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水利水電工程作為我國國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)組成部分,為我國抗洪減災(zāi)事業(yè)做努力。當(dāng)前,我國各個地區(qū)已經(jīng)建立起不同型號的水利工程,在水資源合理調(diào)節(jié)上取得巨大成績。隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,各種新技術(shù)、新工藝及新材料的出現(xiàn)與應(yīng)用,不斷促進(jìn)水利水電工程的發(fā)展。而土石方施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用,大大提高了工程施工質(zhì)量,并解決水利水電工程施工中存在的一些施工困難。
1水利水電工程中的土石方施工技術(shù)分析
1.1土石方高邊坡加固技術(shù)水利水電工程施工過程中通常會遇到高邊坡問題,需要采取加固措施以防止滑動。而土石方高邊坡加固技術(shù)的應(yīng)用,可以加固巖體,從而保證邊坡穩(wěn)定性。其具體表現(xiàn)有兩種,一種是預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù),另一種是混凝土結(jié)構(gòu)抗滑技術(shù)。預(yù)應(yīng)力錨固施工技術(shù)具有高效、靈活、受力好等優(yōu)點(diǎn),同時還可以保證巖體主動受力不受破壞。預(yù)應(yīng)力錨固施工技術(shù)的施工工藝包括:打孔 造束 落束與錨固 張拉 審核加固。進(jìn)行打孔時,應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)實(shí)際施工要求進(jìn)行打孔、測孔、擴(kuò)孔、掃孔。若有特殊情況,應(yīng)確保直孔段固定性,并于掃孔后進(jìn)行再次擴(kuò)孔。打孔時需根據(jù)位置關(guān)系確定鋼絲間隔,避免出現(xiàn)互相交叉問題。另外,為了保護(hù)鋼絲,應(yīng)保證鋼絞絲和錨束鋼絲之間的間隙。預(yù)應(yīng)力錨固施工過程中,還應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力錨固施工質(zhì)量,在錨固段灌漿和封孔灌漿進(jìn)漿管之間合理布置排氣管和通道?;炷两Y(jié)構(gòu)抗滑技術(shù)通常包括混凝土擋墻技術(shù)、抗滑樁技術(shù)及框架、噴護(hù)技術(shù)?;炷翐鯄夹g(shù)通過混凝土擋墻可以局部改變滑坡體的受力平衡狀態(tài),從而預(yù)防滑坡體變形延展;抗滑樁技術(shù)具有的經(jīng)濟(jì)性和高效性,使其在滑坡治理中得到廣泛應(yīng)用,尤其是在滑動面傾角較緩治理方面。其中,深井在滑坡工程中的應(yīng)用不僅可以充分發(fā)揮擋土墻的作用,同時還能起到一定的防滑樁作用;框架、噴護(hù)技術(shù)中的混凝土框架可以保護(hù)滑坡體的表層,全面提升坡體整體性,同時,還能有效避免風(fēng)化和地表水滲水的影響。此外,框架護(hù)坡技術(shù)還具有施工便捷、排水方便等優(yōu)點(diǎn)。
1.2土石方明挖施工技術(shù)目前,我國機(jī)械設(shè)備、爆破器材隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展而得到不斷改進(jìn),進(jìn)而推動了我國爆破技術(shù)走向多樣化發(fā)展道路,如微差爆破技術(shù)、光面爆破技術(shù)等。雖然爆破技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸完善,但還需要進(jìn)行不斷的更新與進(jìn)步,以為促進(jìn)我國水利水電工程的施工技術(shù)發(fā)展提供有效的動力支持。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示[1],當(dāng)前,我國在建或已建的大型水電站有51座,其土石方開挖總面積高達(dá)4.45億立方米,開挖量大于1000立方米的水電站有7座,而開挖量大于500萬立方米的水電站已有23座。其中,最具有代表性的水電站是三峽水電站,其土石方開挖量為12145萬立方米,開挖強(qiáng)度達(dá)4400萬立方米,在世界排名中位居第一。在高陡邊坡開挖方面,我國大型水電站當(dāng)前仍處于開挖階段,其中,大多數(shù)為高陡邊坡工程,根據(jù)相關(guān)資料顯示[2],我國當(dāng)前高邊坡大于100米的水電站已經(jīng)有10座以上,而邊坡最大高度已達(dá)約380米。在施工機(jī)械方面,我國土石方開挖中,機(jī)械化發(fā)展起步較晚。在我國建國初期建設(shè)施工中,除黃河三門峽水電水利工程外的大型水電站都是采用半機(jī)械化的方法開展土石方開挖作業(yè)。在20世紀(jì)60年代,我國土石方開挖機(jī)械化水平普通不高,當(dāng)時主要以自御汽車、斗容挖掘機(jī)、手風(fēng)鉆為代表,對于較大規(guī)模的土石方,則只能引進(jìn)外國設(shè)備進(jìn)行施工。我國土石方施工機(jī)械化水平得到快速發(fā)展是在20世紀(jì)70年代后,而得到迅猛發(fā)展是20世紀(jì)80年代后,并且機(jī)械設(shè)備的種類豐富多樣,如鉆孔機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、輔助機(jī)械、挖樁機(jī)械等,形成多樣化、系列化發(fā)展趨勢。在土石方平衡方面,開挖土石方再利用在水利水電工程施工中占據(jù)十分重要地位,因此,進(jìn)行土石方開挖平衡具有十分必要性。如在三峽工程施工中,主要采用開挖的土石方圍堰填筑,同時還應(yīng)用于人工骨料、大江截留等方面的作業(yè)。而葛洲壩的土石方開挖利用率在95%以上。在爆破技術(shù)方面,爆破技術(shù)在土石方開挖施工中最為常用,如水平預(yù)裂爆破法、光面預(yù)裂爆破法等,小梯段爆破法也應(yīng)用在部分水利水電工程施工中。在爆破中應(yīng)用這些先進(jìn)的施工技術(shù),可以有效解決錨噴支護(hù)區(qū)、基巖灌漿區(qū)、混凝土結(jié)構(gòu)等開挖中存在的施工難題。同時,對特殊部位的爆破工程中,爆破技術(shù)具有較大的優(yōu)勢,可以提高土石方開挖質(zhì)量,保持并促進(jìn)施工進(jìn)度。
1.3土石壩施工技術(shù)90年代以來,我國在建的高土石壩逐漸增加。當(dāng)前,已經(jīng)建成的壩型較多,其中,土石壩占總體壩型約80%。隨著我國大型工程的不斷發(fā)展,我國高土石壩修建工程也得迅速發(fā)展,從而帶動了土石壩工程施工技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。我國大型和新型的施工機(jī)械的出現(xiàn)與發(fā)展,在一定程度上推動了高土石壩建設(shè)的快速發(fā)展。部分高土石壩因自身具有的優(yōu)勢,即工期短、工程造價低等,使其在水利水電工程施工中得到逐漸應(yīng)用,如瀝青混凝土面板堆石壩、混凝土面板堆石壩、心墻土石壩等。
2地下工程建設(shè)與發(fā)展
在20世紀(jì)60年代前,我國水利水電工程中都是采用較低機(jī)械化水平的手風(fēng)鉆鉆孔爆破技術(shù)進(jìn)行施工,整體施工水平不高,且施工進(jìn)度不高。1963年,陸渾水庫首次應(yīng)用錨桿支護(hù)施工技術(shù),并取得較好的施工效果,隨后該技術(shù)在1985年魯布革水膽戰(zhàn)的施工中應(yīng)用,并創(chuàng)新了施工進(jìn)度記錄,此后,錨桿支護(hù)技術(shù)開始在水利水電工程施工中逐漸得到應(yīng)用。當(dāng)前,我國水利水電工程隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展而迅速發(fā)展,而水利水電工程的發(fā)展相應(yīng)促進(jìn)我國抽水蓄能電站施工建設(shè)的發(fā)展。如二灘水電站、小浪底水電站等施工建設(shè)中,地下工程的眾多優(yōu)勢使其整體水平位列世界領(lǐng)先水平。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示[3],我國當(dāng)前已建和在建的地下廠房已達(dá)60座以上,例如,在龍灘水電站施工中,設(shè)置了超過100個洞室,各個洞室相互貫通,形成一個系列的洞室群。而水利水電工程建設(shè)在豐富的水力資源環(huán)境下進(jìn)行施工,可以充分利用不良地質(zhì)洞段施工技術(shù),從而保證了工程施工進(jìn)度。
3小結(jié)
總而言之,土石方施工技術(shù)在水利水電工程中的逐漸應(yīng)用,并已經(jīng)成為水利水電工程中不可或缺的一部分。在水利水電工程施工過程中,應(yīng)合理應(yīng)用土石方明挖技術(shù)、爆破技術(shù)、高邊坡加固技術(shù),同時,今后仍需繼續(xù)加強(qiáng)對土石方施工技術(shù)的研究,不斷提升施工技術(shù)含量,從而提高土石方施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用質(zhì)量,促進(jìn)水利水電工程的良好發(fā)展。
作者:馮杰 單位:云南省水利水電工程有限公司第三公司