水力论文:浅谈水利工程土石坝施工及技术应用

　　浅谈水利工程土石坝施工及技术应用
　　王顺良
　　（贵州省水利机械化实业总公司）
　　摘要：随着我国大规模的水利工程建设．水利工程施工的新技术、新工艺、新装备广泛应用，取得了长足发展，堤防工程防渗技术、机械化施工新技术有突破性进展：土工合成材料在水利工程中的推广应用提高了一个新的水平。
　　关键词：水利工程；土石坝施工；土工合成材料；混凝土；
　　l土石坝施工
　　据不完全统计，已建成和在建的土石坝，坝高大于lOOm的有31座。混凝土面板堆石坝、土质心墙堆石坝、沥青混凝土防渗土石坝有的也已进入了lOm的高坝行列。土工膜防渗的土石坝开始用于中低坝。高土石坝的建设规模和技术难度都取得了关键性进展。
　　1.1防渗土料选取。
　　通过大量研究，劣质土料也能用于工程，如红粘土、湿陷性黄土，膨胀土，各种含砾土、粘质的砾石土，风化料，残积、冰积、洪积的碎石土等。只要有正确的没计，合适的机械施工设备。科学的压实参数，这些劣质土料均可以作为防渗土料。
　　1.2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。这些完善的施工工艺，保证了成墙的施工质量。小浪底的防渗墙的造墙深度达到81.9m。
　　1.3大型的施工设备。
　　近期我国建成的高土石坝，施工设备已达到很高水平。以20t自卸汽车为主，最高月强度22.33万m3；以60t自卸汽车为主体，最高月强度l18万m3，并使用碾重约16t的自行式振动碾。这些标志着我国土石施工设备达到世界级水平。
　　2混凝土面板堆石坝施工
　　全国已建和在建的混凝土面板堆石坝，坝高大于lOOm的有25座，面板堆石坝的主要技术叙述如下。
　　2.1利用堆石体临时挡水或过水度汛，从而简化了导流和度汛设施。
　　2.2采用混凝土防渗墙处理砂砾石基础，将混凝土面板的趾板与防渗墙连接，组成完整的防渗体系。
　　2.3对传统的周边缝三道止水作了改进。底部铜止水片仍为基本的止水构件，中间塑料止水带闪承受的水压力不能超过1OMPa，对高坝不适应．倾向省去。表面止水研究了塑性填料，取得了良好效果。
　　2.4．面板模板改进设计了一套重量轻、配套简单、效率高、浇筑灵活、转移和操作方便的无轨滑模系统。它比有轨滑模效率提高3倍，已在国内普遍推广。
　　2.5施工期垫层上游坡面保护，采用喷混凝土或砂浆、乳化沥青剂等措施，以低标号碾压浆技术使用较普遍。施工简单，不需专门设备，质量稳定，速度快，造价低。
　　2.6采用重型振动碾薄层碾压，可以达到高密实和较小变形的堆石体，现已选用20～25t的自行式或牵引式振动碾的机械设备。
　　3混凝土坝施工
　　3.1混凝土筑坝技术，经过工程实践，在混凝土骨料、外加剂、施工机械配套设备等方面都有许多创新和发展。尤其是高拱坝，在体型、坝肩、坝基的稳定温度应力，以及300m级拱坝抗震安全及泄洪消能等方面，都取得了突破性进展。我国混凝土坝技术达到国际领先水平。至今混凝土坝完建和在建的超过lOOm坝高的有24座。
　　3.2为满足大坝高强度浇筑混凝土的需要，在拌和、运输和仓面作业等方面，系统配置了大容量、高效率的机械装备。拌和系统方面。使用了大型塔机、缆式起重机、胎带机和塔带机，代表了我国混凝土运输的先进水平。采用的MD2200T30塔机，工作幅度80m，提升高度86m，提升速度80m/min，起重量20t。实现了混凝土浇筑的高度机械化，保证了混凝土浇筑的质量。
　　3.3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不大于7℃，为此，采用了骨料二次预冷技术。二滩工程采用喷淋冷水浸泡法预冷骨料，具有效率高、预冷相对简单、效果稳定实用的优点。
　　3.4减少混凝土裂缝，广泛采用补偿收缩混凝土。应用了低热微膨胀水泥混凝土筑坝技术，在短时间内就可以从基础浇筑到了坝顶。节省了投资，简化了温控，缩短了工期，获得了经济效果。有一些高拱坝的坝体混凝土，采用了外掺氧化镁进行温度变形补偿的技术。如某地区成功地建成一座不设横缝的整体式拱坝，运行良好。模板费用一般占混凝土总造价的15％～30％，且直接影响施工速度及混凝土表面质量和美观程度。中型工程广泛采用组合钢模板；大型工程普通采用大型钢模板和悬臂钢模板。模板尺寸有2m×3m、3m×2．5m、3m×3m多种规格。滑动模板在大坝溢流面、隧洞、竖井、混凝土井简中广泛采用。牵引方式有的为液压千斤顶提升，有的为液压提升平台上升，有的有轨拉摸。有的已发展为无轨拉摸。
　　4碾压混凝土坝施工
　　4.1近几年，碾压混凝土坝的施工技术有了很大的发展，建成和在建的共60座。其中，建成45座，在建15座：另有围堰12座。目前碾压混凝土高拱坝已占高坝总量的1/6坝高超过100m的重力坝的有江垭(130m)、百色(130m)和索风营(120m)；拱坝有沙牌(129m)、石门子(109m)，蔺河121(100m)等。
　　4.2目前建设的碾压混凝土坝，采用高掺粉煤灰(6O％～65％)和低水泥用量(5O％～60kg/m3)的做法。由于水泥用量少，水化热温升减少，最大温升12～16°C。某工程采用水泥用量40kg/m3，粉煤灰49kg/m3。混凝土强度完全满足设计R90l00的要求。
　　4.3采用低于5svc值混凝土。这有利于改善层面结合质量且不影响混凝土强度，使碾压混凝土的性能得到更好的发挥。
　　4.4变态混凝土为我国所独创，其性态由硬性混凝土变成低坍落度(1～2cm)常态混凝土。通过掺入适量的水泥胶浆，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，消除了两种混凝土结合不好的现象。
　　4.5造缝技术。在某工程采用振动式夯改装手提式振动刀板，将PVC编织布条带压到碾压混凝土内。在拱坝的诱导缝需进行灌浆，某工程研制出一套可进行重复灌浆的预制混凝土组合块诱导缝造缝技术，并在拱坝中推广使用。
　　4.6连续上升浇筑混凝土碾压混凝土坝是施工的关键技术。普定工程中采用了翻转模板，实行升程连续浇筑的方法，创造出连续40多天不间歇施工，一次上升15m的快速施工记录。
　　5土石方明挖、高边坡开挖
　　5.1在我国近期大型水利工程的建设中，土石方开挖量和开挖强度达到了世界级水平度。工程明挖的特点是工程量大，工期紧，开挖深度大，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。
　　5.2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。选择了挖掘机斗容8.0m377t的自卸载重汽车。
　　5.3某地区，形成开挖深度170m的高边坡，总开挖量1891万m3，边坡轮廓线复杂。进水口最大高边坡120m，前缘宽度仅280m。由于岩体风化、岩石破碎软弱。给开挖边坡稳定带来了很大困难。工程现已建成，开挖技术达到国际先进水平。
　　6大型地下工程及长隧洞开挖
　　6.1多年以来，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。以某工程为例。在左岸不足lkm2的范围内开凿了108条纵横交叉、上下几层有各种用途的地下洞群。地下厂房开挖尺寸251.5m×26.2×57.94m(长×宽×高)。三条导流洞最大开挖洞径19.8m，总长度3352m。此外，还有泄洪洞、发电洞、灌溉洞、排沙洞等。此外，地下厂房开挖尺分别是92m×31.2m×71.4m、388.5m×28.9m×72.7m(长×宽×高)，都取得了令人瞩目的成就。
　