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【摘要】随着水利工程的不断发展,我国在各种大型项目都取得了成就,同时技术上也不断更新,但是还存在不少差距。通过列举水利施工中的各种技术,分析其中的要领,为今后的水利建设发展提供一定的展望。
【关键词】水利水电工程;治水;锚固;
The development of water conservancy construction technology
WANGZhong-nanSUNCheng-yanQIANYao-qiang
【Abstract】With the continuous development of water conservancy projects, China have achieved success in various major projects, while technically constantly updated, but there are still many gaps. Construction of water through the list of the various technologies, including analysis of the essentials for the future development of water conservancy construction in certain prospects.
【Key words】Water Resources and Hydropower Engineering;Flood Control; Anchorage
0.引言
水利水电建设,可概括分为规划、设计、施工等阶段。各阶段既有分工,又有联系,相辅相承。水利工程施工这门科学的主要特征是实践性和综合性。前者要求通过施工实践,检验规划设计的方案,使工程完建并投入使用,这就要求理论结合实际,因时因地分析问题和解决问题;后者要求在施工过程中,既要领会规划设计的意图,又要根据施工条件的和水利水电建设的方针政策,优质快速的进行工程建设,这就要求综合运用与水利水电建设有关的科学技术和组织管理方面的经验和知识,使问题得到完满得解决。[1]
1.水利水电施工的现状
在我国历史上,水利建设成就卓著。几千年来,修建了都江堰工程、黄河大堤、南北大运河以及其他许多施工技术难度大的水利工程。公元前250年以前修建的四川都江堰水利工程,按“乘势利导,因时制宜”的原则,发挥了防洪和灌溉的巨大效益。用现代系统工程的观点来分析,该工程在结构布局、施工措施、维修管理制度等方面都是相当成功的。此外,在截流堵口工程中所使用的多种施工技术至今还为各地工程所沿用。
目前,我国的水利项目建设发展迅猛。已经建好的葛洲坝和正在建设中的长江三峡、青铜峡、丹江口、满拉、乌鲁瓦提等水利枢纽是防洪、蓄水、发电等综合利用的。修建了官厅、佛子岭、大伙房、密云、岳城、潘家口、南山、观音阁、桃林口、江垭等大型水库,为防洪、蓄水服务。在防洪方面,修建和加高加固大江大河堤防26万km,兴建水库8.5成座,总库容4924亿m3,初步控制了常遇洪水,保护了4亿多人口、470座城市、5亿亩耕地和大量交通道路、油田等基础设施。此外,在水电建设、水资源调配、农田水利灌溉等方面也取得了举世瞩目的伟大成就。
在取得巨大成就的同时,也发生了大量的问题。即项目建设缺乏规划,盲目建设,对生态环境论证不严密,导致生态环境破坏,整体技术水平不高等等。如:长江三峡两岸出现的滑坡现象,以及水库引起地质构造变化所潜在的地震危险等等。[2] [3]
2.水利工程施工组织与管理的基本原则
总结过去水利工程施工的经验,在施工组织与管理方面,必须遵循以下的主要原则:1)全面的贯彻多快好省的施工原则:在工程建设中应该根据需要和可能,尽快地完成优质、高产、低消耗的工程,任何片面强调某一各方面而忽视另一个方面的做法都是错误的,都会造成不良的后果;2)按基本建设程序办事:3)按系统工程的原则合理组织工程施工,做好统筹规划;4)实行科学管理,遵循我国一些基本项目的建设;5)一切从实际出发遵从施工的科学规律;要做好人力物力的综合平衡、连续、有节奏地施工。[4]
3.水利施工的常见问题与解决方法
3.1地基处理
经过调查,以前我国兴建的大型水利项目,地基是个重要的问题。如何处理好地基问题,也是做好水利施工的一个重要内容。地基处理的基本方法主要有岩基灌浆 、岩基锚固、砂砾地基灌浆、防墙施工等方法。
土基应先将开挖基础时预留下来的保护层挖除,并清除杂物,然后用碎石垫底,盖上湿砂,再进行压实,浇8~12cm厚素混凝土垫层。砂砾地基应清除杂物,整平基础面,并浇筑10~20cm厚素混凝土垫层。
对于岩基,一般要求清除到质地坚硬的新鲜岩面,然后进行整修。整修是用铁撬等工具去掉表面松软岩石、棱角和反坡,并用高压水冲洗,压缩空气吹扫。若岩面上有油污、灰浆及其粘结的杂物,还应采用钢丝刷反复刷洗,直至岩面清洁为止。清洗后的岩基在混凝土浇筑前应保持洁净和湿润。
3.2导流
在河床上修建水工建筑物时,为保证在干地上施工,需将天然径流部分或全部改道,按预定的方案泄向下游,并保证施工期间基坑无水,这就是施工导流与水流控制要解决的问题。水利水电工程整个施工过程中的施工水流控制(又称施工导流),广义上说可以概括为采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾,避免水流对水工建筑物施工的不利影响,把河水流量全部或部分地导向下游或拦蓄起来,以保证干地施工和施工期不影响或尽可能少影响水资源的综合利用。目前最好的截留处理方式是围堰,而泻水建筑物分为导流明渠、导流隧洞、导流底孔)三种。 [5]
3.3截流
当泄水建筑物完成时,抓住有利时机,迅速实现围堰合龙,迫使水流经泄水建筑物下泄,称为截流。截流方法主要分为立堵法和平堵法。
3.4施工排水
围堰闭气以后,要排除基坑内的积水和渗水,随后在开挖基坑和进行基坑内建筑物的施工中,还要经常不断地排除渗入基坑的渗水,以保证干地施工。修建河岸上的水工建筑物时,如基坑低于地下水位,也要进行基坑排水工作。排水的方法可分为明式排水和暗式排水两种。
3.5高边坡处理
边坡滑坡经常出现。主要处理方法包括混凝土抗滑结构的应用、锚固技术、减灾排水等技术。
3.6爆破
爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质内的炸药引爆后,在极短的时间内,由固态转变为气态,体积增加数百倍至几千倍,伴随产生极大的压力和冲击力,同时还产生很高的温度,使周围介质受到各种不同程度的破坏,称为爆破。
爆破工作的安全极为重要,从爆破材料的运输、储存、加工,到施工中的装填、起爆和销毁均应严格遵守各项爆破安全技术规程。
3.7喷锚支护
喷锚支护是喷混凝土支护、锚杆支护及喷混凝土与锚杆、钢筋网联合支护的统称。它是地下工程支护的一种新型式,也是新奥地利隧洞工程法(简称新奥法)的主要支护措施。喷锚支护适用于不同地层条件、不同断面大小的地下洞室工程,既可用作临时支护也可用作永久性支护。
喷锚支护是在隧洞开挖后,及时在围岩表面喷射一层厚3~5cm的混凝土,必要时加上锚杆、钢筋网以稳定围岩。这一层混凝土一般作为临时支护,以后再在其上加喷混凝土至设计厚度作为永久支护。这种施工方法称为“新奥法”。
从我国已建隧洞工程的实际来看,采用喷锚支护,可以减少衬砌工程量50%以上,节约水泥1/2~1/3,减少劳动力和工程投资50%左右,缩短工期50%以上。喷锚支护,不需要安装模板,也不需要进行回填灌浆,操作方便,施工安全。
4.水利工程施工的任务和特点
水利工程施工的主要任务可归纳如下:
1)依据设计、合同任务和有关部门的要求,根据工程所在地区的自然条件,当地社会经济状况,设备、材料和人力等的供应情况以及工程特点,编制切实可行的施工组织设计。
2)按照施工组织设计,做好施工准备,加强施工管理,有计划的组织施工,保证施工质量,合理使用建设资金多快好省地起全面完成施工任务。
3)在施工过程中开展观测,试验和研究工作,促进水利水电建设科学技术的发展。
水利工程施工的特点,突出反映在水流控制上:
1)水利工程施工常在河流上进行,受水文、气象、地形、地质等因素影响很大。
2)河流上修建的挡水建筑物,关系着下游千百万人民的生命财产安全,因此,工程施工必须保证施工质量。
3)在河流上修建水利工程,常涉及到许多部门的利益,这就必须全面规划、统筹兼顾,因而增加了施工的复杂性。
4)水利水电工程一般位于交通不便的山区,施工准备工作量大,不仅要修建场内外交通道路和为施工服务的辅助企业,而且要修建办公室和生活用房。因此,必须十分重视施工准备工作的组织,使之既满足施工要求又减少工程投资。
5)水利水电枢纽工程常由许多单项工程所组成,布置集中、工程量大、工种多、施工强度高,加上地形方面的限制。容易发生施工干扰。因此需要统筹规划重视现场施工的组织和管理,运用系统工程学的原理,因时因地的选择最优的施工方案。
6)水利工程施工过程中爆破作业、地下作业、水上水下作业和高空作业等,常常平行交叉进行,对施工安全很不利。因此,必须十分注意安全施工,防止事故发生。
5.实例
松涛水利枢纽位于柳河干流上的松涛峡,系一级建筑物,由河床混凝土重力坝、溢洪道,右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电,共装三台机组,每台机组15万吨,发电的最低水位为500米,相应库容19.5亿米3。
枢纽的右岸适当位置布置有排砂放空洞,可满足封孔蓄水期对游供水100米3/秒流量的要求。
通过实例可以看出此大型枢纽项目的施工内容,以发电为主,主要水文地质资料也是决定项目建设的重要内容。而安排导流是此项目工期安排的主要内容。
6.结论
随着水利工程的不断发展,会促使施工技术的不断发展。通过有关项目人员的经验总结,不断进行技术攻关和项目实践,会出现多样化的发展局面。■
【参考文献】
[1]金文良,毛建平主编.水利水电工程施工[M].郑州:黄河水利水电出版社.2004.
[2]张智涌主编.水利水电工程施工技术[M].北京:中国水利水电出版社.2003.
[3]钟汉华主编.水利水电工程施工技术[M].北京:中国水利水电出版社.2004.
[4]中华人民共和国能源部、水利部部标准.水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89(试行).北京:水利电力出版社,1990.1.
[5]夏明耀.过水土石围堰.武汉:武汉水利电力学院.1985.3.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】水利水电工程;治水;锚固;
The development of water conservancy construction technology
WANGZhong-nanSUNCheng-yanQIANYao-qiang
【Abstract】With the continuous development of water conservancy projects, China have achieved success in various major projects, while technically constantly updated, but there are still many gaps. Construction of water through the list of the various technologies, including analysis of the essentials for the future development of water conservancy construction in certain prospects.
【Key words】Water Resources and Hydropower Engineering;Flood Control; Anchorage
0.引言
水利水电建设,可概括分为规划、设计、施工等阶段。各阶段既有分工,又有联系,相辅相承。水利工程施工这门科学的主要特征是实践性和综合性。前者要求通过施工实践,检验规划设计的方案,使工程完建并投入使用,这就要求理论结合实际,因时因地分析问题和解决问题;后者要求在施工过程中,既要领会规划设计的意图,又要根据施工条件的和水利水电建设的方针政策,优质快速的进行工程建设,这就要求综合运用与水利水电建设有关的科学技术和组织管理方面的经验和知识,使问题得到完满得解决。[1]
1.水利水电施工的现状
在我国历史上,水利建设成就卓著。几千年来,修建了都江堰工程、黄河大堤、南北大运河以及其他许多施工技术难度大的水利工程。公元前250年以前修建的四川都江堰水利工程,按“乘势利导,因时制宜”的原则,发挥了防洪和灌溉的巨大效益。用现代系统工程的观点来分析,该工程在结构布局、施工措施、维修管理制度等方面都是相当成功的。此外,在截流堵口工程中所使用的多种施工技术至今还为各地工程所沿用。
目前,我国的水利项目建设发展迅猛。已经建好的葛洲坝和正在建设中的长江三峡、青铜峡、丹江口、满拉、乌鲁瓦提等水利枢纽是防洪、蓄水、发电等综合利用的。修建了官厅、佛子岭、大伙房、密云、岳城、潘家口、南山、观音阁、桃林口、江垭等大型水库,为防洪、蓄水服务。在防洪方面,修建和加高加固大江大河堤防26万km,兴建水库8.5成座,总库容4924亿m3,初步控制了常遇洪水,保护了4亿多人口、470座城市、5亿亩耕地和大量交通道路、油田等基础设施。此外,在水电建设、水资源调配、农田水利灌溉等方面也取得了举世瞩目的伟大成就。
在取得巨大成就的同时,也发生了大量的问题。即项目建设缺乏规划,盲目建设,对生态环境论证不严密,导致生态环境破坏,整体技术水平不高等等。如:长江三峡两岸出现的滑坡现象,以及水库引起地质构造变化所潜在的地震危险等等。[2] [3]
2.水利工程施工组织与管理的基本原则
总结过去水利工程施工的经验,在施工组织与管理方面,必须遵循以下的主要原则:1)全面的贯彻多快好省的施工原则:在工程建设中应该根据需要和可能,尽快地完成优质、高产、低消耗的工程,任何片面强调某一各方面而忽视另一个方面的做法都是错误的,都会造成不良的后果;2)按基本建设程序办事:3)按系统工程的原则合理组织工程施工,做好统筹规划;4)实行科学管理,遵循我国一些基本项目的建设;5)一切从实际出发遵从施工的科学规律;要做好人力物力的综合平衡、连续、有节奏地施工。[4]
3.水利施工的常见问题与解决方法
3.1地基处理
经过调查,以前我国兴建的大型水利项目,地基是个重要的问题。如何处理好地基问题,也是做好水利施工的一个重要内容。地基处理的基本方法主要有岩基灌浆 、岩基锚固、砂砾地基灌浆、防墙施工等方法。
土基应先将开挖基础时预留下来的保护层挖除,并清除杂物,然后用碎石垫底,盖上湿砂,再进行压实,浇8~12cm厚素混凝土垫层。砂砾地基应清除杂物,整平基础面,并浇筑10~20cm厚素混凝土垫层。
对于岩基,一般要求清除到质地坚硬的新鲜岩面,然后进行整修。整修是用铁撬等工具去掉表面松软岩石、棱角和反坡,并用高压水冲洗,压缩空气吹扫。若岩面上有油污、灰浆及其粘结的杂物,还应采用钢丝刷反复刷洗,直至岩面清洁为止。清洗后的岩基在混凝土浇筑前应保持洁净和湿润。
3.2导流
在河床上修建水工建筑物时,为保证在干地上施工,需将天然径流部分或全部改道,按预定的方案泄向下游,并保证施工期间基坑无水,这就是施工导流与水流控制要解决的问题。水利水电工程整个施工过程中的施工水流控制(又称施工导流),广义上说可以概括为采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾,避免水流对水工建筑物施工的不利影响,把河水流量全部或部分地导向下游或拦蓄起来,以保证干地施工和施工期不影响或尽可能少影响水资源的综合利用。目前最好的截留处理方式是围堰,而泻水建筑物分为导流明渠、导流隧洞、导流底孔)三种。 [5]
3.3截流
当泄水建筑物完成时,抓住有利时机,迅速实现围堰合龙,迫使水流经泄水建筑物下泄,称为截流。截流方法主要分为立堵法和平堵法。
3.4施工排水
围堰闭气以后,要排除基坑内的积水和渗水,随后在开挖基坑和进行基坑内建筑物的施工中,还要经常不断地排除渗入基坑的渗水,以保证干地施工。修建河岸上的水工建筑物时,如基坑低于地下水位,也要进行基坑排水工作。排水的方法可分为明式排水和暗式排水两种。
3.5高边坡处理
边坡滑坡经常出现。主要处理方法包括混凝土抗滑结构的应用、锚固技术、减灾排水等技术。
3.6爆破
爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质内的炸药引爆后,在极短的时间内,由固态转变为气态,体积增加数百倍至几千倍,伴随产生极大的压力和冲击力,同时还产生很高的温度,使周围介质受到各种不同程度的破坏,称为爆破。
爆破工作的安全极为重要,从爆破材料的运输、储存、加工,到施工中的装填、起爆和销毁均应严格遵守各项爆破安全技术规程。
3.7喷锚支护
喷锚支护是喷混凝土支护、锚杆支护及喷混凝土与锚杆、钢筋网联合支护的统称。它是地下工程支护的一种新型式,也是新奥地利隧洞工程法(简称新奥法)的主要支护措施。喷锚支护适用于不同地层条件、不同断面大小的地下洞室工程,既可用作临时支护也可用作永久性支护。
喷锚支护是在隧洞开挖后,及时在围岩表面喷射一层厚3~5cm的混凝土,必要时加上锚杆、钢筋网以稳定围岩。这一层混凝土一般作为临时支护,以后再在其上加喷混凝土至设计厚度作为永久支护。这种施工方法称为“新奥法”。
从我国已建隧洞工程的实际来看,采用喷锚支护,可以减少衬砌工程量50%以上,节约水泥1/2~1/3,减少劳动力和工程投资50%左右,缩短工期50%以上。喷锚支护,不需要安装模板,也不需要进行回填灌浆,操作方便,施工安全。
4.水利工程施工的任务和特点
水利工程施工的主要任务可归纳如下:
1)依据设计、合同任务和有关部门的要求,根据工程所在地区的自然条件,当地社会经济状况,设备、材料和人力等的供应情况以及工程特点,编制切实可行的施工组织设计。
2)按照施工组织设计,做好施工准备,加强施工管理,有计划的组织施工,保证施工质量,合理使用建设资金多快好省地起全面完成施工任务。
3)在施工过程中开展观测,试验和研究工作,促进水利水电建设科学技术的发展。
水利工程施工的特点,突出反映在水流控制上:
1)水利工程施工常在河流上进行,受水文、气象、地形、地质等因素影响很大。
2)河流上修建的挡水建筑物,关系着下游千百万人民的生命财产安全,因此,工程施工必须保证施工质量。
3)在河流上修建水利工程,常涉及到许多部门的利益,这就必须全面规划、统筹兼顾,因而增加了施工的复杂性。
4)水利水电工程一般位于交通不便的山区,施工准备工作量大,不仅要修建场内外交通道路和为施工服务的辅助企业,而且要修建办公室和生活用房。因此,必须十分重视施工准备工作的组织,使之既满足施工要求又减少工程投资。
5)水利水电枢纽工程常由许多单项工程所组成,布置集中、工程量大、工种多、施工强度高,加上地形方面的限制。容易发生施工干扰。因此需要统筹规划重视现场施工的组织和管理,运用系统工程学的原理,因时因地的选择最优的施工方案。
6)水利工程施工过程中爆破作业、地下作业、水上水下作业和高空作业等,常常平行交叉进行,对施工安全很不利。因此,必须十分注意安全施工,防止事故发生。
5.实例
松涛水利枢纽位于柳河干流上的松涛峡,系一级建筑物,由河床混凝土重力坝、溢洪道,右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电,共装三台机组,每台机组15万吨,发电的最低水位为500米,相应库容19.5亿米3。
枢纽的右岸适当位置布置有排砂放空洞,可满足封孔蓄水期对游供水100米3/秒流量的要求。
通过实例可以看出此大型枢纽项目的施工内容,以发电为主,主要水文地质资料也是决定项目建设的重要内容。而安排导流是此项目工期安排的主要内容。
6.结论
随着水利工程的不断发展,会促使施工技术的不断发展。通过有关项目人员的经验总结,不断进行技术攻关和项目实践,会出现多样化的发展局面。■
【参考文献】
[1]金文良,毛建平主编.水利水电工程施工[M].郑州:黄河水利水电出版社.2004.
[2]张智涌主编.水利水电工程施工技术[M].北京:中国水利水电出版社.2003.
[3]钟汉华主编.水利水电工程施工技术[M].北京:中国水利水电出版社.2004.
[4]中华人民共和国能源部、水利部部标准.水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89(试行).北京:水利电力出版社,1990.1.
[5]夏明耀.过水土石围堰.武汉:武汉水利电力学院.1985.3.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文