浅谈水利工程施工技术

　　摘要：本文结合实践经验，阐述了水利工程施工的新技术新方法。
　　关键词：水利工程,施工,技术
　　目前，我国水利工程建设不断增多，水利工程施工的技术也不断得以发展，创新了许许多多新技术、新工艺、新装备，使我国水利工程施工速度和技术含量提高到一个新的水平。本文重点阐述水利工程施工的新技术和新方法。
　　一、土石坝施工
　　1、土质心墙堆石坝
　　(1)防渗土料选取。通过大量研究，劣质土料也能用于实际工程。如红黏土、湿陷性黄土，膨胀土，各种含砾土、黏质的砾石土，风化料、残积冰积，洪积的碎石土等，只要有正确的土料设计，合适的机械施工设备，科学的压实参数，均可以作为防渗土料。
　　(2)基础的防渗技术。在深厚砂砾石层的基础筑坝，建造防渗墙技术非常重要。近几年来，造墙技术采用冲击及反循环钻机钻主孔，抓斗挖掘副孔成墙；200t液压拔管机起拔接头套管，用孔内聚能爆破大孤石钻进等，完善了施工工艺，保证了成墙的施工质量。
　　2、土石坝
　　我国水资源大部分集中于西部边远地区，交通不便，地质条件复杂，施工条件困难。为适应这一形势，进入80年代，引进了混凝土面板堆石坝坝型。面板坝际具有一般土石坝的特点外，还有混凝土面板防渗效果好而水泥带量不多，施工期堆石坝体可过水等优点，在比较质量、安全、工期和造价时常处于有利地位，因而是一种有竞争力的坝型。
　　二、混凝土坝施工
　　当前我国混凝土坝在施工技术方面的主要问题是施工工艺和温度控制有待改进。大坝混凝土对强度要求并不高，而要求水泥的水化热低，若水泥用量偏多，则不利于温控，因此掺用粉煤灰是合理的。50年代末期，三门峡工程掺用粉煤灰曾达40°,取得良好效果。1980年凿取混凝土试件，各项试验指标都符合设计要求，并截取了8节钢筋，亦无锈蚀炭化现象。由于过去水泥价格偏低，建坝投资又是无偿使用，不重视掺粉煤荻的专用措施，因此这一措施并未广泛应用。
　　大型工程混凝土温度控制，主要采用风冷骨料技术。三峡混凝土要求出机口温度满足7℃，关键是采用骨料二次预冷技术。二滩工程采用喷淋冷水浸泡法预冷骨料，效率高，预冷相对简单，效果稳定实用。
　　减少混凝土裂缝，广泛采用补偿收缩混凝土。万家寨工程成功地应用了低热微膨胀混凝土筑坝技术，在不足一年时间内实现了电站坝段从基础浇筑至坝顶节省了投资，简化了温控，缩短了工期。有一些高拱坝的坝体混凝土，采用外掺氧化镁进行温度变形补偿。
　　变态混凝土是我国独创，其性态由硬性混凝土变成低坍落度(1～2era)常态混凝土。通过掺人适量的水泥胶浆，经强力插入式振捣器振捣密实而形成，其层面的结合质量和常态混凝土没有区别，所以在坝的上游面，孔洞结构周边，岩石边坡接合等部位可以采用同一种混凝土。这就使施工作业十分方便，消除了两种混凝土接合不好的现象。
　　三、土石方明挖、高边坡开挖
　　我国近期大型水利工程建设中，土石方开挖量和开挖强度达到世界级水平。三峡的年最高开挖强度4400万m³，月开挖强度153m³。工程明挖的特点是工程量大，工期紧，开挖深度形成高陡边坡，工程地质条件复杂、多变及与其他工序交叉作业，施工中需不断调整工序。由于工程量巨大，施工强度高，必须选择性能稳定，质量好的配套的先进施工机械设备。
　　四、大型地下工程及长隧洞开挖
　　1995年以来，我国地下工程建设有了非常迅速的进展，一批特大的地下洞室工程相继建成。岩壁吊车梁技术已广泛应用于地下厂房，它可以取消吊车柱减少厂房开挖跨度1～2m，减少施工难度，节省投资。它是通过砂浆锚杆或预应力锚杆使混凝土梁支撑在岩壁上。小浪底工程的吊车梁承载力已达到25ot。
　　“九五”期间，水工隧洞的开挖长度大于lkm的约50条，总长度近300km。利用掘进机开挖长隧洞是我国目前的主要施工方法。它可以提高掘进速度，减少围岩扰动，有效利用围岩的承载能力。引黄入晋一期工程要开凿26条隧洞，总长161．5km，为使工程尽早通水发挥效益，采用了6台全断面双护盾掘进机，开挖了8条总长122km的隧洞，占一期隧洞工程的3／4。掘进速度创造了日最高进尺113m的施工记录，达到了国际先进水平。
　　五、地基处理
　　伴随着工程复杂地基的建设，地基处理取得新的成绩，如引进GIN灌浆，墙体接头等居于先进行列。三峡、小浪底工程的防渗墙施工达到国际先进水平。
　　防渗帷幕灌浆提出一种新的“灌浆强度值”(GIN)方法。由于裂隙岩体灌浆时控制GIN为一常数，则大裂缝注入量大而压力小，细裂隙注入量小而压力大，自动地适应了岩体地质条件的不规则性，使帷幕体总的注入浆量合理分布，效益与投资比率达到最大，取得了较好的效果。小浪底工程在此基础上提出了孔口封闭法为基础，嫁接GIN法，取两者之长，完成了约2.7万m，该项目获得了水利部科技进步奖。
　　混凝土防渗墙的施工，在三峡二期工程上游围堰采用液压铣槽机、抓斗等高效的机械设备，于1997年11月～1998年8月完成了墙厚1.0m，面积4．8万m²的施工任务，月最大施工强度6440m²,在施工技术达到了国际领先水平。
　　六、土工合成材料
　　土工合成材料，具有反滤、排水、隔离、防渗、防护、加筋等多种功能。它具有重量轻、施工简易、运输方便、价格低廉、料源丰富等优点。在98大水防洪抢险中发挥重要作用。
　　七、系统工程在施工组织设计中的应用
　　1、应用于工程施工进度计划。一是有《工程网络计划技术规程》可遵循，二是有软件系统作技术支撑。《施工总进度网络计划CAD系统》，已用于天荒坪、桃林口、十三陵等工程，效果良好。这里还须特别指出，成都勘测设计研究院与三峡工程开发总公司联合开发的《三峡二期工程大坝混凝土浇筑模拟与分析系统》，在三峡二期工程大坝混凝土浇筑施工进度计划编制、预测和动态管理中发挥了作用。
　　2、应用于工程施工组织设计总平面布置。为解决最优总平面布置问题，应用系统工程中的数学规划、图论、专家系统等方法，并结合CAD技术，取得了一系列施工应用研究成果。如二滩水电站工程砂石料场优选研究中，用系统分析方法建立了混合整数规划模型，并用分枝限界法求解，为合理选择料场，降低砂石骨料成本提供了科学方法，又如：采用多目标决策分析模型，对三峡工程施工场外运输的4种方案，就其13项技术经济指标，排出决策对比优序数矩阵和加权优序数矩阵，进行决策分析计算，为决策提供了科学依据。
　　3、应用于主体工程施工。对各坝型施工过程进行仿真模拟，编制了相应的施工计算机模拟软件，并先后在三峡、龙滩等多项工程验证。又如根据二滩工程所处地区的气温和施工条件，用系统分析方法，建立了以坝块混凝土的温控费用为目标函数，以设计规范、自然条件、水化热、浇筑能力、坝块尺寸、冷却措施的效应等因素作为约束条件的非线性规划数学模型，可用于单块实体混凝土浇筑块温控措施的设计。其后，又建立了一种对整个坝体、整个施工期温控措施进行优化的混合型非线性规划数学模型，使所采用的温控措施组合方案的总费用最低。