一级建造师考试-水利水电工程管理与实务(12)

1F414002　土石方平衡调配原则

水利水电工程施工，一般有土石方开挖料和土石方填筑料，以及其他用料，如开挖料作混凝土骨料等。在开挖的土石料中，一般有废料，还可能有剩余料等，因此要设置堆料场和弃料场。开挖的土石料的利用和弃置，不仅有数量的平衡(即空间位置上的平衡)要求，还有时间的平衡要求，同时还要考虑质量和经济效益等。

一、土石方平衡调配的方法

土石方平衡调配是否合理的主要判断指标是运输费用，费用花费最少的方案就是最好的调配方案。土石方调配可按线性规划进行。对于基坑和弃料场不太多时，可用简便的“西北角分配法”求解最优调配数值。

土石方调配需考虑许多因素，如围堰填筑时间、土石坝填筑时间和高程、厂前区管道施工工序、围堰拆除方法、弃渣场地(上游或下游)、运输条件(是否过河、架桥时间)等。

二、土石方平衡调配原则

土石方平衡调配的基本原则是在进行土石方调配时要做到料尽其用、时间匹配和容量适度。

(一)料尽其用

开挖的土石料可用来作堤坝的填料、混凝土骨料或平整场地的填料等。前两种利用质量要求较高，场地平整填料一般没有太多的质量要求。

(二)时间匹配

土石方开挖应与用料在时间上尽可能相匹配，以保证施工高峰用料。

(三)容量适度

堆料场和弃渣场的设置应容量适度，尽可能少占地。开挖区与弃渣场应合理匹配，以使运费最少。

堆料场。堆存原则是：易堆易取。防止水、污泥杂物混入料堆，致使堆存料质量降低。当有几种材料时应分场地堆存，如堆在一个场地，应尽量隔开，避免混杂。

土石方调配的结果对工程成本、工程进度，以及工区景观、工区水土流失、噪声污染、粉尘污染等环境因素有着显著的影响。

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　露天土石方开挖方法

一、土方开挖

土方开挖的开挖方式包括自上而下开挖、上下结合开挖、先岸坡后河槽开挖和分期分段开挖等。水利水电工程建设中，土方开挖的方法主要有机械开挖、人工开挖等。

(一)机械开挖

机械开挖的主要挖土机械有挖掘机、装载机和铲运机等。

1.挖掘机。挖掘机用斗状工作装置挖取土壤或其他物料，剥离土层，是土石方工程开挖的主要施工机械设备。从工作装置方面，挖掘机分为正铲、反铲、索铲和抓斗。

(1)正铲挖掘机是土石方开挖中最常用的机械，具有强力推力装置，能挖各种坚实土和破碎后的岩石，适用于开挖停机面以上的土石方，也可挖掘停机面以下不深的土方，但不能用于水下开挖。正铲挖掘机的开行方式和它的开挖工作面的布置主要决定于开挖和运输条件。正铲与运输工具配合时，其开挖工作面的布置有侧向挖掘与正向挖掘两种方式。

(2)反铲挖掘机的基本作业方式有沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲挖掘机每一作业循环包括挖掘、回转、卸料和返回等四个过程。

(3)索铲挖掘机又称拉铲挖掘机，主要用于开挖停机面以下的土料，适用于坑槽挖掘，也可水下掏掘土石料。

(4)抓斗挖掘机又称抓铲挖掘机，用钢绳牵拉，灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬土;可以装在简易机械上工作，使用方便。

抓斗挖掘机作业特点为：开挖直井或沉井土方;可装车或甩上;排水不良也能开挖;吊杆倾斜角度应在45°以上，距边坡应不小于2m。

2.装载机。装载机是应用较广泛的土石方施工机械，与挖掘机比较，它不仅能进行挖装作业，而且能进行集渣、装载、推运、平整、起重及牵引等工作，生产率较高，购置费用低。

3.推土机。推土机是工地上用得最多的一种机械。它能平整场地、边坡与道路，开挖基坑、骨料与浅沟渠，回填沟槽，以及推树拔根等。

推土机用于开挖与推运土料时，其运距以不超过60m为宜。

4.铲运机。铲运机是集开挖、运输和铺填三项工序于一身的设备，其施工简单、管理方便、费用低，适用于开挖有黏性的土壤。铲运机有拖式和自行式两类。它是一种铲土、运土、铺土和压实的综合机械，可用于铲除腐殖土，开采土料，修筑渠道与路基，以及软基的开挖等。

铲运机适用于挖方深度和填方高度均不大，开挖Ⅰ～Ⅱ级土(Ⅲ、IV级土需翻松)，运距不远(600～1500m)的情况。

铲运机是一种循环作业机械，由铲土、运土、卸土、回驶四个过程组成。它的开行方式有环形和“8”字形两种。当挖填方靠近(如修渠道和路基等)，且挖填方高差在1.5m以内时，常用环形开行，高差超过1.5m时，可采用“8”字形开行。

5.机械设备配套原则

各种开挖机械对土质的适应情况，可参考表1F414003，表中“√”表示适用，“○”表示可用，“×”表示不适用。

开挖机械对土质的适应情况 表1F414003

选择挖土和运输机械时，应考虑工程量的大小，此外，在选择土方开挖运输机械时，应尽可能选用容量大、数量少、型号规格单一的机械，便于管理和修配。

(二)闸坝基础人工开挖

临近设计高程时，应留出0.2～0.3m的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予挖除。

人工开挖闸坝基础可全面逐层下降，也可分区呈台阶状下挖，分区台阶状下挖方式有利于布置出土坡道，组织施工也较方便。

(a)全面逐层下挖;(b)分区台阶状下挖

二、石方开挖

在水电建设中，常需开挖大量石方，石方开挖普遍使用的方法是爆破开挖法。

爆破法开挖石方的基本工序有钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。

通常使用的爆破方法有浅孔爆破法、深孔爆破法、预裂爆破及洞室爆破法等，其中，前两种爆破方法一般多用延长药包，最后一种方法大多采用集中药包。