[发明专利]土石坝分层强夯法填筑施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利工程施工方法，具体涉及一种土石坝分层强夯法填筑施工方法。

背景技术

土石坝是水利工程中经常采用的坝型。现代土石坝越来向更大更高发展，对施工技术的要求也越来越高。目前在建的土石坝已达200m级，规划设计中的的土石坝最大高度已达300m级。由于坝体较高，在施工期和运行期，在自重和水荷载的作用下坝体将产生较大的沉降和变形，给水库各种设施的运行带来不便影响。

在软土地基处理中，现有技术常采用超载预压的方法来预先产生地基的沉降变形，这样在建筑物荷载施加时，地基沉降变形就大大减少并控制在建筑物允许范围内。

目前建造土石坝最常采用的施工方法是分层碾压，控制每层土石填筑厚度(约300～1000mm)，使用大吨位的振动碾或履带(气胎)碾反复碾压，以提高土石料的密度，消除土石料的变形。然而由于碾压机械的压实能量有限，加之有的土石粒径较大(如堆石粒径最大可达600～1000mm)，碾压土石料的密度难以达到最大，填筑完成后坝体仍将产生较大的沉降，有的坝体沉降最大可达1000mm以上。

对于高土石坝，因为自重和水荷载太大(可达2～4MPa)采用通常的静力超载预压方法来预先消除坝体沉降已不可行，需要采取新的方法。

早在数千年前，我们的祖先就知道建造房屋、修路筑堤时要将地基土或路、堤土夯实，其主要目的是提高土体的密度和强度及消除或减少土体的沉降变形。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种土石坝分层强夯法填筑施工方法，该方法能够解决高土石坝采用传统的静力超载预压方法来预先消除坝体沉降已不可行的问题，使土石料的密度达到最大，填筑完成后坝体的沉降明显减少。

完成上述发明任务的技术方案是，一种土石坝分层强夯法填筑施工方法，步骤如下：

(1)、控制每层土石填筑厚度，在约2～10m之间；

(2)、采用大能量的夯击动力预压，以提高土石料的密度，消除土石料的变形；

(3)、重复(1)、(2)两个步骤，在夯击后的土石层使填筑新的土石层，和进行新的夯击，至达到坝体需要的高度。

所述的大能量的夯击动力，是指采用强夯击实施工技术。更具体的能量计算，请参照以下优化方案。

本发明的优化方案有：

1、第(1)、(2)步骤中，控制每层土石填筑厚度与采用夯击动力的能量，是按照以下公式计算：

夯实影响深度D(m)的Menard公式：

D=αMh10]]>

其中，α为系数，根据不同土质约为0.5～1.0。

2、本发明建议，第(1)步骤中控制每层土石填筑厚度为2～10m。

本发明提出的强夯施工方法，是采用大能量的夯击动力预压，将土石料的密度提高到最大，受载后土石料的变形减到最小。土石坝经强夯法施工的坝体沉降可减至碾压法施工的1/5～1/3。

强夯法原理：将质量为M(kN)的夯锤提高到h(m)高度，自由落下，将位势能转化为动能，对土体冲击夯实。在强力动能作用下，土石料颗粒结构重新排列，土石料孔隙被压缩，孔隙率减小，密度增加，可压缩性相应减小。夯实的影响深度D(m)可根据Menard公式：

D=αMh10]]>

α为系数，根据不同土质约为0.5～1.0。

如夯锤重20吨(200kN)，提升高度20m，理论上10～20m厚的土层均可以得到夯实，这与碾压密实每层厚度仅为0.6～1.0m不可同日而语。