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关于水利水电工程施工技术的探讨

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  摘要:随着一批大中型水利水电工程项目先后建成,我国的水利水电施工技术也得到全面的发展。以下是笔者在参与上述工程建设中的实践经验,谈谈自己的做法,与业内同行交流。
  关键词:水利水电工程;防渗墙;混凝土
  经济发展和社会进步对可再生能源需求的增长,极大地促进了水利水电工程建设的发展。一大批巨型水电站的水发电系统,其工程规模之,施工难度之高,进一步推动我国水利水电建筑工程施工技术的发展。可以预见,我国的工程技术人员在引进、消化、吸收的基础上再创新,拥有了一批有自己特色的水利水电工程新技术。因此,对水利水电工程的施工技术进行探讨具有一定的实际意义。
  1、水工建筑物基础处理技术
  目前在各种复杂地基处理过程中,基础灌浆技术得到了快速的提高。钻孔设备从20世纪70年代以后使用液压式回转钻机到80年代的小口径钻机,钻具方面以合金及金刚石钻头取代钢砂钻头,机械的自动化程度、工作效率和钻孔质量大为提高。灌浆机也不断更新换代,已能满足高、中、低压力的灌浆要求。灌材主要有水泥、粘土及各种化学材料(如丙凝、聚脂、水玻璃等)。近十几年来灌浆方法主要采用小口径钻孔、自上而下分段灌浆法或孔口封闭法,有些复杂基础采用高压灌浆法进行基础灌浆处理。
  2、地下混凝土防渗墙施工技术
  2.1射水法造墙技术
  在河堤加固工程中,大多会采用射水法造墙机进行地下混凝土防渗墙施工。自1986年以来射水法造墙机不断进行更新换代,目前投入使用的射水法“三代机”可适用于粒径≤80mm左右砂石卵石地基处理,墙体防渗系数≤1x10-7cm/s,墙深≤30m,墙厚0.22~0.60m,其垂直度≤1/300。这项技术为我国在砂土地基中建造混凝土防渗墙提供了一种速度快、成本低、质量可靠、施工简便的方法一与机械,在国内外得到迅速推广应用。
  2.2塑性混凝土防渗墙施工技术
  塑性混凝土是一种以膨润土、粘土等掺合料取代大部分水泥而形成的柔性防渗墙体材料,具有弹模低极限变形大的特点。
  2.3水工建筑物软基处理
  在江河堤防建设过程中,对砂基及软弱基础采用形式多样的处理技术,并取得较丰富的施工经验。如在某地河整治的堤防工程建设,根据不同地段的地质条件,分别采用振冲碎石桩、沉管灌注桩对基础进行处理;在某水库渠道节水改造工程中,对于淤泥质土层的箱涵基础采用水泥搅拌桩基础处理。
  3混凝土坝施工技术
  近十几年来,大中型水电工程普遍采用先进的混凝土拌和设备和与之相配套的混凝土运输、浇筑设备,使混凝土施工达到较高的机械化水平。
  3.1水工模板技术
  混凝土坝施工的模板技术,在近20年有较快的发展,钢模板、竹木胶合板己大量取代木模板,模板的型式也大量采用滑升模板、悬臂模板及预制混凝土模板等。
  3.2混凝土“双掺”技术
  (1)混凝土的掺合料:坝体混凝土掺粉煤灰,可大量节约水泥,改善混凝土和易性,增强混凝土密实性,降低混凝土绝热温升,提高抗裂性能等。自80年代初以来,在大中型水坝施工中大力推广掺粉煤灰技术,不仅在碾压混凝上中掺量达50~70%,在常态混凝土中的掺量般也可达20~30% 。
  (2)混凝土的外加剂:坝体混凝土掺不同类型的外加剂是改善混凝土质量和性能、节约水泥用量和降低成本的有效措施,我国不论是常规混凝土坝还是碾压混凝土坝都根据小同上程项目的不同要求,普遍采用合适的外加剂,如减水剂、缓凝剂、防裂膨胀剂、脱模剂、泵送剂等。
  3.3碾压混凝土坝施工技术
  施工的碾压混凝土坝普遍采用高掺粉煤灰技术,在早期水坝施工时的试验表明,碾压混凝土粉煤灰的掺量可达50~60%左右。由于高掺粉煤灰技术的不断成熟,使得水泥用量节省,坝体温升减少,达到不裂不渗、降低工程造价的良好效果。
  3.4碾压混凝土的铺筑工艺
  (1)薄层铺筑。我国早期碾压坝主要采用大仓面薄层铺筑工艺,混凝土施工强度要求高,当混凝土暴露时间超过初凝时间须按施工缝的标准进行层间处理。这种方法施工速度慢,不经济,且高温、雨季不能施工。在高温、多雨环境下碾压混凝土施工是个难题。
  (2)斜层平推铺筑。此工艺可以大大缩短碾压混凝土层间隔时间,彻底解决碾压混凝土层面结合问题,也有利于夏季和雨季施工。
  (3)高温季节碾压混凝土的施工。主要方法是采取简易温控措施以及加快层面混凝土覆盖速度,以达到降低混凝土入仓温度和提高层间胶结强度。
  4堆石坝施工技术
  在建的各类大坝中,土石坝的数量较多,土石坝就筑坝材料分主要有均质土坝、土石混合坝和面板坝三种,早期修建的土石坝多数是均质土坝及土石混合坝。近十几年来,随着科技的进步,控制爆破、震动碾压、面板混凝土连续滑模施工等成套新技术、新设备、新工艺、新材料的相继出现,从根木上解决了堆石坝的防渗和坝体沉陷问题,混凝土面板堆石(CFRD)应运而生,成为当今世界上坝工发展的主流之一。
  5砌石拱坝施工技术
  近十多年来,砌石拱坝体型口趋多样化和优化,有多心圆、椭圆、抛物线、对数螺旋曲线等,砌筑工艺不断更新,施工技术不断提高。
  5.1坝面的砌筑
  坝面的砌筑主要以外形美观和防渗为主,坝面、般采用经过细加工的条石及强度等级为MTO的砂浆砌筑。由于坝面有倒悬的要求,因此有些双曲拱坝砌筑时采用“水平安砌法”,即将不同部位的面石加工成不同坡度并进行编号,砌筑时对号入座。这种方法成本高、速度慢分砌石拱坝的面石采用统一规格,砌筑时按设计坝面不同坡度采用挑出或缩进的“倾斜安砌法”砌筑。砌石双曲拱坝面石一般采用丁一砌,座浆法砌筑,并要求砌体达到平整、稳定、错缝。上游坝面的砂浆深勾缝是防止大坝漏水的第一道防线,一般用强度等级为MTO的砂浆进行深勾缝。
  5.2坝腹的砌筑
  坝腹的砌体是防止大坝渗漏的第二道防线。腹石石料多数采用块石或乱块石直立竖向摆放砌筑,对石料强度要求从严,形状从宽,边长不超过lm为宜;混凝土一般用强度等级为C10~C15的细骨料混凝土,为改善混凝土的和易性,节省水泥,混凝土拌制时一般掺适量的减水剂和掺量为20~30%的粉煤灰。
  5.3基础混凝土垫层的施工
  砌石拱坝基础混凝土垫层以抗裂、防渗为主,混凝土强度等级比砌体略高,一般为C15~C20,厚度为1~2m。两岸基础混凝土垫层一般待砌体升高一至两层后才浇筑,浇筑前应对仓面进行常规施工缝处理。对于岸坡坡度大于60°的拱坝基础,有些工程采用补偿收缩混凝土垫层,因补偿收缩混凝土垫层的微膨胀而产生的自应力加强了砌石坝砌体与基岩之间紧密挤压结合,提高抗渗能力。
  6施工缝处理
  坝体砌筑施工缝只作一般处理,因施工干扰造成大坝横缝较高或预留时间较长的施工缝,采用留宽缝(0.8~10m)回填补偿收缩混凝土,并辅以灌浆处理,以防渗漏。
  7施工网络管理技术
  在一些大中型工程项目中推广应用施工网络技术。网络计划软件可实现进度计划、资源平衡、网络绘图、成本分析、项目跟踪,能方便地进行工程网络计划的修改、调整工程成本的控制、管理,大大地提高大中型工程施工管理水平。
  8结束语
  工程施工质量管理水平总体不断堤高,特别是近十年来,已建项目获省级优良工程的数量不断增多,有较强质量保证能力和较高施工质量管理水平。


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