水利水電工程施工技術(shù)探討
許運(yùn)鳳
摘 要：在水利水電工程中，技術(shù)是整個工程的根本，是保證整個工程能夠按時按質(zhì)完成的一項重要依據(jù)。水利水電工程施工技術(shù)與水利水電的經(jīng)濟(jì)效益有著密切聯(lián)系，在這里，它已經(jīng)不是簡單的技術(shù)而已，它是整個水利水電工程的一個重要因素。只有不斷完善水利水電工程施工技術(shù)，才能使水利水電工程發(fā)揮其真正的作用。本文在我國水利水電工程的特點的基礎(chǔ)上，提出了水利水電工程施工技術(shù)，并對其進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：水利水電；施工；技術(shù)
一、我國水利水電工程的特點
新中國成立以來,國家進(jìn)行了大規(guī)模的水利水電工程建設(shè),己修建了約 8.6 萬多座水庫,4500 多座水電站,產(chǎn)生的水庫移民達(dá) 2500 多萬人。
（1）長江、黃河、珠江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等大江大河。青藏和云貴高原為我國大江大河的發(fā)源地，它們流域面積大、源遠(yuǎn)流長、水系集中、集雨面積大、河床坡陡和水資源和水能資源豐富，是十分有利的。
（2）淮河、海灤河。分別位于黃河南北，它們的流域面積均接近 32 萬 kW，它們水系分散，壩址以上源近流短、集雨面積小，河床坡緩，水資源和水能資源極為貧乏，實際可供開發(fā)容量更低，來水量豐枯懸殊，校核洪峰極高，導(dǎo)致工程泄洪規(guī)模增大，投資較高。
（3）西北黃河支流和內(nèi)陸河流域。前者一地處北方，年降水 464 mm，因干旱等原因，徑流深僅 88mm，支流徑、洛、渭、大通河等源近流短，水資源和水能資源較少。新疆、甘肅、青海等內(nèi)陸河流域總的流域面很大，但因氣候干燥，蒸發(fā)量大，河川徑流很小，這個區(qū)域水資源開發(fā)條件最差。
（4）其余東北、東南沿海、西南國際河流等。北松花江、遼河等年水資源總量約 1,900 億 m3，徑流深約 130mm，其水資源條件優(yōu)于淮河、海河流域。東南沿海及西南國際河流年降雨量較多，徑流深較大。水利水電工程防洪供水發(fā)電等效益主要取決于該工程年徑流量、水庫庫容和水能儲量。我國已建堤壩約 8.3 萬多座，壩高 15ｍ以上的約 1.86 萬座；堤防長約 25 萬多ｋｍ，其中大江大河上的重要堤防 6.57 萬ｋｍ。這些水利水電工程在防洪、發(fā)電、灌溉、供水和航運(yùn)等方面，發(fā)揮了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
二、我國現(xiàn)代水利工程施工技術(shù)
1．壩體填筑的施工技術(shù)
在壩體填筑的施工技術(shù)中，壩面流水作業(yè)較為關(guān)鍵，流水作用主要包括以下四個方面：
① 對壩面流水作業(yè)的方向和工作段大小進(jìn)行劃分時，必須與壩面面積相符，同時，也要與施工機(jī)械的正常作業(yè)要求相符。其寬度要大于碾壓機(jī)械能錯車與壓實的最小寬度，通常情況下，寬度為 10m~20m；長度應(yīng)該與碾壓機(jī)械的作業(yè)要求相符合，通常情況下，長度為 40m~100m。
② 對壩體填筑工序的劃分要根據(jù)主要的作業(yè)內(nèi)容來進(jìn)行，具體的填筑面積、施工強(qiáng)度、鋪料方式和季節(jié)等因素決定壩體填筑工序的主要步驟。
③ 應(yīng)該把填筑土了的作業(yè)時間控制好，最大限度的減少作業(yè)循環(huán)時間，從而能夠使冬季夏季施工過程中的熱量的流失得以避免。
④ 在流水作業(yè)之后，必須制定出流失作業(yè)程序的工序數(shù)目和流水作業(yè)的單位時間。卸料和平料等到流水作業(yè)完成后可進(jìn)行。我國三峽大壩見證著中國的筑壩科技已成為國際水平的最新一輪代表。人們使用混凝土澆筑大壩已經(jīng)有 200 多年的歷史了。三峽大壩是世界上第一個沒有出現(xiàn)裂縫的大壩。
大壩裂縫的類型有：
① 貫穿性的裂縫。這種裂縫使得大壩結(jié)構(gòu)的整體性受到破壞，具有非常大的危害，甚至對大壩安全形成了威脅。
② 在大壩表面發(fā)生，很細(xì)很淺，產(chǎn)生這種表面裂縫的原因有很多，其中溫度裂縫是最常見的。冬季，壩體內(nèi)溫度較高，而壩體外面的溫度比較低，產(chǎn)生內(nèi)外溫差，從而混凝土發(fā)生了溫度裂縫。世界性的難題就在于在壩體觸水前，怎么才能不產(chǎn)生溫度裂縫。
2．預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)
在水利工程中，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是一項重要的工程措施，它是預(yù)應(yīng)力巖錨與混凝土預(yù)應(yīng)力拉錨的總稱，它為水利工程帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益，適應(yīng)面較廣，既可以加固、補(bǔ)強(qiáng)原有的建筑物，而且還能夠在新建工程中顯示獨特的功能。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)有一個獨有的優(yōu)點---傳遞拉應(yīng)力，這項優(yōu)勢已經(jīng)收到國內(nèi)外業(yè)界各部門的重視。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是在預(yù)應(yīng)力混凝土基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這項技術(shù)與 GSP 相結(jié)合更加有效的按照設(shè)計要求的方向、大小及錨固深度，對基巖或建筑物預(yù)先施加主動的預(yù)壓應(yīng)力，從而使得加固或改善其受力條件的目的能夠?qū)崿F(xiàn)。預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計原則：
① 由于壩型不同，對穩(wěn)定性的要求也就不同，那么穩(wěn)定性分析的方法與穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)也有區(qū)別。采用與上部結(jié)構(gòu)類型相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，從而保證基礎(chǔ)穩(wěn)定與相應(yīng)上部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。
② 壩基或壩體的正應(yīng)力由于對壩基施加錨固荷載而增大。校核由錨固荷載引起的正應(yīng)力增加幅度，從而使由于壩基或壩體正應(yīng)力的增加引起的破壞得到防止。
③ 為了減少預(yù)應(yīng)力錨桿的數(shù)量和錨固荷載，根據(jù)現(xiàn)場施工條件選擇最優(yōu)的錨固角度。
3．大體積碾壓混凝土的技術(shù)
碾壓混凝土是近些年發(fā)展起來的，它是一項筑壩新技術(shù)，它受到了全世界的親睞。碾壓混凝土是一種干硬性貧水泥的混凝土，使用硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)摻和料、水、外加劑、砂和分級控制的粗骨料拌制成無塌落度的干硬性混凝土，采用與土石壩施工相同的運(yùn)輸及鋪筑設(shè)備，用振動碾分層壓實。碾壓混凝土壩既具有混凝土體積小、強(qiáng)度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點，又具有土石壩施工程序簡單、快速、經(jīng)濟(jì)、可使用大型通用機(jī)械的優(yōu)點。這種施工方法具有以下優(yōu)點：施工速度快、具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、投資省。其比較適合用于大體積和大面積的混凝土施工。世界上開始使用碾壓混凝土是在 1975 年，而我國在 1978 年開始碾壓混凝土的試驗工作。碾壓混凝土與其他混凝土不同的主要特點在于：拌合物干硬，塌落度為零。碾壓混凝土的施工方法與石壩的填筑方法比較接近，采用通倉薄層鋪料。
4．施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)
施工導(dǎo)流是水利水電工程施工中的一種重要問題。導(dǎo)流方案要事先做出周密的設(shè)計，其與整個工程的工期、質(zhì)量、造價和安全度汛有著密切聯(lián)系。在水利水電工程中，一般都是通過修筑圍堰來解決施工導(dǎo)流問題。在河流上修建水利水電工程時，為了使水工建筑物能在干地上進(jìn)行施工，需要用圍堰圍護(hù)基坑，并將河水引向預(yù)定的泄水通道往下游宣泄，這就是施工導(dǎo)流。在水利樞紐工程建設(shè)過程中，施工導(dǎo)流工程對河床水流進(jìn)行控制的全面部署。大型水利樞紐工程建設(shè)過程中，發(fā)電、防洪、航運(yùn)、灌溉等其他國民經(jīng)濟(jì)部門的利益與導(dǎo)流工程的好壞有著密切聯(lián)系。施工導(dǎo)流工程決定著樞紐建筑物施工條件，而其他國民經(jīng)濟(jì)部門的利益必然受到工程建設(shè)進(jìn)度快慢的影響。因此，在水利樞紐工程建設(shè)中必須把導(dǎo)流工程做好。當(dāng)?shù)氐匦�、洪水、氣溫、地質(zhì)等自然條件直接影響著水利樞紐建筑物的施工。
另外，各工程還具有明顯的不可重復(fù)性。一般情況下，利用枯水季節(jié)進(jìn)行大施工能夠簡化臨時性的導(dǎo)流工程，從而能夠使造價降低以及施工進(jìn)度加快。大量的土石方和混凝土工程量必須要此期間完成。河流有一年一度洪枯季節(jié)的周期性，因此，決定了水利樞紐工程施工具有很強(qiáng)的季節(jié)性，從而施工具有不均衡性，此時就需要合理安排施工，綜合平衡人力、物力、財力。導(dǎo)流時段的劃分、導(dǎo)流方案及措施的擬定、導(dǎo)流流量的選擇都是按照國家建設(shè)計劃所規(guī)定的要求為主要依據(jù)。壩與導(dǎo)流工程在洪水賽跑中所必須達(dá)到的時間指標(biāo)其實就是控制性施工總進(jìn)度，對于施工總進(jìn)度的要求，導(dǎo)流工程必須最大限度地對其進(jìn)行滿足。在地形和自然條件允許的條件下，最為經(jīng)濟(jì)合理的方案就是采用分期圍堰導(dǎo)流。
圍堰就是修建臨時性擋水結(jié)構(gòu)物，其主要目的就是為了使水利樞紐建筑物能在干地上進(jìn)行施工和檢修。圍堰的工作條件具有一定的特殊性，它是一種臨時性壩工。一般情況下，修筑圍堰是每個水利樞紐工程施工的必須進(jìn)行的一個程序，有時河床只有一部分被圍堰占據(jù)，有時圍堰也攔斷整個河床。圍堰的平面布置在大型水利樞紐的設(shè)計和建設(shè)中通常是要通過水利模型試驗進(jìn)行驗證的。圍堰平面布置選擇的正確與否，與河道沖刷以及航運(yùn)和排水有著密切關(guān)系，即選擇正確，河道沖刷能夠減少、航運(yùn)和排水方面的困難能夠減輕。由于修建圍堰使原河道的過水?dāng)嗝婵s小，流速加大，水流對圍堰堰體將產(chǎn)生很大的沖擊，致使圍堰結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
三、結(jié)語
近年來，我國水利水電工程已經(jīng)跟上了現(xiàn)代化的步伐，并取得了很好的成績。水利水電工程施工技術(shù)有很多，本文只對“壩體填筑的施工技術(shù)”、“預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)”、“大體積碾壓混凝土的技術(shù)”、“施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)”這四種技術(shù)進(jìn)行分析，施工技術(shù)不在多，而是在質(zhì)上，無論是應(yīng)用哪種技術(shù)，都必須成熟靈活的運(yùn)用使得水利水電工程更加安全、穩(wěn)定。因此，對水利水電工程施工技術(shù)的研究不應(yīng)只滿足現(xiàn)狀，而應(yīng)該根據(jù)實際的具體需求不斷地進(jìn)行研究。
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