什么是土石方填筑?

什么是土石方填筑?

[拼音]：tushifang tianzhu

[外文]：earth-rock fill

对土砂石等天然建筑材料进行开采、装料、运输、卸料、铺散、压实的工程。水利工程中，土石方填筑主要用于修筑渠堤、堤防、土石围堰、土石坝等建筑物。要求根据地形、土料性质、土层分布、工程性质、质量要求、工期、工程量、运距、机械性能等，合理布置施工场地、道路，选择机型、机械数量，各工序衔接配套，保证工程质量，高效率、低成本地组织施工。

人类很早就用土修建渠堤及堤防。中国在战国时期在黄河上已修建了较大规模的堤防。2000年前，中国南阳太守召信臣在唐白河支流沘河上泌阳县羊册修筑土坝称马仁陂，遗留的残坝高约16m。土石方填筑，过去长期是靠人力施工。至19世纪中叶蒸气机出现后，开始使用机械，后来有了内燃机、电动机等，土石方施工机械广泛发展，有的机械只有一种功能，有的则一机多能。高土石坝工程，各国多采用机械化施工。特别是20世纪60年代以来，一些土石坝施工，均采用大容量、高效率的重型机械。

开采

在指定的料场作好表层清理工作，将符合要求的天然的土、砂、石破碎，装入运输机械，准备运走。

土料填筑的特点是土料的天然含水量高低常影响其施工方法和机械的选择。为了避免土料含水量过大，土料开采多在水上。当土层较厚，沿深度性质不均匀，要求混合使用，而且土料含水量适宜，无需降低含水量时，多采用立面开采，使用的开挖机械有挖掘机、斗轮挖掘机、装载机等。当土场面积广，地形平坦，土层薄或土层虽厚但沿深度土的性质变化大，要求分层使用，或含水量偏高，要求采取降低含水量措施时，多采用平面开采，使用的开挖机械有推土机、铲运机等。砂砾料场多位于河床滩地，地下水位高，分水上开采和水下开采。水上开采一般用挖掘机；水下开采可用索铲或采砂船等。

石料开采可采用洞室爆破法或深孔梯段爆破法（见深孔爆破）。

运输

将土、 砂、 石料从开采地点运送至存放地点或填筑地点。运输是控制土石方填筑强度的关键工序，而且填方单价中运费所占比重最大。运输方法的选择与工期、工程量、运距、地形及材料性质等有关。

自卸汽车运输

具有机动灵活、适应性强和运输量大等特点，是当前土石方填筑工程用得较多的运输方法。自卸汽车运输可直接将土石料运至填筑工作面卸料。自卸汽车按其卸料方式分为：

（1）后卸式，有较高的适应性，转弯半径小，可卸成均匀间隔的土堆；

（2）底卸式，往返卸料均可高速行驶，可以自由倾卸散状料物，卸料散料的动作快，但不能运卸大漂石和块石；

（3）侧卸式，向侧向卸料，可将料物卸成长而窄的条带。

带式输送机运输

带式输送机是一种连续运输机械，效率高，设备轻，耗能较少，运费低。高山深谷，地势陡峻，修路困难的地区使用带式输送机有利。它的缺点是灵活性小，一条输送机在同一时间内只能运一种材料；一旦发生故障，全线停运；输送机终端常须有转料斗，然后由自卸汽车转运至填筑工作面，有时输送机也可直接卸料。输送机运输，材料最大粒径应小于带宽的三分之一。带式输送机一般适用于运输量大，使用时间较长，运距较远，地形陡峻，修路困难的工程。

铲运机运输

铲运机的特点，是同一机械可以完成挖、装、运、卸几个工序。它仅适用于运土及松散的砂砾料，不能运送石料，运距不宜太运，一般牵引式铲运机运距不超过500m，自行式铲运机运距不超过2.5km，比较经济。

铁路运输

铁路分标准轨铁路和窄轨铁路两种。标准轨轨距为1435mm，窄轨轨距有1000mm、762mm和610mm。铁路运输线路标准要求高，基建时间长，投资大，一般限于丘陵或平原地区运输量大，料场集中，运距远，使用期长的工程采用。铁路运输不能直接卸料至填筑工作面，需由自卸车或带式运输机和自卸车转送到填筑工作面。

卸料和铺散

土砂石料运至填筑工作面后，分层卸料、铺散，分层进行碾压。事先作好规划，将填筑工作面分成若干作业区，有的区卸料铺散，有的区碾压，有的区进行质量检验，平行流水作业。这样既可保证填筑面平起，减少不必要的填土接缝，又可提高机械效率。

卸料方式有前进法（进占法）和后退法。前进法卸料即车辆由填土区边缘开始，卸料铺散向前扩展，车辆在刚铺好的松土上行走。后退卸料法与前者相反，车辆是在已压实好的土层上行走。粘性土采用前进卸料法，可以防止由于过度碾压产生剪切破坏。堆石料采用后退卸料法可以减少轮胎的磨损。

每层填料的厚度都有严格规定。为了使每层填料厚度符合规定并且厚薄均匀，可根据填土区的面积及要求的铺土厚度，计算每层填土总量，控制每层卸料量及车数，并根据自卸车容量控制卸料堆的间隔。卸料后用推土机或推土机和平地机散开铺平。铺散时发现有超径材料应及时清除处理，堆石料的超径大石块，可在填筑面用冲击锤或重夯锤破碎。

压实

在填筑工作面上，按规定厚度将土石料散开铺平后，用压实机进行压实，减少孔隙增加容重。压实是保证土石方填筑质量的最后一道工序。压实费用一般只占土石方填筑总造价的10％～15％，但压实直接影响工程质量。有些工程由于压实方法或控制含水量不当，压实质量不能满足要求，甚至被迫变更设计或中途停工，所以正确掌握土石料的压实特性，合理选择压实机械和压实参数对土石方填筑工作非常重要。

原始的压实工具有木夯、石硪等。近代随着机械工业的发展，压实机械向多品种、高效率发展：有以静重压实为主的平碾、羊足碾、凸块碾、网格碾、气胎碾等（见图）；有以冲击荷重压实的夯板、电动夯、爆炸夯等；有以振动压实的振动碾、振动板等，振动碾又分为振动平碾、振动羊足碾、振动凸块碾（参见图）等。土石料压实，应根据土石料性质、工程规模、压实质量要求，合理选择压实机械的机型及压实参数，如碾重、铺土厚度、碾压遍数等。

土料压实一般控制土料含水量在最优含水量左右。土料含水量的调整工作多在土场进行，填筑工作面须有洒水设备（洒水车或水管），主要是防止表面干燥，起养护作用，有利上下土层结合。土料压实机械可采用羊足碾、气胎碾、凸块碾、振动凸块碾、夯板等。

砂砾料压实应充分加水，压实机械可采用气胎碾、振动凸块碾、振动平碾、夯板等。

堆石料过去均不专门压实，采取厚层抛填，称为抛填堆石，一般层厚8～25m，石料从高处抛下，靠冲量压实，并用高压水q射水。抛填堆石沉降量较大，高度百米左右的堆石坝，完工后沉降量约为坝高的1％。为了减少沉降量，自20世纪60年代，开始采用薄层碾压，称为碾压堆石，压实机械多用振动平碾。

水力法施工

用水开采、运输和填筑土方的一种机械化施工方法。开挖方法有水冲法和吸泥法；输送泥浆的方法有输泥管输送和渠道自流输送；填筑有单向冲填和双向冲填法。用这种方法修建的坝称水力冲填坝。水力冲填坝使用的土料多为均匀的砂土。中国西北地区用黄土修建了许多水力冲填坝，习惯称为水坠坝。其施工方法是把水提引到比坝顶高程高的取土场，用水q冲土形成泥浆或在流经造泥沟的过程中掺土混合建成稠泥浆，泥浆浓度较一般冲填坝的泥浆高，泥浆沿人工开挖的输泥渠流入坝面畦块内，经脱水固结，形成均匀密实的土坝。

参考书目

P.C.Horner，Earthworks，Thomas Telfcrd，London，1981.