【正文】 料的物理力學(xué)性質(zhì)不同，在壓實(shí)過程中要求作用的外力也不同 。顆粒級配不均勻的砂礫料 ,較顆粒級配均勻的砂土容易壓實(shí)。與之相反 ,粘性土顆粒極細(xì) ,孔隙率大 ,壓縮性、膨脹性都大；但透水性弱 ,排水困難 ,壓縮過程緩慢 ,難以達(dá)到固結(jié)壓實(shí)。 由于顆粒粗 ,孔隙率相對粘性土為小 ,壓縮性、膨脹性都不大 。 對于非粘性土 ,由于土料的顆粒較粗 ,單位體積內(nèi)土粒表面面積比粘性土小得多 ,因此土粒表面束縛水的電分子力的影響也要小得多。 最優(yōu)含水量隨壓實(shí)功能增大而減小 （ 實(shí)驗(yàn)中以 不同擊實(shí)功能含水量 ω 與 干容重 γ d的關(guān)系曲線 錘擊次數(shù)的多少來表示壓實(shí)功能的大小 )。曲線表明 在一定的壓實(shí)功能的情況下，最大干容重對應(yīng)的含水量為 最優(yōu)含水量 。當(dāng)含水量逐步增大到某一臨界值時 ,干容重達(dá)到最大。 從被壓實(shí)的粘性土干容重與含水量的關(guān)系曲線圖可見如上特性。 ②而當(dāng)彈性水膜的厚度逐步增加到土料的抗剪能力趨近于零時 ,耗費(fèi) 最 小的壓實(shí)功能就能使土料達(dá)到最大的密實(shí)程度。壓實(shí)功能消耗很大 ,卻得不到較好的壓實(shí)效果。由于土粒失去了電分子力的控制作用而產(chǎn)生“ 滑跑 ” , 即產(chǎn)生 塑 流現(xiàn)象 。 水膜理論 ③ 當(dāng)土 料含水量越過最優(yōu)含水量時 ,土料逐漸飽和 ,隨著自由水的增多 ,束縛水的電分子力作用消失 ,土粒間的粘結(jié)力和摩擦力也逐步消失。而受束縛的 彈性 水膜具有抗剪性 ,構(gòu)成土粒間相互位移的阻力。而這個厚度范圍以內(nèi)的水 ,由于受土粒表面電分子力的束縛作用 ,故稱 束縛水 。當(dāng)水膜增加到某一厚度 ,它的抗剪性降低到零。這層水膜愈薄這種特性愈顯著。 該理詮認(rèn)為 土料中的水呈兩種狀態(tài) ： 一種是服從液體規(guī)律的 自由水 ,另一種是包裹在土粒表面的 彈性水膜 。所以土料的壓實(shí)的過程 ,就是外荷載作用下將組成土料的三相重新組合的過程。土料壓賣過程中 ,土壤顆粒和水是不會被壓縮的。所以土石壩填土的壓實(shí)不僅大大增強(qiáng)了防滲性能 ,而且由于自身穩(wěn)定性的增強(qiáng) ,可以加陡設(shè)計邊坡 ,節(jié)約工程投資 ,加快施工進(jìn)度 。土料的內(nèi)摩擦力、凝聚力以及土料的防滲性能都與土料的 密實(shí)度 密切相關(guān)，它們都是隨著填土密實(shí)度的增大而提高的。 二、土料壓實(shí)的基本理論 土石壩在外水壓力、地震力、自重、孔隙水壓力等內(nèi)外荷載的作用下 ,對填方的穩(wěn)定性和防滲性要求較高。對非粘性土料 ,為防止運(yùn)輸過程脫水過量 ,加水工作主要在壩面進(jìn)行。 通常刨毛深度 35cm。 壩面填土壓實(shí) 是按設(shè)計和試驗(yàn)確定的填土厚度 、 壓實(shí)機(jī)械重量 、 壓實(shí)遍數(shù) ， 在規(guī)定的土料含水量的情況下進(jìn)行的 。國內(nèi)不少工地采用 “ 算方上料、定點(diǎn)卸料、隨卸隨平、定機(jī)定人、鋪平把關(guān) ,插桿檢查”的措施 ,使平散工作做到控制有方，檢查及時。 按設(shè)計厚度鋪土平土 是保證壓實(shí)質(zhì)量的關(guān)鍵。汽車穿越反濾層進(jìn)入防滲體 , 容易將反濾料帶入防滲體內(nèi) ,造成防滲土料與反濾料混雜 ,影響壩體質(zhì)量。 鋪土 宜平行壩軸線進(jìn)行 ,鋪土厚度要勻 ,超徑不合格的土塊應(yīng)打碎 ,石塊、雜物應(yīng)剔除。另一條途徑是減少流水工序數(shù)目 m′, 合并某些工序 ,例如將鋪土、平土灑水、壓實(shí)和質(zhì)檢刨毛四道工序 ,合并為三道工序 ,如可將前兩道工序合并為鋪土平土灑水一道工序。 出現(xiàn)第三種情況是由于壩面升高、工作面減小或劃分流水工序 (即劃分專業(yè)隊(duì) )過多所致。 ②當(dāng) m m′, 表示流水工段數(shù)大于流水工序數(shù) ,這樣流水作業(yè)在“地閑”而人和機(jī)械不閑的情況下進(jìn)行 。 若以 m′ 為流水作業(yè)工序數(shù) ,m為每層工段數(shù) ,二者的大小關(guān)系 反映流水作業(yè)的組織情況 。 工段數(shù)目 m可按下式計算 : m=WD/WB 其中 WB= QD/h WD—— 壩體某一高程工作面面積 ,可根據(jù)施工進(jìn)度按圖確定 ,m2； WB—— 每一工作時段的鋪土面積 ,m2。 壩面流水作業(yè)示意圖 a— 填土； b— 平土灑水； c— 壓實(shí)； d— 刨毛質(zhì)檢 正確劃分工段是組織流水作業(yè)的前提 ,分段數(shù) 取決于每個工段的面積（取決于各施工時段的上壩強(qiáng)度） ,以及不同高程壩面面積的大小。 如右圖，將 壩面作業(yè)劃分 四道工序（ 鋪土、平土灑水、壓實(shí)、刨毛質(zhì)檢） , 將壩面至少劃分成四個相互平行的 工段 。 壩面作業(yè)的施工 特點(diǎn) 在于 工作面狹窄、工序多、機(jī)械設(shè)備多，沒有良好的施工組織將導(dǎo)致施工干擾 ,影響施工質(zhì)量 ,引起窩工 ,造成人力設(shè)備的浪費(fèi) ,延誤施工進(jìn)度。同時 ,各工段都有專業(yè)隊(duì)使用固定的施工機(jī)具 ,從而保證施工過程人、機(jī)、地三不閑 , 避免施工干擾 ,有利于壩面作業(yè)多、快、好、省、安全地進(jìn)行。對各專業(yè)施工隊(duì)而言 , 依次不停地在各工段完成固定的專業(yè)工作。 流水作業(yè)法施工時 ,首先根據(jù)施工工序數(shù)目將壩面劃分成段 , 組織各工種的專業(yè)工作隊(duì)進(jìn)入所劃分的工段施工。它包括如下工作： ① 清除壩基范圍灌木、雜草、樹根、磚頭瓦塊、亂石松石、以及有機(jī)物含量大于 1% 、可溶鹽大于 2% 的浮表土； ② 天然容重小于 、粉砂容易引起基礎(chǔ)“液化 ” , 也應(yīng)全部清除； ③對 巖石基礎(chǔ) ,應(yīng)進(jìn)行巖石清理 ,將浮碴、浮土沖洗清除干凈； ④做好基礎(chǔ)的防滲處理等。 滿足高峰施工期上壩強(qiáng)度的 挖掘機(jī)的數(shù)量 應(yīng)為 : NC=QCmax/ Pc 滿足高峰施工期上壩強(qiáng)度的 汽車總數(shù) 應(yīng)為 : Na=QTmax/ Pa Qcmax、 QTmax分別為高峰施工期開挖及運(yùn)輸土料的最大小時強(qiáng)度 (m3/h)。 通常應(yīng)使一臺挖掘機(jī)所需的汽車數(shù) n所對應(yīng)的生產(chǎn)能力略 大于此挖掘機(jī)的生產(chǎn)率 ,以充分發(fā)揮挖掘機(jī)的生產(chǎn)潛力 。 1）裝車斗數(shù)計算 挖掘機(jī)裝一車所需斗數(shù)要適當(dāng) ： ①若 m過大 ,說明所選挖掘機(jī)的斗容量偏小 ,要求挖掘機(jī)的數(shù)量太多 ,汽車裝車時間過長 ,影響汽車運(yùn)輸能力的發(fā)揮 ,相應(yīng)也影響挖掘機(jī)作用的發(fā)揮 ,這時宜增大挖掘機(jī)的斗容量 。 Q— 自卸汽車的載重量 ,t； q— 選定挖掘機(jī)的斗容量 ,m3； γ C— 料場土的天然容重 ， t/m3 ； KH— 挖掘機(jī)的 土斗充盈系數(shù) 。 挖運(yùn)機(jī)械數(shù)量的確定 水利工程施工中 ,采用 正向鏟與自卸汽車配合 是最普遍的挖運(yùn)方案。 (3) 開挖強(qiáng)度 Qc的計算 ： KC′ —— 壓實(shí)系數(shù) ,為壩體設(shè)計干容重 γ 0與料場土料天然 容重 γ c的比值 。 (2) 運(yùn)輸強(qiáng)度 QT計算 : Kc—— 壓實(shí)影響系數(shù) ,Kc=γ 0/γ T， γ 0為壩體設(shè)計干容 重 ,t/m3,γ T為土料運(yùn)輸?shù)乃缮⑷葜?, t/m3。 K1— 壩面作業(yè) 土料損失系數(shù) ,可取 。 Ka— 壩體 沉陷影響系數(shù) ,可取 。對于大中型工程 ,平均日 上壩強(qiáng)度通常為 13 萬 m3,高的達(dá) 10萬 m3左右。合理的施工組 織管理應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn) ,避免生產(chǎn)大起大落 ,使人 力、機(jī)械設(shè)備不能充分利用 ,造成不必要的浪費(fèi)。 K‘ P—— 土的松散影響系數(shù)。 v—— 帶的運(yùn)行速度 ,m/s, 通?？扇?12m/s； KB—— 時間利用系數(shù) ,可取 ； KH—— 充盈系數(shù) ,與裝料特性和運(yùn)載情況有關(guān) 。對于平面帶 ,K=200。帶的裝滿程度與帶的形狀、所裝物料性質(zhì)和運(yùn)輸機(jī)械布置的傾角有關(guān)。 V—— 平均行駛速度 ,km/h。 t2—— 卸車時間 ,min。 t —— 運(yùn)輸工具周轉(zhuǎn)一次的循環(huán)時間 ,min。 P—— 單機(jī)臺班生產(chǎn)率， m3/臺班 ． 運(yùn)輸機(jī)械 (1) 循環(huán)式運(yùn)輸機(jī)械數(shù)量 n 的確定 QT —— 運(yùn)輸強(qiáng)度 (一晝夜或一班運(yùn)載的總方量 )； q —— 運(yùn)輸機(jī)械裝載的有效方量； T1—— 一晝夜或一班的時間 ,min。 ②機(jī)械需要量 N計算 : N= Q MP Q—— 由工程總進(jìn)度決定的月開挖強(qiáng)度 ， m3/月 。此外 ,當(dāng)挖掘松散土料時 , 可更換較大的土斗以增大土斗容積 。 Kt—— 時間利用系數(shù) ,表示挖掘機(jī)工作日時間利用程度 , 挖掘機(jī)取 ， 裝載機(jī)取 ～ ， 鏟運(yùn)機(jī)取 ～ 。 T—— 臺班工作時間； Kch—— 鏟 斗充盈系數(shù) ,表示實(shí)際裝料容積與土斗幾何容 積的比值 。 1— 裝載斗 2— 活動臂 3— 油缸 4— 操作臺 斗 容量 2m3的國產(chǎn) ZL40型裝載機(jī)的外形尺寸圖 三、挖運(yùn)設(shè)備的生產(chǎn)能力 要確定挖運(yùn)機(jī)械設(shè)備的數(shù)量 , 應(yīng)掌握土石壩施工高峰時段的施工強(qiáng)度 ,確定選用設(shè)備的生產(chǎn)能力（可根據(jù)有關(guān)產(chǎn)品手冊確定 ,也可以結(jié)合實(shí)際施工條件 ,選定參數(shù)計算復(fù)核）。 固定帶式運(yùn)輸機(jī)的構(gòu)造圖 裝載機(jī) 是一種短程裝運(yùn)結(jié)合的機(jī)械。 1— 皮帶； 2— 驅(qū)動鼓輪； 3— 張緊鼓輪； 4— 上托輥 5— 機(jī)架； 6— 喂料器； 7— 卸料小車； 8— 張緊重棰 優(yōu)缺點(diǎn)： 帶式 運(yùn)輸機(jī)不受地形限制 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,運(yùn)行方便靈活 ,生產(chǎn)率很高。前者多用于短程運(yùn)輸和散體材料的裝卸堆存 。 連續(xù)式 :最常用的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械是 帶式運(yùn)輸機(jī) 。 循環(huán)式有 :有軌機(jī)車和自卸汽車 。大容量的擴(kuò)運(yùn)機(jī)要求牽引為大 ,運(yùn)行的靈活性降低。 圖 45是鏟斗容量 7m3的國產(chǎn) CL