深度和掘进后工作面比较平整，其眼底应该落在同一平面上。2.周边眼：主要作用是控制开挖轮廓，布置在开挖断面的四周。每个角上需要布置角眼。周边眼的孔口应离开边界线10—20厘米，以有利于钻眼。周边眼爆破后，开挖面高低不平，超挖、欠挖量很大，围岩爆破裂隙也比较多。为了保证开挖断面的规格，减少爆破对围岩的破坏作用，同时减少衬砌工程量，要按光面爆破和预裂爆破的技术要求，来确定周边眼和崩落眼的布置。光面爆破和预裂爆破的原理在第二章中曾作过介绍。注意：各类炮眼的布置可参考132页图6—31。（一）装药量估算：实际用药量应由现场实验确定，下式为装药量的估算公式：式中：Q—一次爆破的炸药用量，kg；q—单位（实方）耗药量，可以参考表6—6选用，kg/m3；V—一次爆落下来的岩（实方）石体积，m3；L—炮眼钻孔深度，m；S—开挖断面面积，m2；η—炮眼利用系数，一般为0.75—0.9；F—普氏岩石坚固系数；S１—导洞开挖断面面积，m2。（二）炮眼数目和深度：1.炮眼数目：现在还没有精确的理论计算公式，一般先按经验公式估算，再结合具体工程进行现场试验，研究决定炮孔的书数目。估算公式为：N=Q/lr=qs/r式中：l—爆破后的实际深度，m；r—炮眼单位深度装药量，kg/m；对于φ32mm药卷的2号岩石铵梯炸药为0.5—0.7kg/m。2.炮眼深度L计算：一般按下面的经验公式计算： L=（0.5—0.7）B式中：B—导洞的断面宽度，m。（一）出渣运输：出渣运输是隧洞开挖中最为繁重的工作，费力费时，花费的时间大约占循环时间的1/3—1/2，因此，是控制掘进速度的关键工序。必须制定切实可靠的出渣运输措施，规划好洞内洞外的运输线路和弃渣场地，选配好装渣运输设备，拟定好装渣运输设备的调度运行方式和安全运行措施。1.弃渣场地的要求：1）面积和容积要与预定的弃渣方式和弃渣量相适应，避免二次倒运或者中途改换场地；2）尽量与工程需要回填的场地结合起来；3）不得占用其它的工程场地；4）不能影响永久性建筑物的运行；5）尽量不占用农田。2.出渣方式：1）人工出渣：在小型工程中，一般用架子车或者窄轨斗车运渣。为了提高工作效率，当采用下导洞开挖时，可以采用搭设棚架，棚架设漏斗装渣，机车牵引斗车出渣（见130页图6—29）；当采用上导洞开挖时，可以借助工作台车装渣（见133页图6—32）。在装渣地点放置钢板，使爆落的石渣堆落在钢板上，以方便铲渣。（也有的预埋翻渣药包，用翻渣炮将工作面上的堆渣翻出松动，既可以腾出工作面进行钻眼，又便于装渣。2）装岩机装渣：采用装岩机装渣，一般配备窄轨机车牵引斗车，或者矿车出渣。装岩机有电动翻斗式、风动翻斗式、电动扒斗式等。出渣机车有窄轨电力机车、蓄电池机车牵引翻斗车等。出渣线路应为双线，并在适当位置设置岔道，以满足装车和调度需要，如果采用单线，要多设错车道。这种装渣运输方式多用于小断面隧洞，或者大断面的隧洞采用分部开挖的情况。3）自卸汽车运输出渣：大断面的隧洞全断面开挖时，出渣工作量很大，因此多用自卸汽车运输出渣，同时配备装载机装车，或者短臂正向铲挖掘机装车。洞内设双车道，如果设单车道，每隔200—300米应设错车道。（二）隧洞临时支护：1.临时支护的目的：洞室开挖以后，围岩常出现有害的松弛。为了防止塌方，岩块掉落，引起事故，应根据地质条件、洞室断面大小、开挖方法、暴露时间长短，对开挖出的空间进行临时支护是必要的。2.临时支护的要求： 临时支护与开挖之间的距离和时间间隔，取决于地质条件和施工方法等因素，一般要求，在开挖以后，围岩变形松动到足以破坏之前安设完毕，尽量随开挖随支护。1.临时支护的方法：1）木支撑：具有重量轻、加工架立方便，因为在损坏之前往往先有比较明显的变形，一般不会突然断折，这种现象等于预先发出警告。木支撑的形式有：门框形：支撑比较简单，构件数目较少，但受力条件较差，一般用于开挖断面较小的导洞或者临时旁洞。拱形和扇形：拱结构承压能力大，同样规模情况下，用料较省，而且支撑下面的空间比较大一般用于岩石较坚硬，隧洞扩大后的支撑。2）钢支撑：在岩石比较破碎的地层中，山岩压力往往比较大，往往采用钢支撑，这种支撑可以永久留在衬砌层内，它一般采用拱形支撑，由于它耗钢量大，只有在不得以的情况下才采用此法。3）预制混凝土或钢筋混凝土支撑：这类支撑的特点是，刚性大，耐久性好，一般作为永久性支护的一部分留在衬砌中。它适用于山岩压力比较大，临时支护必须留在衬砌层内的情况。4）其他临时支护：混凝土喷毛支护、锚杆支护等，后面再作介绍。（一）辅助作业：在隧洞开挖过程中，供风、供电、供水、排水、照明等通称为辅助作业。辅助作业虽然不象钻眼爆破、出渣运输那样，直接影响开挖掘进的速度、质量、安全，但是，它们对于保证钻爆、运输作业的正常进行，都有各自独特的作用，因此，在整个开挖循环作业中，必须统筹考虑，不能疏漏。1.排烟与供风（通风防尘）：通风的作用是排除因爆破或者其他原因产生的有害气体和岩粉，改善洞内的温度、湿度、气流速度，保证空气新鲜。通风有天然通风和人工通风，只有在隧洞长度不超过40米时，才允许采用突然通风，其他情况必须有专门的通风设备。人工通风有如下3种：（1）压入式：新鲜空气用鼓风机沿管路送到工作面，污浊空气由隧洞流出洞外。该法的优点是，人们集中的工作面处能够得到新鲜空气，缺点是污浊空气流经整个隧洞。（2）吸出式：污浊空气由管路吸出，它避免了沿整个隧洞流通，但是，新鲜空气流入缓慢。 （1）混合式：当需要经常供给新鲜空气时用压入式；当爆破后排烟时用吸出式。混合式可以用两台鼓风机和两套管路；也可以用一台鼓风机通过调向运转实现压入和吸出两种作用。（2）通风量估算：（补充）1）人们工作必须的新鲜空气量：Q=n×3.0（米3/分钟）式中：n—同时工作的最多人数；3.0—每个人每分钟需要的新鲜空气量（立方米/每分钟）。2）根据冲淡爆炸后产生有害气体的要求计算：Q=Ab/0.0046t（立方米/每分钟）式中：A—同时爆炸的炸药量（公斤）；b—每公斤炸药产生的有害气体，折合成CO2含量，硝铵炸药一般为0.22立方米/公斤；t—通风时间，一般用15—20分钟。3）根据最小风速检验风量：Q≥VminSmax（立方米/秒）式中：Vmin—保证隧洞内稳定风流要求，全断面开挖时不得小于0.15米/秒，导洞内不得小于0.25米/秒；Smax—隧洞最大断面面积（平方米）。注意：以上三种情况计算后，取其中最大者为计算通风量。要求通风机提供的风量应为计算风量的1.1倍。1.排水与供水：（1）排水：1）水的来源：隧洞开挖常有地下水出现；钻眼时也有废水需要排出。2）排水方法：当隧洞开挖是向上坡进行，而且水量不大时，一般沿洞底中央，或者沿洞底一边设置排水沟，使水顺坡流出；当水量比较大时，应安设抽水泵抽水；当隧洞开挖是向下坡或者平坡进行时，应将隧洞沿纵向分成数段，每一段都设排水沟和集水井，以便利用水泵排水。（2）供水：1）供水目的：隧洞在施工中，放炮钻眼、喷雾洒水、混凝土拌和、混凝土养护等都需要用水。2）供水方法： 一般都是在洞外比较高的地方设置蓄水池，或者直接用水泵加压，使压力水通过沿隧洞敷设的供水管道，送到工作面。1.照明与供电：隧洞沿线和工作面的附近应有足够的照明设备。（1）洞内照明要求：对人无害，不减少空气中的氧气量，不产生有害气体，遇到爆炸性或者可燃性气体没有危险。（2）照明供电布置：隧洞施工通常采用电灯照明，隧洞供电一般用三向四线制。动力机械电压标准为380伏，成洞地段电灯照明为220伏，工作地段照明用24—36伏，手提作业灯12—24伏。洞内由于空间小，潮湿，故安全用电十分重要，所有灯头、线路的布置，都要注意绝缘、防水，并要避免与出渣发生干扰。（一）隧洞开挖的循环作业：1.循环作业内容：爆破开挖隧洞，工序包括钻眼、装药、爆破、散烟、安全检查、出渣、临时支护、铺轨等。从第一次钻眼开始，到第二次又开始钻眼，就构成一个“循环”。2.循环时间安排：在一个昼夜中的循环次数应为整数，以便工人定时换班，循环时间一般为4、6、8、12小时。3.循环进尺方式（深孔少循环；浅孔多循环）：循环进尺的深浅取决于围岩的稳定程度、钻眼设备能力、出渣设备能力。（1）围岩稳定性好的：有钻架台车，或者有多臂钻车钻眼，配有短臂挖掘机、或者装载机装渣，再配有自卸汽车出渣，这时，宜采用深孔少循环的方式；（2）围岩稳定性差的：用风钻钻眼，斗车、或者矿车出渣，宜采用浅孔多循环的方式。4.循环作业图表编制：初步确定循环进尺方式以后，要分别计算钻眼、爆破、出渣、及支撑等各个辅助工作的时间，然后可以编制循环作业图表（循环作业图表编制示例见135页表6—7），有关计算内容如下：（补充）（1）开挖面上的炮孔数目：（2）掘进1米时的炮眼总长：（米）（3）掘进1米的全部钻眼时间：（小时） （1）掘进1米的出渣时间：（小时）（2）其它辅助工序的时间：包括：装药、爆破、散烟、爆后检查、装岩机进出工作面占用时间。这些时间比较固定，可以根据具体情况确定。（6）钻进深度：l=（T-其它辅助工序时间）/（tz+tc）以上式中：N—开挖面上的炮孔数目；K—系数，一个自由面用2.7，两个自由面用2.0；f—岩石的坚固系数；S—隧洞断面面积（平方米）；L—掘进1米时的炮眼总长（米）；η—炮眼利用系数：tz—掘进1米的全部钻眼时间（小时）；Pz—一台风钻的生产率（米/小时）；n—使用风钻的台数；φ—风钻同时工作系数；tc—掘进1米的出渣时间（小时）；Ks—岩石松散系数；Pzh—装岩石机的生产率（立方米/小时）；l—钻进深度（米）；T—预定循环时间（小时）。说明：如果钻眼与出渣平行作业，应对tz和tc进行比较，仅取其中较大值代入上式。编制循环作业图表时，需要将上述按掘进1米所得的数据分别乘以钻进深度l。三.洞口段施工与洞顶塌方处理（补充）：四.大断面洞室开挖：（补充）五.隧洞衬砌：（一）衬砌的概念：沿开挖的洞壁做成的防坍塌设施。（二）衬砌的目的：隧洞开挖后尽快加以衬砌保护，是为了避免因暴露时间过长，引起变形过大、风化、松动、出现塌落，从而降低围岩的稳定性。（三）衬砌的作用：1.承受荷载（围岩变形产生的坍塌的岩石的重量等）2.防止渗漏：（围岩裂隙产生的渗水）3.减小糙率：（凿洞形成的自然壁面粗糙） 4.防止冲蚀：（水流、空气、温变对围岩的腐蚀）（四）衬砌的基本类型：1.按材料不同：有砖、石、砼、钢筋砼、钢板衬砌。2.按衬砌结构不同：有平整、单层、组合衬砌。3.按施工方法不同：有予应力、预制装配式、喷射混凝土、喷锚支护衬砌等（五）选择衬砌形式应考虑的因素：（根据具体条件，考虑下列因素，拟定不同方案，经综合分析比较确定）1.围岩条件（坚硬、完整、风化、破碎等）2.断面大小（洞径大，荷载大）3.受力条件（乘压水头大小等）4.施工条件（施工技术的方法难易程度等）（六）衬砌施工：1.平整衬砌：方法{直接对开凿的表面喷一层水泥沙浆或浇一层不厚的砼或较小的浆砌块石、较薄的条石做护面}，作用{主要减小糙率、防渗、防冲蚀，但不能承载}，适用{围岩完整坚固、稳定性好、水头与流量不大的隧洞}。2.单层衬砌：方法{用砖、石、砼、钢筋砼等材料封闭围岩，作成镶面，砖石的厚度不小于50厘米，砼的厚度不小于30厘米，钢筋砼的厚度不小于25厘米}，作用{主要防渗、防冲蚀、减小糙率，兼起承载作用}，适用{流速较大、水头较高、断面较大、围岩条件一般的情况}。3.组合衬砌：方法{外圈用砼或钢筋砼衬砌，内圈再用钢板镶护；边墙用浆砌条石，顶部用砼或钢筋砼衬砌；先进行喷锚支护，限制围岩变形，然后再做砼或钢筋砼衬砌}，作用{承受荷载、减小糙率、防止渗漏、防止冲蚀}，适用{洞径较大，围岩条件较差的情况}。4.混凝土衬砌施工：（1）衬砌的分段、分块、分缝：洞身往往较长，在纵向要分段浇筑，结构设计如有永久性伸缩缝，就可以按伸缩缝进行分段；当伸缩缝过大，或者未设伸缩缝，就要专门设施工缝，进行分段浇筑。分段的长度大小要考虑地质条件、隧洞断面的大小、浇筑方法、浇筑能力等因素，一般为6—18米。在横断面上，要分块浇筑，城门洞形的隧洞一般在顶拱与边墙、边墙与底板接触部位设缝分块，包括圆形洞，设缝位置的确定原则是，接缝应分在弯矩最小处，同时应考虑施工方便。（2）混凝土浇筑：（见教材136页图6—35）在纵向一般采取跳仓浇筑（如先浇奇数段，后浇偶数段）；分段流水浇筑（不同施工内容在各大段之间采取流水作业施工）；分段留空挡浇筑（在每个大段之间都留出1米的空挡，先浇筑各大段，最后浇筑空挡）。在横断面上，一般的浇筑顺序是：先底板，再边墙、最后浇筑顶拱。 （1）模板架立：隧洞衬砌所用模板随着部位不同而有区别。对底板而言，平底板除端部用挡板外，表面不用模板。拱形底板，当中心角不大时，表面也可以不用模板，浇筑混凝土后，用模型刮成弧形即可，只用端部挡板。中心角比较大时，一般采用悬挂式弧形模板（见137页图6—36）。施工时，先立端部模板，再立弧形模板桁架，随着混凝土浇筑，逐渐从中间向两旁安装悬吊式模板。对于边墙而言，直墙模板比较简单，不必多说。边拱和顶拱一般用装配式桁架模板和移动式模板。用装配式桁架模板（见37页图6—37），通常在洞外组装好桁架，运到洞内，安装就位以后，再安设面板。移动式模板在隧洞的衬砌中应用广泛，有钢模台车和木模台车之分。台车由台架和可动模板两个主要部分组成。车架下面有四个轮子，可以沿着轨道移动，车架上装有两个垂直千斤顶，四个水平千斤顶，还有调节螺杆，千斤顶的作用是将模板顶起或者放下，螺杆的作用是当轨道铺设不良时，借以将模板轴线与隧洞轴线调整吻合，这样就可以保证立模的准确性，并且便于拆模和台车的移动。（见137页图6—38）（2）混凝土浇筑：1）混凝土拌和站设置：隧洞衬砌一般采用单独拌和站供应混凝土。当衬砌工作面离比较近，或者有支洞相通，拌和站一般设在隧洞口或者支洞口，把拌好的混凝土运入洞内；当衬砌工作面离洞口比较远时，隧洞断面又足够大时，为避免长途运输造成混凝土离析，拌和机可以设在洞内，并且随着工作面的前进而移动位置。2）混凝土运输：混凝土的运输多用手推车和斗车。3）拱顶衬砌浇筑：浇筑拱顶时，混凝土在模板顶部留几个窗口进料，顺着隧洞轴线方向倒退浇筑。浇到与第一个窗口齐平时，封闭这个窗口，再从相邻的窗口进料。如此边浇边退边封闭窗口，直至浇完为止。4）衬砌封拱：如果浇筑段两端的相邻段都已经浇好，就不能从侧面进料，而只能在最后一个窗口封拱了。封拱是隧洞衬砌的最后一件工作，一般用千斤顶封拱盒进行封拱（见138页图6—39）这时，施工人员在最后一个窗口把能浇筑的部分尽量浇好，然后从窗口退出，在窗口四周立上模框，把窗口浇成方形洞口。待混凝土达到一定强度后，拆掉模框，将洞口凿毛，装上封拱盒，将混凝土从封拱盒一侧的活动门装入，再用千斤顶把可动封拱板升高，将盒内的混凝土压入封拱处，分二、三次将小口封好。5）泵浇混凝土衬砌：用混凝土泵浇筑边墙和拱顶是很有效的方法。既可以解决在狭窄隧洞内的运输问题，又可以提高混凝土的浇筑质量。（见38页图6—40、6— 41）封拱时，在导管的末端接上铅直尾管（也叫冲天尾管），伸入仓内，。铅直尾管的数目要视仓面的大小和混凝土的扩散半径（约3米左右）而定。导管的出口与岩面间的距离越近越好，但是，应保证压出的混凝土能自流扩散，一般采用20厘米左右。封拱时，为了排除仓内空气和检查顶拱的填满程度，可以在仓内最高的地方设置通气管。为了便于工人入仓进行工作，在仓的中央部位设置进人孔。利用通气孔和进人孔进行封拱的步骤是：A）当混凝土浇到拱顶仓面时，撤出各种器材，留在仓内的工人，将两端混凝土尽量填高，做成斜坡，当混凝土浇到进人孔处时，留在仓内的工人，应立即撤出，并封闭进人孔，同时增大混凝土的坍落度（达14—16厘米），增大混凝土泵的压送速度，要保证浇筑不能间断。B）当两个通气管开始漏浆，或者压入的混凝土数量已经超过预计方数，就说明拱顶已经填满。C）仓内浇满混凝土以后，一面停止压入混凝土，一面把铅直管上包住预留孔眼的铁箍去掉，在孔眼中插入钢筋，防止混凝土下落，然后再拆除导管。D）等顶拱拆除以后，露在外面的尾管用氧气割除，并用灰浆抹平。六.喷锚支护技术：（一）喷锚支护技术概述：1.基本概念：这是利用钢筋作为锚杆，并联合喷射混凝土或者沙浆，来保护和加固围岩的一种技术措施。2.基本作用：1）锚杆的作用：一是利用锚杆把不稳定的岩块固定在完整的岩体上，二是在水平层状岩石中把数层岩层串联成一个组合岩梁，三是通过锚杆的固结加固，使岩层形成一定厚度的承载岩拱。这三种作用是相辅相成的。2）喷混凝土的作用：一是使混凝土与围岩紧密粘结，并充填凹穴裂隙，以阻止岩层松动，二是密封岩面，防止岩层风化破坏，这样可以充分利用岩层的自承作用，使混凝土与围岩组成共同作用的承载结构。3.主要优点：与传统的现浇混凝土衬砌比较，可以减薄衬砌厚度1/2—1/3，节省岩石开挖和出渣量15—25%，提高支护速度2—4倍，节省劳动力50%，节省全部模板，节省混凝土50%以上，降低支护成本40—50%。4.喷锚支护的基本类型：1）锚杆支护：在临时支护中，一般采用楔缝式金属锚杆，永久性支护多采用沙浆锚杆；2）喷混凝土支护：直接单纯向岩面喷射混凝土或者沙浆： 1）沙浆锚杆与喷混凝土联合支护：在围岩的稳定性比较差的岩层中采用；2）沙浆锚杆钢筋网与喷混凝土联合支护：一般用于破碎带的支护，或者非常软弱的岩体的支护。下面介绍锚杆支护技术和喷混凝土支护技术。（一）锚杆支护：1.锚固方式：在隧洞中常用锚固方式有楔缝式和胀圈式（见139页图6—42），这两种形式都属于机械性锚固。还有普通沙浆锚杆，楔缝式注浆锚杆等沙浆锚杆，所有沙浆锚杆都属于胶结型锚杆。2.楔缝式锚杆施工：这是隧洞中使用最多的一种锚固方式。因其制造方便，一般的工地均可以加工。楔缝锚杆由楔块、锚栓、垫板、螺母四个主要部分组成，。这种锚杆由于安装时，需要冲击，锚杆直径比较大，一般25毫米左右。安装时，先按设计孔位钻孔，浆将楔块稍许插入锚栓头部的楔缝内，然后把带有楔块的锚杆插入钻孔，使楔块与孔底接触，接着用铁锤或者风镐对锚杆冲击，使楔块插入缝内，迫使锚头张开，使之挤压孔壁岩石。由于摩擦和嵌固作用，锚头便被锚固在钻孔底部。最后，套上垫板，拧紧螺母，锚栓内便形成了预应力，将附近岩层缝合并加固。3.胀圈式锚杆施工：胀圈式锚杆的锚头部分，由胀圈和锥形螺母组成。安装时，先将锥形螺母插入胀圈内，并连同胀圈套在锚栓前端的螺杆上（螺杆前端有突头），稍加旋转，然后将锚栓连同锚头插入钻孔，直插入到孔底为止。接着用扳手在孔口处旋转锚栓，使锥形螺母（因胀圈撑在孔壁上，螺母卡在胀圈上，都不能转动）逐渐向下移动，并把胀圈撑开，使之挤压和嵌入孔壁岩面。由于安装不需要冲击，因此，锚杆梢细，直径一般为16—19毫米。4.沙浆锚杆施工：沙浆锚杆的制作、施工比较方便，成本也低，它大量用于侧墙上，在起拱部位因锚杆孔灌浆不易密实，影响锚固效果，不宜大量采用。沙浆锚固施工有两种方法，一是先灌后锚的方法，二是先锚后灌法。1）先灌后锚法：它的施工工序是：钻孔、钻孔清洗、压注沙浆，安设锚杆。压注沙浆一般用风动锚孔灌浆机（见139页图6—43）进行。灌浆时，先将沙浆装入罐内，打开进气阀，使压缩空气进入罐内，沙浆即沿管道进入孔内。然后将锚杆慢慢插到孔底，并在孔口楔紧，等沙浆凝固后再拆除楔块。2）先锚后灌法：该法适用于楔缝式锚杆。它是先将锚杆插入钻孔内，然后用真空压力法注浆（见139页图6— 44）。注浆时，先启动真空泵，通过端部的抽气管抽气，然后由灰浆泵将沙浆压入孔内，一边抽气，一边压浆，沙浆注满以后，停止灰浆泵，而真空泵继续工作几分钟，以保证注浆质量。1.锚杆孔的施工：（补充）喷锚支护，在钻孔和安装方面，钻孔的好坏，冲击（特别是对楔缝式锚杆）是否适度，往往是控制因素。要求，钻孔方向要与岩石的节理、层理成一定的角度。钻孔本身要顺直，钻孔的直径要严格控制。一般用直径25毫米的锚杆，钻孔最好用直径33—34毫米的十字形合金钻头钻孔。为了保证锚固质量，尽量不用水冲洗钻孔，或者用水冲洗后，再用扫眼器浆孔内的水吹干。钻孔岩石的质量要好，这一点可以通过打眼的声音来判断，（声音清脆的石质好，声音沉闷的石质差）也可以通过打孔流出的岩泥的颜色来判断（灰白色的石质好，黄褐色的石质差）。2.锚杆的布设：（补充）（1）锚杆的质量要求：锚杆的加工和安装对于锚固力影响最大。因此要求，锚杆本身必须完整无缺损，楔缝必须平整，位置在锚杆的中心截面上，锚杆长度要大于孔深6—10厘米，并做除锈、除污，或者防锈处理。安装打击锚栓时，为了避免将锚杆尾部的螺纹打坏，一般采用冲击套管，装在锚杆尾部，冲击完毕，即可套上垫板，拧紧螺母。（2）锚杆的参数确定：锚杆参数可分为两类，一是锚杆本身的，如长度、类型、直径；二是安装方面的，如锚固形式、间距、布设方向等。1）长度：根据岩石性质和洞径大小选定。对于坚硬均匀的岩石，锚杆的作用仅在于防止岩石的剥落，因此锚杆长1米就够了，这种情况下，锚杆一般与钢筋或者钢筋网联合使用，目的是防止掉块。对于软弱的岩石，锚杆主要用来控制岩石的变形，起积极的支护作用，因此锚杆的长度通常取洞宽的1/2—1/3，圆形断面一般取隧洞的半径。对于层状岩石，锚杆作用与上述不尽相同，其长度要看岩石的强度。坚硬的层状岩石，锚杆的作用是将单个的薄岩层与深部的厚实岩层锚固在一起。锚杆长度要根据厚实岩层的深度而定。实际上一般在1.5米以上，或者洞径的1/2—1/3以上。假设第一层厚实岩层（厚度在1米以上）对于岩体内的深度超过洞宽和洞径的1/3，即使锚杆长度加长到等于这一深度，一般作用也不大。对于软弱的层状岩石，锚杆不是唯一的支护手段。2）锚杆类型：对容易变形的岩石，采用延伸性好的钢制锚杆是有利的。在对导洞进行锚杆支护以后，还要再进行扩大开挖的，由于锚杆妨碍导洞的扩大，需要采用强度差一些的锚杆，如木锚杆、竹锚杆等。3）锚杆布置：锚杆密度 的确定，必须考虑被支护围岩的岩性和力学特征，和裂缝数量。如果裂缝数量不多，而且裂缝间距再1米以上，则锚杆间距不许小于岩石间的节理间距，锚杆长度等于或大于节理间距。锚杆密度关系到围岩的加固，在某些情况下，要达到没平方米一根。1）锚杆直径：通常根据制度和密度选定。在坚实岩石的情况下，如果施工设备条件许可，锚杆直径可以增大，其布置密度可以相应减小。2）布设方向：锚杆布置的方向必须与节理面以及所遇到的其它中断破裂情况相适应。一般情况，锚杆可以采取径向布置。（一）喷混凝土支护：1.基本概念：简单的说，利用喷混凝土对隧洞进行衬砌的方法叫喷混凝土支护。具体讲，把石子、砂、水泥、速凝剂等材料，按照一定的比例混合后，装入喷射机中，用压缩空气将混合料压送到喷嘴处（干喷），再与水混合；也可以直接将拌和好的混凝土（湿喷）喷到隧洞表面，使之起到支护作用。这种方法是隧洞衬砌方法的重大革新，即可以作为临时支护，也可以作为永久性支护。2.主要优点：与其它衬砌比：（1）施工速度快，支护及时、安全；（2）衬砌质量好，强度高，密实度高，防水性能好；（3）省工，操作方便，衬砌工作量大大减少；（4）不用模板和支架，不需要回填灌浆，省料。3.对原材料的要求：（1）水泥：一般用普通硅酸盐水泥，它早期强度增长快，干硬收缩小。要求标号不低于425号。（2）砂子：沙子一般使用中砂、或者中、粗混合砂为好。细砂除了会影响混凝土强度、增加水泥用量以外，还会在喷射中（干喷）产生大量粉尘。（3）粗骨料：碎石、卵石均可以作为粗骨料，石料最大粒径应控制在输料管内径的1/2，碎石最大粒径一般控制15—20毫米，以减少回弹，并保证输料管不被堵塞。（4）水：与一般混凝土用水要求相同，只要是不含酸、碱的侵蚀性水即可使用。（5）速凝剂：速凝剂种类很多，使用量一般为水泥用量的2—4%，要求初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于10分钟。使用速凝剂的目的在于使喷射的混凝土速凝、快硬、防止坍落，减少回弹损失，并且可以适当增加每次的喷洒厚度，减短间歇时间。 （1）配合比：在多数情况下，沙子含量不宜少于石子含量，主要是为了减少回弹损失。但是，沙子过多会增加水泥用量，降低混凝土强度，增加收缩量。一般情况下，水泥于砂石的重量比为1：4—1：5，砂率为50—60%，水灰比0.4—0.5。注意：（补充）水灰比是影响混凝土的物理力学性能的重要因素，太小，粉尘大，料流分散，回弹量大，在喷射层上会产生干斑、砂窝现象，影响混凝土的密实性。太大，会影响混凝土的强度，可能造成喷射层的流淌、滑移，甚至大片坍落。所以，喷射混凝土的水灰比允许变化的幅度很小，0.4—0.5是通常采用值。1.混凝土喷射施工工艺：（1）工艺布置：（补充）当隧洞断面较小或者隧洞较短时，混凝土搅拌机一般布置在洞外，用斗车运送进洞，这样有利于减少洞内的粉尘。当隧洞断面较大时，可以将搅拌机放在专用的工作台上，出料口直接布置于喷射机上方，也可以将搅拌机放在平地上，用皮带机上料。（2）施工准备：（补充）喷混凝土施工一般应做好以下准备工作：1）分段：一般分段施工，每段长4—6或者6—10米。2）搭设喷射作业抬：最好制造两个移动式喷射台，使锚杆布设、挂网、绑扎钢筋和喷混凝土按流水线进行作业。3）检查开挖断面：看有无欠挖，以保证设计的净空和支护的最小设计厚度。4）检查预埋件：检查种类、位置、数量是否符合设计要求。5）撬除险石：对已断裂的石块要撬除，以保证施工安全。6）防渗排水布置：若有深水的地方，应作排、堵、或者排堵结合处理。7）冲洗凿毛：岩面的洁净和粗糙程度对喷混凝土和围岩之间的粘结影响极大，因此，在喷射前，必须用高压风、高压水，认真冲洗岩面裂隙中的尘污、浮石等。遇到大面积的层理裂隙面时，应进行凿毛。实践证明，用风钻打成浅而密的小孔（深5—8厘米，间距20—30厘米）效果比较好，也有的用人工凿毛或者打短锚杆。8）钢筋布置：绑扎钢筋网并除锈，绑扎控制钢筋网或者埋设控制混凝土厚度的标桩。（3）喷射风压：喷混凝土时，风压过大，回弹量大，粉尘多，水泥耗量多，风压过小，喷射速度低，混凝土不易密实。一般正常作业时喷射机工作室内的风压为2×105Pa左右。（4）喷射水压：为保证混合料充分润湿均匀，喷头处的水压必须大于该处的风压。（5）喷射方向： 喷头与受喷面最好垂直，若不能垂直，偏角一般控制在20度以内，以减少回弹量。（1）喷射距离：喷距过大过小都会增加回弹量，最佳为1米左右。（2）喷射分层：当喷射混凝土的设计厚度大于10厘米时，一般要分层喷射。若掺有速凝剂时，拱顶一次喷射厚度可达5—7厘米，边拱厚度可到7—10厘米。（3）分层间歇时间：它与水泥品种、速凝剂型号、速凝剂掺量、施工温度等因素有关。一般情况下，第二次喷射要待第一次喷射的混凝土具有一定强度后再喷。例如（实验资料）对普通硅酸盐水泥，施工温度15—20度，不掺速凝剂，需间隔8小时；若残.5—4%红星一型速凝剂，间隔15—30分钟即可再喷。（4）喷射顺序：喷射时，一般是先墙后拱，自下而上进行。要使喷射体在壁面上呈螺旋形划圈，划圈直径约30厘米，并以每次套半圈地前进。（10）喷后养护：喷层终凝2小时后，开始洒水养护。洒水次数以能保持混凝土表面充分湿润为宜，养护时间一般不少于14天。课后思考题：1.土坝填筑前为什么要对坝基进行开挖处理？2.土坝料场的规划应从哪些方面进行？3.土料施工中各种机械配置有什么基本关联？4.挖掘机的装车斗数m值过大或者过小分别说明什么问题？5.土坝坝面作业一般包括哪些环节？6.简述土坝填筑施工的基本要求。7.土坝反滤层施工过程中应注意检查哪些内容？8.土坝坝面施工质量检查与控制的基本内容有哪些？9.砌石工程的石料砌筑一般有哪些步骤？10.石料砌筑的综合要求是什么？11.为确保浆砌石工程的质量施工中应注意控制哪些问题？12.水闸软基处理常用哪些方法，简述各自的基本做法和作用。13.安排混凝土水闸闸室施工顺序时，一般应考虑什么原则？14.简述混凝土闸墩施工时立模的基本方法。15.隧洞施工的基本工序包括哪些内容？16.隧洞钻爆设计任务有哪些？17.隧洞爆破开挖的循环作业一般包括哪些内容？18.隧洞衬砌的作用是什么？19.什么叫喷锚支护技术？20.隧洞锚杆支护中，锚杆的设计参数有哪些？'