水利水电工程主体工程施工水利水电工程主体工程施工2F313000 水利水电工程主体工程施工2F313010 土石方开挖工程2F313011 掌握土方开挖技术一、土的工程分类水利水电工程施工中常用土的工程分类，依开挖方法、开挖难易程度等，土分 4 类。开挖方法上，用铁锹或略加脚踩开挖的土为 类；用铁锹，且需用脚踩开挖的土为类；用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖的土为类；用镐、三齿耙等开挖的土为类。见下表。土的等级 土的名称 自然湿密度 （kgm3）外观及其组成特性开挖工具I砂土、种植土16501750疏松、黏着力差或易进水，略有黏性用铁锹或略加脚踩开挖 壤土、淤泥、含根种植土17501850开挖时能成块，并易打碎 用铁锨，需用脚踩开挖 黏土、干燥黄土、干淤泥、含少量碎石的黏土18001950黏手、看不见砂粒，或干硬用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖 坚硬黏土、砾质黏土、含卵石黏土19002100结构坚硬，分裂后成块状，或含黏粒、砾石较多 用镐、三齿耙等开挖二、开挖方式开挖方式包括自上而下开挖、上下结合开挖、先河槽后岸坡开挖和分期分段开挖等。三、开挖方法土方开挖的方法主要有机械开挖、人工开挖等。（一）机械开挖机械开挖施工常用的机械有挖掘机、推土机、铲运机和装载机等。1.挖掘机（1）单斗挖掘机单斗挖掘机由工作装置、行驶装置和动力装置组成。按工作装置不同有正铲、反铲、索铲和抓铲等。行驶装置有履带式、轮胎式两种。动力装置可分为：内燃机拖动、电力拖动和复合拖动等。按操纵方式不同，单斗挖掘机可分为机械式（钢索）和液压操纵两种。1）挖掘机。正铲挖掘机是土方开挖中常用的一种机械。它具有稳定性好、挖掘力大、生产率高等优点。适用于类土及爆破石渣的挖掘。正铲挖掘机的挖土特点是：向前向上，强制切土，主要挖掘停机面以上的掌子。按其与运输工具相对停留位置的不同，有侧向开挖和正向开挖两种方式（图 2F313011-1） ，采用侧向开挖时，挖掘机回转角度小，生产效率高。2）反铲挖掘机。适用于类土。反铲挖土特点是：向后向下，强制切土。主要挖掘停机面以下的掌子，多用于开挖深度不大的基槽和水下石渣。其开挖方式分沟端开挖和沟测开挖两种。3）索铲挖掘机。索铲挖掘机适宜于开挖停机面以下的掌子，其斗容量较大，多用于开挖深度较大的基槽，沟渠和水下土石。4）抓铲挖掘机。抓铲挖掘机可以挖掘停机面以上及以下的掌子。水利水电工程中常用于开挖土质比较松软（类土） 、施工面狭窄而深的集水井、深井及挖掘深水中的物料，其挖掘深度可达 30m以上。（2）多斗挖掘机多斗挖掘机是一种连续工作的挖掘机械，从构造上可以分为链斗式和斗轮式两种。2.推土机它可以独立完成推土、运土及卸土三种作业。在水利水电工程中，它主要用于平整场地，开挖基坑，推平填方及压实，堆积土石料及回填沟槽等作业，宜用于 l00m 以内运距、 类土的挖运，但挖深不宜大于 1.52.Om，填高不宜大于 23m。3.铲运机铲运机是一种能综合完成铲土、装土、运土、卸土并能控制填土厚度等工序的土方工程机械。其斗容量从几立方米到几十立方米，适用于级土，经济运距为 l0O500m 之间的铲运作业。水利工程中多用于平整场地、开采土料、修筑渠道和路基等。4.装载机装载机是装载松散物料的工程机械。它不仅可以对堆积的松散物料进行装、运、卸作业和短距离的运土。也可对岩石、硬土进行轻度挖掘和推土作业，还可以进行清理，刮平场地，起重、牵引等作业。配备相应的工作装置后又可完成松土，进行圆木、管状物料的挟持和装卸工作。工作效率高，用途广泛。装载机按行走装置分为轮式和履带式两种。我国轮式装载机发展很快，应用广泛。按卸载方式可分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式四种，前卸式结构简单，应用最广。按额定载重量可分为小型（10t）四种。（二）人工开挖在不具备采用机械开挖的条件下或在机械设备不足的情况下，一般采用人工开挖。 处于河床或地下水位以下的建筑物基础开挖，应特别注意做好排水工作。在安排施工程序时，应先挖出排水沟，然后再分层下挖。临近设计高程时，应留出 0.20.3m 的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予以挖除。对于呈线状布置的工程（如溢洪道、渠道）益采用分段施工的平行流水作业组织方式进行开挖。四、土方开挖的一般技术要求1.合理布置开挖工作面和出土路线。确定开挖分层、分段，以便充分发挥人力、设备的生产能力，使开挖效率达到最优。2.合理选择和布置出土地点和弃土地点。做好挖填方平衡，使得开挖出来的土方尽量用来作为填方土料。3.开挖边坡，要防止塌滑，保证开挖安全。4.地下水位以下土方的开挖，应根据施工方法的要求，切实做好排水工作。五、渠道开挖渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖等。选择开挖方法取决于技术条件、土壤种类、渠道纵横断面尺寸、地下水位等因素。渠道开挖的土方多堆在渠道两侧用做渠堤。（一）人工开挖在干地上开挖渠道应自中心向外，分层下挖，边坡处可按边坡比挖成台阶状，待挖至设计深度时，再进行削坡。必须弃土时，做到近挖远倒，远挖近倒，先平后高。受地下水影响的渠道应设排水沟，开挖方式有一次到底法和分层下挖法（图 2F313011-3） 。（二）机械开挖机械开挖主要有推土机开挖和铲运机开挖。推土机开挖渠道：采用推土机开挖渠道，其开挖深度不宜超过1.52.0m，填筑堤顶高度不宜超过 23m，其坡度不宜陡于 1：2。施工中，推土机还可平整渠底，清除植土层，修整边坡，压实渠堤等。铲运机开挖渠道：半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土时，采用铲运机开挖最为有利。需要在纵向调配土方渠道，如运距不远也可用铲运机开挖。铲运机开挖渠道的开行方式有：环形开行和“8”字形开行。当渠道开挖宽度大于铲土长度，而填土或弃土宽度又大于卸土长度，可采用横向环形开行。反之，则采用纵向环形开行，铲土和填土位置可逐渐错动，以完成所需断面。当工作前线较长，填挖高差较大时，则应采用“8”字形开行。遇到岩石渠段时，施工作业可采用钻孔爆破配合挖掘机、装载机及自卸汽车进行。2F313012 掌握石方开挖技术一、岩石的分类（一）按形成条件分类岩石由于形成条件不同，分为火成岩（岩浆岩） 、水成岩（沉积岩）及变质岩三大类。1.火成岩。火成岩又称岩浆岩，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石。火成岩主要包括花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等。2.水成岩主要包括石灰岩和砂岩。3.变质岩主要有片麻岩、大理岩和石英岩。（二）岩石的分级岩石根据坚固系数的大小分级，前 10 级（）的坚固系数在 1.520 之间，除级的坚固系数在 1.52.0 之间外，其余以2 为级差。坚固系数在 2025 之间，为级；坚固系数在 25 以上，为级。二、石方开挖方法石方开挖包括露天石方开挖和地下工程开挖。（一）露天石方开挖1.露天石方开挖的方法（1）石方开挖普遍采用钻孔爆破松动、挖掘机或装载机配自卸汽车出渣的开挖方法。（2）常用的爆破方法有浅孔爆破法、深孔爆破法、洞室爆破法、预裂爆破法等。（3）爆破法开挖石方的基本工序是钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。2.露天石方（岩基）爆破开挖的技术要求（1）岩基上部除结构要求外均应按梯段爆破方式开挖，在邻近建基面预留保护层，保护层按要求进行开挖。（2）采用减震爆破技术，以确保基岩完整，确保开挖边坡稳定，保证开挖形状符合设计要求。（3）对爆破进行有效控制，防止损害邻近建筑物和已浇混凝土或已完工的灌浆地段；保护施工现场机械设备和人员安全。（4）力求爆后块度均匀、爆堆集中，以满足挖装要求，提高挖装效率。（二）地下工程开挖方法地下工程主要采用钻孔爆破方法进行开挖，使用机械开挖则有掘进机开挖法、盾构法和顶管法（顶进法）三、爆破技术（一）浅孔爆破法1.孔径小于 75mm、深度小于 5m 的钻孔爆破称为浅孔爆破。2.便于控制开挖面的形状和规格。3.水利水电建设中，浅孔爆破广泛用于基坑、渠道、隧洞的开挖和采石场作业等。4.合理布置炮孔是提高爆破效率的关键，布置时应注意以下原则：（1）炮孔方向最好不和最小抵抗线方向重合，因为炮孔堵塞物弱于岩石，爆炸产生的气体容易从这里冲出，致使爆破效果大为降低。（2）要充分利用有利地形，尽量利用和创造自由面，减小爆破阻力，以提高爆破效率。（3）根据岩石的层面、节理、裂隙等情况进行布孔，一般应将炮孔与层面、节理等垂直或斜交；但当裂隙较宽时，不要穿过，以免漏气。（4）当布置有几排炮孔时，应交错布置成梅花形，第一排先爆，然后第二排等等依次爆破，这样可以提高爆破效果。5.浅孔爆破法常采用阶梯开挖法。（二）深孔爆破法1.孔径大于 75mm、孔深大于 5m 的钻孔爆破称为深孔爆破。爆后有一定数量的大块石产生，往往需要二次爆破。深孔爆破法一般适用于级岩石。2.深孔爆破法是大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。与浅孔爆破法比较，其单位体积岩石所需的钻孔工作量较小，单位耗药量低，劳动生产率高，并可简化起爆操作过程及劳动组织。3.深孔爆破法在大多数情况下均采用垂直钻孔。4.深孔爆破的主要参数有：梯段高度 H、底盘抵抗线 p、炮孔间距 a 和排距 b、超钻深度 h、钻孔深度 L、堵塞长度 L2 及单孔装药量 Q 等。5.提高深孔爆破的质量，可采用多排孔微差爆破和挤压爆破，还可通过合理的装药结构和采用倾斜孔爆破等措施来实现。（三）洞室爆破2F313020 地基与基础工程2F313021 掌握地基开挖与清理一、土坝地基的开挖与清理（一）土基开挖与清理注意点：1.开挖的岸坡应大致平顺，不应成台阶状、反坡或突然变坡，岸坡上缓下陡时，变坡角应小于 20 度，岸坡不宜陡于 1：1.5。2.应留有 2030cm 的保护层，待填土前进行人工开挖。3.坝体断面范围内的低强度、高压缩性软土及地震时易液化的土层应清除或处理。（二）岩基开挖与清理岩石岸坡一般不陡于 1：0.5。二、混凝土坝地基的开挖与清理高坝应挖至新鲜或微风化基岩；中坝宜挖至微风化或弱风化基岩。开挖过程中的注意事项包括：（1）坝段的基础面上下游高差不宜过大，并尽可能开挖成大台阶状。（2）两岸岸坡坝段基岩面，尽量开挖成有足够宽度的台阶状，以确保向上游倾斜；若基岩面高差过大或向下游倾斜，宜开挖成大台阶状，保持坝体的侧向稳定。（3）开挖至距利用基岩面 0.51.0m 时，应采用手风钻钻孔，小药量爆破，以免造成基岩产生或增大裂隙。（4）遇到易风化的页岩、黏土岩时，应留有 0.20.3m 的保护层，待浇筑混凝土前再挖除。2F313022 熟悉地基处理技术一、地基处理的基本方法（一）灌浆按目的分为：固结灌浆改善岩基的力学性能，减少基础变形和不均匀沉陷。灌浆面积大、深度较浅、压力较小。帷幕灌浆形成一道防渗帷幕，截断基础渗流，降低扬压力。灌浆深度较深、压力较大。接触灌浆加强建筑物和岩基之间的结合能力。化学灌浆能灌入微细裂缝。二、不同地基处理的适用方法1.岩基处理适用方法有灌浆、局部开挖回填等。2.砂砾石地基处理的适用方法有开挖、防渗墙、帷幕灌浆、设水平铺盖等。3.软土地基处理的适用方法有开挖、桩基础、置换法、排水法，挤实法等。2F313023 了解灌浆技术一、灌浆材料灌浆材料可分为两大类，一类是用固体颗粒的灌浆材料（如水泥、粘土或膨润土、砂等）制成的浆液；另一类是用化学灌浆材料（如硅酸盐、环氧树脂、聚氨酯、丙凝等）制成的浆液。水利水电工程中大量常用的浆液主要有水泥浆、水泥黏土浆、黏土浆、水泥黏土砂浆等。二、灌浆方式1.按浆液的灌注流动方式，分为纯压式和循环式。（1）纯压式是一次把浆液压入钻孔中，扩散到地基缝隙中，灌注过程中，浆液单向从灌浆机向钻孔流动的一种灌浆方式。（2）循环式是灌浆时浆液进入钻孔，一部分被压入地基缝隙中，另一部分由回浆管路返回拌浆筒中的一种灌浆方式。2.按灌浆孔中灌浆程序，分为一次灌浆和分段灌浆。三、灌浆工艺与技术要求（一）固结灌浆1.灌浆工艺2.主要技术要求（1）固结灌浆孔应按分序加密，浆液应按先稀后浓的原则进行。（2）固结灌浆压