談水利水電工程中的土石方施工工藝

張迎標(biāo)

[摘要]在水利水電工程施工中，土石方施工作為其中的重要組成部分，只有通過科技的進(jìn)步來保證施工工藝的先進(jìn)，才能在面對復(fù)雜的地質(zhì)情況和險(xiǎn)峻地形時做到應(yīng)對自如，從而確保工程質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]水利水電工程；土石方；施工工藝

[中圖分類號]TV [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1672-5158（2013）06-0284-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，水利水電土石方工程技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，達(dá)到一個全新的高度。建國以后，以機(jī)械為主的土石方工程施工開始起步，隨后我國開始學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，開始重視引入大型的施工機(jī)械，并逐步對其進(jìn)行科研攻關(guān)。到了80年代以后，有一部分企業(yè)通過研發(fā)或引進(jìn)的方式裝備了重型的土石方機(jī)械和配套設(shè)備，水利水電的土石方施工技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在施工規(guī)模、機(jī)械化水平等許多方面都達(dá)到國際水平甚至處于先進(jìn)地位。

一、工程爆破

隨著起爆器材和炸藥的研制水平的不斷進(jìn)步以及工程機(jī)械化水平的進(jìn)一步提高，為工程爆破技術(shù)的長足發(fā)展鋪平的道路。以前，施工爆破主要是手風(fēng)鉆為主，后來逐步發(fā)展為潛孔鉆，風(fēng)壓也逐步由低壓發(fā)展為中壓和高壓，使鉆孔的直徑和速度均得到極大的提升；此后采取的液壓鉆機(jī)，進(jìn)一步提高了鉆孔的效率和和鉆孔的精度，特別是反井鉆機(jī)和多臂鉆機(jī)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了鉆孔爆破技術(shù)的跨越式發(fā)展。在爆破技術(shù)方面，為了進(jìn)一步提高爆破效果和裝藥水平，我國逐步引進(jìn)開發(fā)出混裝炸藥車，通過現(xiàn)場連續(xù)式自動化合成炸藥生產(chǎn)工藝和裝藥機(jī)械化，改善改善了生產(chǎn)條件，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。譬如，已經(jīng)建成的長江三峽大壩永久性船閘，其高邊坡有170米，直立邊坡則有68、5米，在開挖過程中，通過采用新型爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了爆破受巖體的影響小，開挖精度高的目標(biāo)。在爆破拆除葛洲壩上游圍堰防滲墻的施工過程中，通過采取復(fù)式交叉鏈接的方式，把3500多個炮孔分成300余段，共延時了渺鐘，實(shí)現(xiàn)了一次起爆。在拆除三峽大壩二期工程的上橫圍堰時，把1612t總裝藥分成了420多段，延時17.8s；拆除下橫圍堰時，則把91.5T的總裝藥分成了320多段，延時了9.5s。從總體情況來看，現(xiàn)階段我國水利水電工程土石方施工中的爆破技術(shù)，已經(jīng)逐漸趨于成熟。

二、土石方明挖

隨著爆破器材和鑿巖機(jī)具的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，使原來的微差、預(yù)裂、光面等爆破技術(shù)更加完備；同時，各種施工機(jī)械逐步向大型化、系統(tǒng)化和自動化發(fā)展，使土石方明挖技術(shù)在施工工藝和施工方法上都發(fā)生了巨大的變革。

1 施工機(jī)械

用機(jī)械化進(jìn)行土石方明挖施工作業(yè)，在我們國家起步較晚，建國初期在建設(shè)部分大型的水電站時，土石方明挖施工才完成從半機(jī)械化到機(jī)械化的轉(zhuǎn)變，經(jīng)過10多年的發(fā)展才具備了低水平的施工技術(shù)，主要手風(fēng)鉆、斗容挖掘機(jī)和自卸汽車等初級的機(jī)械，如果遇到大型的土石方工程，就需要通過進(jìn)口設(shè)備來完成。從上世紀(jì)七八十年代，土石方施工的機(jī)械化水平得到迅猛的發(fā)展，并很快形成了70年代后期，施工機(jī)械化得到迅速的發(fā)展，并很快形成了包括鉆孔、挖裝、運(yùn)輸和輔助等四大類能夠配套作業(yè)的機(jī)械。

2 高陡邊坡開挖

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年我國新建的大型水利水電工程中，有大約10座的高邊坡在100米以上，其中最大的為380米。譬如，已經(jīng)建成的長江三峽大壩永久性船閘，其高邊坡有170米，直立邊坡則有68、5米。如何保證邊坡的穩(wěn)定性和開挖的精度，對施工中的開挖技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)。

3 土石方平衡

土石方平衡主要是在保證建筑物開挖以及大壩填筑控制性進(jìn)度要求的前提下，盡可能的使建筑物的開挖與大壩填筑在物料性質(zhì)和進(jìn)度上相互匹配，從而減少施工量，節(jié)省費(fèi)用。比如在長江三峽大壩的建設(shè)中，就是將開挖料用在截流、填筑圍堰以及人工骨料等方面；而在建設(shè)葛洲壩的工程中，通過周密的計(jì)劃，將95%的開挖料進(jìn)行了再利用，很大程度上降低了施工量、節(jié)約了成本。

三、高邊坡加固

高邊坡的穩(wěn)定性直接決定著水利水電工程修建的可行性，影響著工程的建設(shè)投資和安全運(yùn)行，這也是水利水電工程中經(jīng)常遇到的問題，我國曾有數(shù)十個水利水電工程發(fā)生過邊坡失穩(wěn)的問題。高邊坡加固技術(shù)主要包括混凝土抗滑結(jié)構(gòu)、錨固技術(shù)、減載、排水等措施。

1 混凝土抗滑結(jié)構(gòu)

混凝土抗滑樁能夠有效而經(jīng)濟(jì)地治理滑坡，在上世紀(jì)50年代，我國就在曾試這項(xiàng)技術(shù)，到了60年代得到廣泛應(yīng)用。混凝土沉井是一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，既起抗滑樁的作用，也同時具備擋土墻的作用，在治理滑坡過程中的作用十分明顯；混凝土擋墻是高坡加固中最常用的方法，能夠從局部改變受力平衡，阻止滑坡體變形的延展；混凝土框架和護(hù)坡能保護(hù)并增強(qiáng)滑坡體的表層，防止?jié)B入地表水和風(fēng)化，其結(jié)構(gòu)輕，用量省，施工方便，便于排水，適用性強(qiáng)，還能其他措施結(jié)合使用。

2 錨固技術(shù)

采用預(yù)應(yīng)力錨索對邊坡進(jìn)行加固，在施工過程中不破壞巖體，受到的干擾小，施工速度快，且十分可靠，因此在許多大型水利水電工程的邊坡治理中都運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)。

3 排水、減載等措施

由于地表水的滲入，在增加滑坡體的重量同時又降低了滑動面上摩擦力，不利于滑坡體的穩(wěn)定。對于地表水可以采取修建排水溝或攔水溝的方法，同時還要對封堵坡體開裂的地方，填平低洼積水的地方。

四、地下工程施工

在建國以后到上世紀(jì)六十年代，由于機(jī)械化程度低，地下工程的施工開挖主要采取鉆孔爆破的方式，施工速度十分緩慢。1963年，在增建陸渾水庫泄洪洞時，第一次采取錨桿支護(hù)技術(shù)，并且取得很好的施工效果。到了1985年，在開挖魯布革水電站的引水隧洞時，創(chuàng)下每月平均進(jìn)尺231m、最高373.5m的記錄，隨后這項(xiàng)技術(shù)在其它工程的建設(shè)中得到推廣。在我國地下工程建設(shè)中，全斷面隧洞掘進(jìn)機(jī)也有比較多的應(yīng)用。目前，我國已建和在建的地下工程大約有60座，其中最長的引水隧道是引大人秦盤到嶺隧道，其全長共有15728m；二灘水電站的地下廠房則是最大的地下廠房。從總體情況來看，我國水利水電土石方地下工程的施工技術(shù)已經(jīng)得到長足的發(fā)展，目前已經(jīng)趨于完善。

五、土石壩施工

土石壩是中國壩工建設(shè)的主導(dǎo)壩型之一，有著十分悠久的歷史。它結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、材料應(yīng)用廣泛，后期便于維護(hù)和擴(kuò)建，是應(yīng)用最廣泛和發(fā)展最快的壩型。上世紀(jì)七八十年代，隨著各種新型、大型施工機(jī)械的出現(xiàn)，為高土石壩建設(shè)的迅速發(fā)展鋪平了道路，心墻土石壩、混凝土面板堆石壩及瀝青混凝土面板堆石壩造價(jià)低、工期短的特點(diǎn)也得到了肯定。在我國，土石壩占在已經(jīng)建成的壩高在30M以上的各種壩型中占到80%以上，其中不乏一些大型工程。小浪底斜心墻堆石壩高154m，是我國最高的土石壩。

結(jié)束語：

在我國，水利水電工程中的土石方施工技術(shù)雖然有了較好的發(fā)展，但但是仍存在許多亟待解決的問題，研究和實(shí)踐的任務(wù)還非常艱巨，需要進(jìn)行深入的研究與開發(fā)，使土石方施工技術(shù)能夠始終保持前進(jìn)的步伐。

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