摘要:隨著我國(guó)大規(guī)模的水利工程建設(shè),水利工程施工的新技術(shù)、新工藝、新裝備廣泛應(yīng)用,取得了長(zhǎng)足發(fā)展,堤防工程防滲技術(shù)、機(jī)械化施工新技術(shù)有突破性進(jìn)展:土工合成材料在水利工程中的推廣應(yīng)用提高了一個(gè)新的水平。 
關(guān)鍵詞:水利工程;土石壩施工;土工合成材料;混凝土 
  1 土石壩施工 
  據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),已建成和在建的土石壩,壩高大于100m的有31座。混凝土面板堆石壩、土質(zhì)心墻堆石壩、瀝青混凝土防滲土石壩有的也已進(jìn)入了10m的高壩行列。土工膜防滲的土石壩開始用于中低壩。高土石壩的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)難度都取得了關(guān)鍵性進(jìn)展。 
  1.1 防滲土料選取。 
  通過大量研究,劣質(zhì)土料也能用于工程,如紅粘土、濕陷性黃土,膨脹土,各種含礫土、粘質(zhì)的礫石土,風(fēng)化料,殘積、冰積、洪積的碎石土等。只要有正確的沒計(jì),合適的機(jī)械施工設(shè)備?茖W(xué)的壓實(shí)參數(shù),這些劣質(zhì)土料均可以作為防滲土料。 
  1.2 基礎(chǔ)的防滲技術(shù)。 
  在深厚砂礫石層的基礎(chǔ)筑壩,建造防滲墻技術(shù)非常重要。近幾年來,造墻技術(shù)采用沖擊及反循環(huán)鉆機(jī)鉆主孔、抓斗挖掘副孔成墻;200t液壓拔管機(jī)起拔接頭套管,用孔內(nèi)聚能爆破大孤石鉆進(jìn)等。這些完善的施工工藝,保證了成墻的施工質(zhì)量。小浪底的防滲墻的造墻深度達(dá)到81.9m。 
  1.3 大型的施工設(shè)備。 
  近期我國(guó)建成的高土石壩,施工設(shè)備已達(dá)到很高水平。以20t自卸汽車為主,最高月強(qiáng)度22.33萬m3 ;以60t自卸汽車為主體,最高月強(qiáng)度118萬m3,并使用碾重約16t的自行式振動(dòng)碾。這些標(biāo)志著我國(guó)土石施工設(shè)備達(dá)到世界級(jí)水平。 
  2 混凝土面板堆石壩施工 
  全國(guó)已建和在建的混凝土面板堆石壩,壩高大于100m的有25座,面板堆石壩的主要技術(shù)敘述如下。 
 。1)利用堆石體臨時(shí)擋水或過水度汛,從而簡(jiǎn)化了導(dǎo)流和度汛設(shè)施。 
 。2)采用混凝土防滲墻處理砂礫石基礎(chǔ),將混凝土面板的趾板與防滲墻連接,組成完整的防滲體系。 
 。3)對(duì)傳統(tǒng)的周邊縫三道止水作了改進(jìn)。底部銅止水片仍為基本的止水構(gòu)件,中間塑料止水帶閃承受的水壓力不能超過IOMPa,對(duì)高壩不適應(yīng).傾向省去。表面止水研究了塑性填料,取得了良好效果。 
  (4)面板模板改進(jìn)設(shè)計(jì)了一套重量輕、配套簡(jiǎn)單、效率高、澆筑靈活、轉(zhuǎn)移和操作方便的無軌滑模系統(tǒng)。它比有軌滑模效率提高3倍,已在國(guó)內(nèi)普遍推廣。 
 。5)施工期墊層上游坡面保護(hù),采用噴混凝土或砂漿、乳化瀝青劑等措施,以低標(biāo)號(hào)碾壓漿技術(shù)使用較普遍。施工簡(jiǎn)單,不需專門設(shè)備,質(zhì)量穩(wěn)定,速度快,造價(jià)低。 
 。6)采用重型振動(dòng)碾薄層碾壓,可以達(dá)到高密實(shí)和較小變形的堆石體,現(xiàn)已選用20~25t的自行式或牽引式振動(dòng)碾的機(jī)械設(shè)備。 
  3 混凝土壩施工 
 。1)混凝土筑壩技術(shù),經(jīng)過工程實(shí)踐,在混凝土骨料、外加劑、施工機(jī)械配套設(shè)備等方面都有許多創(chuàng)新和發(fā)展。尤其是高拱壩,在體型、壩肩、壩基的穩(wěn)定溫度應(yīng)力,以及300m級(jí)拱壩抗震安全及泄洪消能等方面,都取得了突破性進(jìn)展。我國(guó)混凝土壩技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。至今混凝土壩完建和在建的超過100m壩高的有24座。 
  (2)為滿足大壩高強(qiáng)度澆筑混凝土的需要,在拌和、運(yùn)輸和倉(cāng)面作業(yè)等方面,系統(tǒng)配置了大容量、高效率的機(jī)械裝備。拌和系統(tǒng)方面。使用了大型塔機(jī)、纜式起重機(jī)、胎帶機(jī)和塔帶機(jī),代表了我國(guó)混凝土運(yùn)輸?shù)南冗M(jìn)水平。采用的MD2200T30塔機(jī),工作幅度80m,提升高度86m,提升速度80m/min,起重量20t。實(shí)現(xiàn)了混凝土澆筑的高度機(jī)械化,保證了混凝土澆筑的質(zhì)量。 
 。3)大型工程混凝土溫度控制,主要采用風(fēng)冷骨料技術(shù)。三峽混凝土要求出機(jī)口溫度不大于7℃,為此,采用了骨料二次預(yù)冷技術(shù)。二灘工程采用噴淋冷水浸泡法預(yù)冷骨料,具有效率高、預(yù)冷相對(duì)簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。 
 。4)減少混凝土裂縫,廣泛采用補(bǔ)償收縮混凝土。應(yīng)用了低熱微膨脹水泥混凝土筑壩技術(shù),在短時(shí)間內(nèi)就可以從基礎(chǔ)澆筑到了壩頂。節(jié)省了投資,簡(jiǎn)化了溫控,縮短了工期,獲得了經(jīng)濟(jì)效果。有一些高拱壩的壩體混凝土,采用了外摻氧化鎂進(jìn)行溫度變形補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。如某地區(qū)成功地建成一座不設(shè)橫縫的整體式拱壩,運(yùn)行良好。模板費(fèi)用一般占混凝土總造價(jià)的15%~ 30%,且直接影響施工速度及混凝土表面質(zhì)量和美觀程度。中型工程廣泛采用組合鋼模板;大型工程普通采用大型鋼模板和懸臂鋼模板。模板尺寸有2m×3m、3m×2.5m、3m×3m多種規(guī)格;瑒(dòng)模板在大壩溢流面、隧洞、豎井、混凝土井簡(jiǎn)中廣泛采用。牽引方式有的為液壓千斤頂提升,有的為液壓提升平臺(tái)上升,有的有軌拉摸。有的已發(fā)展為無軌拉摸。 
  4 碾壓混凝土壩施工 
  (1)近幾年,碾壓混凝土壩的施工技術(shù)有了很大的發(fā)展,建成和在建的共60座。其中,建成45座,在建15座:另有圍堰12座。目前碾壓混凝土高拱壩已占高壩總量的 1/6壩高超過 100m的重力壩的有江埡(130m)、百色(130m)和索風(fēng)營(yíng)(120m);拱壩有沙牌(129m)、石門子(109m),藺河121(100m)等。 
 。2)目前建設(shè)的碾壓混凝土壩,采用高摻粉煤灰(60%、65%)和低水泥用量(50%一60kg/m3)的做法。由于水泥用量少,水化熱溫升減少,最大溫升12~16℃。某工程采用水泥用量40kg/m3 ,粉煤灰49kg/m3 。混凝土強(qiáng)度完全滿足設(shè)計(jì)R90100 的要求。 
 。3)采用低于5sVc 值混凝土。這有利于改善層面結(jié)合質(zhì)量且不影響混凝土強(qiáng)度,使碾壓混凝土的性能得到更好的發(fā)揮。 
 。4)變態(tài)混凝土為我國(guó)所獨(dú)創(chuàng),其性態(tài)由硬性混凝土變成低坍落度(1~2cm)常態(tài)混凝土。通過摻入適量的水泥膠漿,經(jīng)強(qiáng)力插入式振搗器振搗密實(shí)而形成。其層面的結(jié)合質(zhì)量和常態(tài)混凝土沒有區(qū)別,所以在壩的上游面、孔洞結(jié)構(gòu)周邊、巖石邊坡接合等部位可以采用同一種混凝土。這就使施工作業(yè)十分方便,消除了兩種混凝土結(jié)合不好的現(xiàn)象。 
 。5)造縫技術(shù)。在某工程采用振動(dòng)式夯改裝手提式振動(dòng)刀板,將PVC編織布條帶壓到碾壓混凝土內(nèi)。在拱壩的誘導(dǎo)縫需進(jìn)行灌漿,某工程研制出一套可進(jìn)行重復(fù)灌漿的預(yù)制混凝土組合塊誘導(dǎo)縫造縫技術(shù),并在拱壩中推廣使用。 
 。6)連續(xù)上升澆筑混凝土碾壓混凝土壩是施工的關(guān)鍵技術(shù)。普定工程中采用了翻轉(zhuǎn)模板,實(shí)行升程連續(xù)澆筑的方法,創(chuàng)造出連續(xù)40多天不間歇施工,一次上升15m的快速施工記錄。 
  5 土石方明挖、高邊坡開挖 
 。1)在我國(guó)近期大型水利工程的建設(shè)中,土石方開挖量和開挖強(qiáng)度達(dá)到了世界級(jí)水平度。工程明挖的特點(diǎn)是工程量大,工期緊,開挖深度大,形成高陡邊坡,工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變及與其他工序交叉作業(yè),施工中需不斷調(diào)整工序。 
 。2)由于工程量巨大,施工強(qiáng)度高,必須選擇性能穩(wěn)定、質(zhì)量好的配套的先進(jìn)施工機(jī)械設(shè)備。選擇了挖掘機(jī)斗容8.0m3 77t的自卸載重汽車。 
 。3)某地區(qū),形成開挖深度170m的高邊坡,總開挖量1891萬m3 ,邊坡輪廓線復(fù)雜。進(jìn)水口最大高邊坡120m,前緣寬度僅280m。由于巖體風(fēng)化、巖石破碎軟弱。給開挖邊坡穩(wěn)定帶來了很大困難。工程現(xiàn)已建成,開挖技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 
  6 大型地下工程及長(zhǎng)隧洞開挖 
 。1)多年以來,我國(guó)地下工程建設(shè)有了非常迅速的進(jìn)展,一批特大的地下洞室工程相繼建成。以某工程為例。在左岸不足1km2的范圍內(nèi)開鑿了108條縱橫交叉、上下幾層有各種用途的地下洞群。地下廠房開挖尺寸251.5m×26.2×57.94m(長(zhǎng)×寬×高)。三條導(dǎo)流洞最大開挖洞徑19.8m,總長(zhǎng)度3352m。此外,還有泄洪洞、發(fā)電洞、灌溉洞、排沙洞等。此外,地下廠房開挖尺分別是92m×31.2m×71.4m、388.5m×28.9m×72.7m (長(zhǎng)×寬×高),都取得了令人矚目的成就。 
 
 
 
 。2)巖壁吊車梁技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地下廠房,它可以取消吊車柱,減少?gòu)S房開挖跨度1~2m,減少施工難度。節(jié)省投資。它是通過砂漿錨桿或預(yù)應(yīng)力錨桿使混凝土梁支持撐在某巖壁上 。 
 。3)利用掘進(jìn)機(jī)開挖長(zhǎng)隧洞是我國(guó)目前的主要施工方法。它可以提高掘進(jìn)速度,減少圍巖擾動(dòng),有效利用圍巖的承載能力。為使工程盡早通水發(fā)揮效益,采用了6臺(tái)全斷面雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī),開挖了8條總長(zhǎng)122km的隧洞,占一期隧程工程的3/4。掘進(jìn)速度創(chuàng)造了日最高進(jìn)尺113m的記錄,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 
  7 堤防工程 
  (1)垂直防滲墻是防滲處理最有效的措施。為了適應(yīng)堤防建設(shè)的需要。各種薄防滲墻(小于30cm)造墻設(shè)備引進(jìn)或研制了出來,加快了施工進(jìn)度,提高了工程質(zhì)量。施工方法大體可分為深攪法、置換法、擠壓法和高噴法。 
  深攪法應(yīng)用最為廣泛。使用攪拌機(jī)將土層與水泥漿一起攪拌,固結(jié)成水泥土柱。凝固后抗壓強(qiáng)度為0.5~1.0MPa(砂性土為1.0~3.0MPa),滲透系數(shù)為n×10-6cm/s。攪拌機(jī)已發(fā)展為三頭、五頭、六頭多頭機(jī)具.工效高,可保證墻體的完整性:置換法是利用機(jī)械開槽。填充防滲材料而形成防滲墻。開糟方法有液壓抓斗(厚度29cm,墻深40m)開槽,以及射水法(厚度20~30cm,深度30m)、鋸槽法(厚度,20~40cm,深度一般在20m以內(nèi))等。氣舉反循環(huán)法是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù),成墻深度37m,性能良好,工效高,有推廣價(jià)值;擠壓法是將刀具或模具振動(dòng)擠壓到土體中,當(dāng)起拔刀具或模具而形成空間的同時(shí),注入漿液建造成墻。墻體厚度7.5~15cm,深度在18m以內(nèi);高噴法是利用能量高度集中的射流沖切摻攪地層,使?jié){液與土層混合凝結(jié)。高噴法的雙管和三管適用于防滲工程(定噴、擺噴厚度10~30cm,深度25~30m:旋噴直徑70~150cm.深20~25m)。 
 。2)護(hù)岸工程廣泛應(yīng)用了新技術(shù),主要有鉸鏈?zhǔn)交炷脸僚抛o(hù)岸、模袋混凝土及合金綱絲籠塊石。鉸鏈混凝土沉排工藝:采用鋼制扣件將預(yù)制混凝土塊連接成排。其特點(diǎn)是集柔性與整體性于一體,能較好地適應(yīng)河床變化,確保坡腳穩(wěn)定,基本上不需維修。模袋混凝土(砂)護(hù)岸是用高強(qiáng)度錦綸絲袋均勻貼在坡面上,用泵充灌流動(dòng)混凝土或砂的一種新技術(shù)。它具有施工速度快、可在水下施工、整體性能好、抗風(fēng)浪沖擊能力強(qiáng)、適應(yīng)復(fù)雜地形的優(yōu)點(diǎn),其結(jié)構(gòu)具有良好的柔性和透水性;合金鋼絲籠是用合金鋼絲制成的網(wǎng)兜,內(nèi)裝塊石沉放于河底。網(wǎng)兜大小由實(shí)施地段的水流條件和河床變形情況決定。它具有強(qiáng)度高、柔性好、耐腐蝕、整體性能好、抗沖能力強(qiáng)、適應(yīng)河床變形等優(yōu)點(diǎn)。 
  8 結(jié)束語 
  綜上所述,土石壩、混凝土壩、碾壓混凝土壩施工技術(shù)進(jìn)展情況。并闡述土石方明挖、高邊坡開挖、大型地下工程及長(zhǎng)隧洞開挖以及堤防、地基防滲墻的施工深度和接頭技術(shù)。