土石方填築

對土砂石等天然建築材料進行開採、裝料、運輸、卸料、鋪散、壓實的工程。水利工程中，土石方建築主要用於修築渠堤、堤防、土石圍堰、土石壩等建築物。要求根據地形、土料性質、土層分佈、工程性質、質量要求、工期、工程量、運距、機械性能等，合理佈置施工場地、道路，選擇機型、機械數量，各工序銜接配套，保證工程質量，高效率、低成本地組織施工 ^[1]  。

人類很早就用土修建渠堤及堤防。中國在戰國時期在黃河上已修建了較大規模的堤防。2000年前，中國南陽太守召信臣在唐白河支流沘河上泌陽縣羊冊修築土壩稱馬仁陂，遺留的殘壩高約16m。土石方填築,過去長期是靠人力施工。至19世紀中葉蒸氣機出後，開始使用機械，後來有了內燃機、電動機等，土石方施工機械廣泛發展，有的機械只有一種功能，有的則一機多能。高土石壩工程，各國多采用機械化施工。特別是20世紀60年代以來，一些土石壩施工，均採用大容量、高效率的重型機械 ^[2]  。

在指定的料場作好表層清理工作，將符合要求的天然的土、砂、石破碎，裝入運輸機械，準備運走。

土料填築的特點是土料的天然含水量高低常影響其施工方法和機械的選擇。為了避免土料含水量過大，土料開採多在水上。當土層較厚，沿深度性質不均勻，要求混合使用，而且土料含水量適宜，無需降低含水量時，多采用立面開採，使用的開挖機械有挖掘機、鬥輪挖掘機、裝載機等。當土場面積廣，地形平坦，土層薄或土層雖厚但沿深度土的性質變化大，要求分層使用，或含水量偏高，要求採取降低含水量措施時，多采用平面開採，使用的開挖機械有推土機、鏟運機等。砂礫料場多位於河牀灘地,地下水位高,分水上開採和水下開採。水上開採一般用挖掘機；水下開採可用索鏟或採砂船等。

石料開採可採用洞室爆破法或深孔梯段爆破法 ^[3]  。

將土、 砂、 石料從開採地點運送至存放地點或填築地點。運輸是控制土石方填築強度的關鍵工序，而且填方單價中運費所佔比重最大。運輸方法的選擇與工期、工程量、運距、地形及材料性質等有關。

自卸汽車運輸 　具有機動靈活、適應性強和運輸量大等特點，是當前土石方填築工程用得較多的運輸方法。自卸汽車運輸可直接將土石料運至填築工作面卸料。自卸汽車按其卸料方式分為：①後卸式，有較高的適應性，轉彎半徑小，可卸成均勻間隔的土堆；②底卸式，往返卸料均可高速行駛，可以自由傾卸散狀料物，卸料散料的動作快，但不能運卸大漂石和塊石；③側卸式，向側向卸料，可將料物卸成長而窄的條帶。

帶式輸送機運輸 　帶式輸送機是一種連續運輸機械，效率高，設備輕，耗能較少，運費低。高山深谷，地勢陡峻，修路困難的地區使用帶式輸送機有利。它的缺點是靈活性小，一條輸送機在同一時間內只能運一種材料；一旦發生故障,全線停運；輸送機終端常須有轉料斗,然後由自卸汽車轉運至填築工作面，有時輸送機也可直接卸料。輸送機運輸，材料最大粒徑應小於帶寬的三分之一。帶式輸送機一般適用於運輸量大,使用時間較長,運距較遠，地形陡峻，修路困難的工程。

鏟運機運輸 　鏟運機的特點，是同一機械可以完成挖、裝、運、卸幾個工序。它僅適用於運土及鬆散的砂礫料，不能運送石料，運距不宜太遠，一般牽引式鏟運機運距不超過500m，自行式鏟運機運距不超過2.5km,比較經濟。

鐵路運輸 　鐵路分標準軌鐵路和窄軌鐵路兩種。標準軌軌距為1435mm，窄軌軌距有1000mm、762mm和610mm。鐵路運輸線路標準要求高，基建時間長，投資大，一般限於丘陵或平原地區運輸量大，料場集中，運距遠，使用期長的工程採用。鐵路運輸不能直接卸料至填築工作面，需由自卸車或帶式運輸機和自卸車轉送到填築工作面 ^[1]  。

土砂石料運至填築工作面後，分層卸料、鋪散，分層進行碾壓。事先作好規劃，將填築工作面分成若干作業區，有的區卸料鋪散，有的區碾壓，有的區進行質量檢驗，平行流水作業。這樣既可保證填築面平起，減少不必要的填土接縫，又可提高機械效率。

卸料方式有前進法（進佔法）和後退法。前進法卸料即車輛由填土區邊緣開始,卸料鋪散向前擴展,車輛在剛鋪好的鬆土上行走。後退卸料法與前者相反，車輛是在已壓實好的土層上行走。粘性土採用前進卸料法，可以防止由於過度碾壓產生剪切破壞。堆石料採用後退卸料法可以減少輪胎的磨損。

每層填料的厚度都有嚴格規定。為了使每層填料厚度符合規定並且厚薄均勻，可根據填土區的面積及要求的鋪土厚度，計算每層填土總量，控制每層卸料量及車數，並根據自卸車容量控制卸料堆的間隔。卸料後用推土機或推土機和平地機散開鋪平。鋪散時發現有超徑材料應及時清除處理，堆石料的超徑大石塊，可在填築面用衝擊錘或重夯錘破碎。填料的粒徑級配有相應的要求，不同回填料的級配係數也不相同 ^[3]  。

在填築工作面上，按規定厚度將土石料散開鋪平後，用壓實機進行壓實，減少孔隙增加容重。壓實是保證土石方填築質量的最後一道工序。壓實費用一般只佔土石方填築總造價的10%～15%，但壓實直接影響工程質量。有些工程由於壓實方法或控制含水量不當,壓實質量不能滿足要求,甚至被迫變更設計或中途停工,所以正確掌握土石料的壓實特性，合理選擇壓實機械和壓實參數對土石方填築工作非常重要。

原始的壓實工具有木夯、石硪等。近代隨着機械工業的發展，壓實機械向多品種、高效率發展：有以靜重壓實為主的平碾、羊足碾、凸塊碾、網格碾、氣胎碾等；有以衝擊荷重壓實的夯板、電動夯、爆炸夯等；有以振動壓實的振動碾、振動板等，振動碾又分為振動平碾、振動羊足碾、振動凸塊碾等。土石料壓實，應根據土石料性質、工程規模、壓實質量要求，合理選擇壓實機械的機型及壓實參數，如碾重、鋪土厚度、碾壓遍數等。

土料壓實一般控制土料含水量在最優含水量左右。土料含水量的調整工作多在土場進行，填築工作面須有灑水設備（灑水車或水管），主要是防止表面乾燥，起養護作用，有利上下土層結合。土料壓實機械可採用羊足碾、氣胎碾、凸塊碾、振動凸塊碾、夯板等。

砂礫料壓實應充分加水，壓實機械可採用氣胎碾、振動凸塊碾、振動平碾、夯板等。

堆石料過去均不專門壓實，採取厚層拋填，稱為拋填堆石，一般層厚8～25m，石料從高處拋下，靠衝量壓實，並用高壓水槍射水。拋填堆石沉降量較大，高度百米左右的堆石壩，完工後沉降量約為壩高的1%。為了減少沉降量，自20世紀60年代，開始採用薄層碾壓，稱為碾壓堆石，壓實機械多用振動平碾 ^[2]  。

用水開採、運輸和填築土方的一種機械化施工方法。開挖方法有水衝法和吸泥法；輸送泥漿的方法有輸泥管輸送和渠道自流輸送；填築有單向衝填和雙向衝填法。用這種方法修建的壩稱水力衝填壩。水力衝填壩使用的土料多為均勻的砂土。中國西北地區用黃土修建了許多水力衝填壩，習慣稱為水墜壩。其施工方法是把水提引到比壩頂高程高的取土場，用水槍衝土形成泥漿或在流經造泥溝的過程中摻土混合建成稠泥漿，泥漿濃度較一般衝填壩的泥漿高，泥漿沿人工開挖的輸泥渠流入壩面畦塊內，經脱水固結，形成均勻密實的土壩 ^[2]  。