土石方開挖

土石方開挖

土石方開挖是將土和岩石進行鬆動、破碎、挖掘並運出的工程。土石方開挖施工,包括鬆動、破碎、挖裝、運輸出渣等工序。

土石方開挖

正文

將土和岩石進行鬆動、 破碎、 挖掘並運出的工程。按岩土性質,土石方開挖分土方開挖和石方開挖。按施工環境是露天、地下或水下,分為明挖、洞挖和水下開挖。在水利工程中,土石方開挖廣泛套用於場地平整和削坡,水工建築物水閘溢洪道水電站廠房泵站建築物等)地基開挖,地下洞室(水工隧洞、地下廠房、各類平洞、豎井和斜井)開挖,河道、渠道港口開挖及疏浚,填築材料、建築石料及混凝土骨料開採,圍堰等臨時建築物或砌石、混凝土結構物的拆除等。
開挖方式 土石方開挖是工程初期以至施工過程中的關鍵工序。在施工前,需根據工程規模和特性,地形、地質、水文、氣象等自然條件,施工導流方式和工程進度要求,施工條件以及可能採用的施工方法等,研究選定開挖方式。明挖有全面開挖、分部位開挖、分層開挖和分段開挖等。全面開挖適用於開挖深度淺、範圍小的工程項目。開挖範圍較大時,需採用分部位開挖。如開挖深度較大,則採用分層開挖,對於石方開挖常結合深孔梯段爆破(見深孔爆破)按梯段分層。分段開挖則適用於長度較大的渠道、溢洪道等工程。對於洞挖,則有全斷面掘進、分部開挖和導洞法等開挖方式。

土石方開挖土石方開挖
施工方法 土石方開挖施工,包括鬆動、破碎、挖裝、運輸出渣等工序。石方開挖,除鬆軟岩石可用鬆土器以鑿裂法開挖外,一般需以爆破的方法進行鬆動、破碎。人工和半機械化開挖,使用鍬鎬、 風鎬、 風鑽等簡單工具,配合挑抬或者簡易小型的運輸工具進行作業,適用於小型水利工程。有些灌溉排水溝渠的施工直接使用開溝機,可以一次成形。大中型水利工程的土石方開挖,多用機械施工。①明挖。除使用各類鑿岩、鑽孔機械鑽孔,進行爆破作業外,主要使用:挖掘機械,如各種單斗挖掘機(見圖)或多斗挖掘機;鏟運機械,如推土機、鏟運機和裝載機;有軌運輸機械,如機車牽引礦車;無軌運輸機械,如自卸汽車等。根據不同條件,採用各種配合方式,進行挖、裝、 運、 卸等各項作業。要根據工程規模、施工條件,合理選用適宜的施工機械和相應的施工方法,特別要注意機械設備的配套協調,避免存在薄弱環節。在特定條件下,可採用水力開挖的方法開挖土方;也有採用爆破開挖的方法,即用拋擲爆破或揚棄爆破技術,不僅將土石破碎,並全部或部分地將其拋棄到設計邊界以外。②洞挖。一般常用鑽孔爆破法掘進,用機械進行挖裝、運卸作業;也可採用全斷面隧洞掘進機開挖隧洞;在土質或鬆軟岩層中可用盾構法施工(見隧洞開挖地下廠房開挖)。③水下開挖。可以採用索鏟、抓鬥等陸上開挖機械,但通常多使用各式挖泥船,配合拖輪、駁船等水上運輸設備進行聯合作業(見疏浚)。
施工方案的編制 在滿足設計要求、工程質量、施工安全和工期要求等條件下,通過技術經濟比較,進行施工方案的最佳化選擇。編制施工方案時,一般應考慮:①開挖方式和施工方法能滿足開挖進度要求,與施工導流和混凝土澆築等前後工序相銜接,並滿足防洪和渡汛要求。②根據水文、季節和施工條件,合理安排施工順序,快速施工,均衡生產。③根據開挖工程規模、土石特性、工作條件、施工方法,選擇適用的施工機械設備,挖、裝、運、卸各項設備要合理配套。④因地制宜,安排好交通運輸路線和施工總平面布置,以及風、 水、 電等系統。⑤搞好土石方平衡調配,注意安排挖采結合、棄填結合,避免重複倒運。棄渣、棄土場地儘量少占農田,並儘可能造地還田。棄渣要避免侵占河道,避免阻礙行洪或抬高電站尾水位影響發電效益。⑥做好施工排水措施,將妨礙施工作業和工程質量的雨水、地表水、地下水和施工廢水排至場地以外,為工程創造良好的施工條件。⑦按設計和施工技術規範的要求,保證施工質量。對施工中可能遇到的問題,如流砂現象邊坡穩定、隧洞塌方等,要進行技術分析,提出解決的措施。⑧注意施工安全,按照安全、防火、環境保護、工業衛生等方面規程的規定,制定施工安全技術措施。
隨著水利工程建設規模的日益發展,世界上一些大型工程的土石方開挖量常達到數千萬立方米,甚至超過億立方米,如巴基斯坦塔貝拉土石壩(壩體填築量達1.2億m3)和中國葛洲壩水利樞紐土石方開挖量均超過 1億m3;巴西伊泰普水電站工程,土石方開挖量達6010萬m3。因此一些已開發國家土石方施工機械化水平日益向大型、高效方面發展,主要特點是:①發展大容量、大功率、高效率的土石方施工機械,如10m3以上的挖掘機,100t級以上的自卸汽車;②各工序所採用的機械配套成龍,容量、效率互相配合;③廣泛套用液壓技術;④採用電子技術和新材料,廣泛套用自動控制技術;⑤既注意發展一機多用的多功能機械,又注意發展專用機械;⑥注意施工機械的維修和保養。
參考書目
 U.蘭格福斯、B.基爾斯特略著,《岩石爆破現代技術》翻譯組譯:《岩石爆破現代技術》,第3版,冶金工業出版社,北京,1983。(U.Langefors and B.Kihlstr╂m,The Modern Technique of Rock Blasting, Almqvist & Wiksell,Stockholm,1963.)

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