水利水電工程土石方施工探究

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摘要：作為我國的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，水利水電建設(shè)對(duì)人們的生活和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而作為水利水電工程施工的重要組成部分，土石方施工的直接影響著整個(gè)工程的質(zhì)量。加上水利水電工程建設(shè)的環(huán)境變化大、地質(zhì)條件復(fù)雜等因素，使得施工的難度加大。本文介紹水利水電工程中常用的土石方施工技術(shù)，并對(duì)水利水電工程中土石方施工技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；土石方；施工技術(shù)

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地區(qū)用電需求量不斷上升推動(dòng)了我國水利水電工程的建設(shè)和發(fā)展。水利水電工程的建設(shè)，對(duì)于提供生產(chǎn)生活用水、調(diào)整地表水和地下水以及抗洪減災(zāi)都有深刻的意義，近年來我各地區(qū)建設(shè)水利工程取得了較好的成效，水利水電工程中土石方技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了工程的質(zhì)量，促進(jìn)了水利水電建設(shè)的發(fā)展，因此，對(duì)水利水電工程中土石方施工技術(shù)進(jìn)行探討，能夠有效的促進(jìn)土石方施工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1水利水電工程中常用的土石方施工技術(shù)

1.1土石方平衡的控制

大型水利水電工程規(guī)模較大，為了確保土石方施工的安全和水利水電工程的質(zhì)量，可利用方格網(wǎng)法和斷面法來確保土方開挖時(shí)土石方填挖的平衡性，同時(shí)充分考慮測量數(shù)據(jù)及計(jì)算精度、開挖區(qū)土層孔隙比變化、回填壓實(shí)度、回填區(qū)地基沉降和巖石松散系數(shù)等因素對(duì)土方平衡的影響。

1.2對(duì)保護(hù)層爆破的控制

對(duì)水利水電工程施工中建（構(gòu)）筑物巖石基礎(chǔ)開挖應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)留保護(hù)層的開挖方法，并布設(shè)預(yù)裂孔，爆破鉆孔不應(yīng)鉆入預(yù)留的保護(hù)層內(nèi)，并由現(xiàn)場爆破試驗(yàn)確定巖體保護(hù)層厚度，開挖時(shí)對(duì)爆破進(jìn)行有效的控制，能夠在保障施工進(jìn)度的同時(shí)提高工程建設(shè)的質(zhì)量。巖石基礎(chǔ)開挖采用水平預(yù)裂爆破+水平孔臺(tái)階爆破法、水平預(yù)裂爆破+上部豎直淺孔臺(tái)階爆破法、巖石較軟或較堅(jiān)硬選用水平光面爆破+水平孔臺(tái)階爆破法、孔底加柔性或復(fù)合墊層的臺(tái)階爆破法，布置在同一控制面上的預(yù)裂孔，宜用導(dǎo)爆索網(wǎng)路同時(shí)起爆，預(yù)裂爆破孔與相鄰主爆破孔或緩沖爆破孔起爆時(shí)差應(yīng)不小于75ms，并控制單段爆破藥量、一次爆破總裝藥量和起爆排數(shù)。

1.3高、陡邊坡施工

水利水電工程電站大壩施工中地形坡度陡峻，地質(zhì)及水文條件復(fù)雜的高、陡邊坡較為常見，大壩壩址上下游高、陡邊坡施工過程中邊坡的安全穩(wěn)定尤為重要，為確保邊坡開挖穩(wěn)定性及開挖的質(zhì)量，開挖施工多采取“挖、排、錨、擋”等綜合措施同時(shí)施工。“挖”為挖除不穩(wěn)定的堆積體（如架空的大粒徑孤石等）、剪切裂隙發(fā)育巖體和卸荷巖層等。開挖前，選擇地勢較為平緩的部位或結(jié)合設(shè)計(jì)的馬道高程設(shè)置公路，并在公路沿線形成攔渣墻與集渣平臺(tái)?！芭拧敝饕桥懦錾襟w內(nèi)的潛水。在滑坡形成和發(fā)育中，地下水是重要的促進(jìn)因素，由于滑坡富水、排泄不暢，在地下水的作用和動(dòng)態(tài)變化的情況下，會(huì)引起山體原有的應(yīng)力狀態(tài)及機(jī)械性質(zhì)的破壞，從而導(dǎo)致山體移動(dòng)。因此，在坡面利用斜孔排水法或在山坡內(nèi)設(shè)置排水洞來排掉山體內(nèi)的水，減低地下水水壓，是治理滑坡的重要技術(shù)手段之一?！板^、擋”主要是以阻止邊坡局部變形和邊坡變形、截?cái)嗌襟w滑移面，阻止邊坡變形的目的。在開挖邊坡上設(shè)置錨索、噴射混凝土（素噴與網(wǎng)噴）、錨桿、SNS柔性防護(hù)網(wǎng)、網(wǎng)格梁、混凝土錨拉板、鋼筋混凝土抗滑樁和擋墻等措施，在進(jìn)行邊坡開挖時(shí)，支護(hù)緊跟開挖進(jìn)行。

1.4機(jī)械設(shè)備的合理選配

在水利水電工程建設(shè)中，土石方工程量大，施工強(qiáng)度高，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新工藝已廣泛應(yīng)用于施工機(jī)械設(shè)備中，大大提高了機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率、工作精度和施工質(zhì)量。機(jī)械設(shè)備選型是進(jìn)行土石方工程施工的重要環(huán)節(jié)之一，不僅關(guān)系到機(jī)械能否合理利用發(fā)揮其最大效能，而且直接關(guān)系到土石方工程的施工成本，施工工期和質(zhì)量。因此，對(duì)于土石方工程施工機(jī)械的選擇必須進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析比較，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化選擇，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的[1]。土石方工程施工的運(yùn)離、土壤等級(jí)、氣候條件、工程量是機(jī)械設(shè)備選型的重要指標(biāo)。在進(jìn)行土石方施工機(jī)械選擇時(shí)，要嚴(yán)格按照土石方機(jī)械的使用范圍選擇，所選的土石方施工機(jī)械的性能一定要與作業(yè)工況、作業(yè)內(nèi)容相適應(yīng)[2]。機(jī)械設(shè)備的選型首先要進(jìn)行分析比較，多機(jī)、多工序作業(yè)時(shí)，應(yīng)以主要的施工機(jī)械的作業(yè)能力為選擇基準(zhǔn)，并保證施工機(jī)械相互間的配合配套協(xié)調(diào)，選擇優(yōu)質(zhì)、高效、安全、經(jīng)濟(jì)合理（性能好能充分發(fā)揮其生產(chǎn)效率；操作過程中要確保人、機(jī)的安全可靠；機(jī)械間組配運(yùn)行本低），其性能和參數(shù)應(yīng)與施工條件、施工方案和工藝流程相適應(yīng)，并充分了解機(jī)械的通用性和專用性、型號(hào)、功率、油耗量、生產(chǎn)效率、維修和保養(yǎng)、節(jié)能環(huán)保等。

1.5土石方施工爆破技術(shù)

近年來隨著起爆器材和炸藥技術(shù)的不斷發(fā)展，土石方施工的機(jī)械化水平有了很大的提高，傳統(tǒng)的手風(fēng)鉆爆破技術(shù)很難適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，潛孔鉆爆破技術(shù)逐漸在水利水電工程中得到廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，此種爆破技術(shù)逐漸得到發(fā)展和完善，在提升爆破速度的同時(shí)，增大了鉆孔的直徑；同時(shí)，水利水電工程中，各類新型設(shè)備例如反井鉆機(jī)和液壓鉆機(jī)的應(yīng)用，極大的提高了鉆孔的精確度和效率。當(dāng)前，我國水利水電工程建設(shè)中，施工技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展，新型二氧化碳爆破設(shè)備利用液態(tài)二氧化碳經(jīng)過4ms加熱到800~1000℃，由液態(tài)二氧化碳?xì)饣蛎?00倍的氣狀二氧化碳，產(chǎn)生300MPA以上的膨脹力，瞬間釋放高壓氣體斷裂和松動(dòng)土石方，解決了炸藥爆破開采預(yù)裂中破壞性大、危險(xiǎn)性高、灰塵大等缺點(diǎn)，為土石方爆破和松動(dòng)提供了良好的技術(shù)保障。

1.6土石壩施工技術(shù)

土石壩施工在水利水電工程中較為常見，也是應(yīng)用較廣的壩型，隨著土石壩壩型數(shù)量的增加，加上近年來我國各類新型施工設(shè)備的出現(xiàn)，使得我國土石壩施工技術(shù)得到了較快的發(fā)展；同時(shí)心墻土石壩、混凝土面板以及瀝青混凝土面板堆石壩的工期和造價(jià)相對(duì)較低，逐漸得到重視。在影響土石壩質(zhì)量的眾多因素中，土石壩壩基與岸坡處理直接影響土石壩的安全，一旦發(fā)生事故較難補(bǔ)救，因此，對(duì)于壩基和岸坡表層的粉土細(xì)砂、淤泥、腐植土、泥炭、風(fēng)化巖石、坡積物、殘積物、滑坡體等必須按要求處理。防滲體部位的壩基、岸坡巖面開挖應(yīng)使開挖面基本上平順，高壩防滲體壩基和岸坡的巖面不應(yīng)向河流下游方向傾斜過陡，開挖時(shí)優(yōu)先選用預(yù)裂爆破法，在接近設(shè)計(jì)巖面線盡量避免爆破，使用機(jī)具配合人工挖除或采用小淺孔小炮爆破。壩體填筑質(zhì)量不良、壩體產(chǎn)生裂縫等也是影響土石壩質(zhì)量和造成安全隱患的重要因素，壩體填筑過程中重點(diǎn)控制填筑壩料的質(zhì)量、鋪土厚度和碾壓參數(shù)、防滲壓實(shí)土體每層鋪土前表面刨毛與灑水濕潤情況、壩體與壩基岸坡及剛性建筑物的結(jié)合，縱橫向接縫的處理與結(jié)合，對(duì)可能影響壩體填筑質(zhì)量的因素做好相應(yīng)的質(zhì)量控制與檢驗(yàn)是土石壩施工質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，也是提高壩體填筑質(zhì)量的必要措施。

1.7地下工程施工技術(shù)

灌溉、防洪泄洪是水利水電工程的重要任務(wù)，因此水利水電工程對(duì)水源的調(diào)節(jié)是其必備的功能。在水利水電工程中，調(diào)節(jié)水源的重要工程為地下洞室群，因此，水利水電土石方地下施工技術(shù)的發(fā)展對(duì)確保地下洞室質(zhì)量具有重要意義。在不斷的工程建設(shè)實(shí)踐中，工程人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下工程施工技術(shù)的改造和發(fā)展，技術(shù)的不斷完善，能夠很好的適應(yīng)各類工程的不同要求，在技術(shù)傳承和發(fā)展的同時(shí)，促進(jìn)了我國水利水電工施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的積累。對(duì)地下洞室的開挖質(zhì)量與施工安全的控制尤為重要，洞室開挖應(yīng)根據(jù)圍巖的穩(wěn)定狀況和工期要求研究開挖方式并選定采用開挖支護(hù)與襯砌交叉或平行作業(yè)；軟巖和極軟巖洞段開挖應(yīng)嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺軟巖洞段開挖進(jìn)尺不宜超過1.5m、極軟巖洞段開挖進(jìn)尺不宜超過1.5m、不良地質(zhì)條件洞段應(yīng)采用短進(jìn)尺和分部開挖方式施工，每部位開挖后根據(jù)圍巖條件、洞室斷面型式、斷面尺寸、開挖方法、圍巖自穩(wěn)時(shí)間等因素，確定以錨桿、噴射混凝土為主的支護(hù)方案立即進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

2水利水電工程土石方施工技術(shù)創(chuàng)新

就我國目前土石方施工的技術(shù)現(xiàn)狀來說，還有很大的發(fā)展空間，隨著近年來科學(xué)技術(shù)水平和水利水電工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)土石方施工技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為了更好的適應(yīng)水利水電建設(shè)發(fā)展的新趨勢，筆者認(rèn)為土石方施工技術(shù)應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，主要發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

2.1土方建設(shè)材料的創(chuàng)新

隨著近年來科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)新物質(zhì)的需求不斷增加，新物質(zhì)研究的重要性日益突出。相對(duì)于傳統(tǒng)的膨脹錨栓，化學(xué)錨栓在水利水電工程中的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢，其利用的范圍和空間較為廣泛，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)水利水電工程應(yīng)用材料的研究和創(chuàng)新。

2.2土壤加固技術(shù)創(chuàng)新

現(xiàn)有的土壤加固技術(shù)主要有高分子土壤加固、電化學(xué)土壤加固以及硅化土壤加固，依舊存在較大的發(fā)展空間，加強(qiáng)對(duì)突然加固方式的研發(fā)和創(chuàng)新，利用更多的化學(xué)方式進(jìn)行土壤加固[3]。例如，利用各物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)形成的凝膠物質(zhì)對(duì)土壤顆粒表面進(jìn)行活化，從而加強(qiáng)土層的荷載強(qiáng)度和連接力度，使得土石方工程的穩(wěn)性得以提升。

2.3土方開挖技術(shù)創(chuàng)新

結(jié)合水利水電工程的土石方施工技術(shù)，通過不斷的實(shí)踐，根據(jù)該工程的地質(zhì)條件、地形地貌、交通設(shè)施等進(jìn)行施工方案的確定和優(yōu)化，根據(jù)不同的環(huán)境變化，靈活制定開挖的方案，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)開挖方式的創(chuàng)新，在實(shí)踐中不斷總結(jié)和實(shí)踐，加強(qiáng)基土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3結(jié)語

綜上所述，水利水電工程的建設(shè)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的日常生活都具有重要的意義，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，對(duì)我國水利水電工程建設(shè)的質(zhì)量提出了更高的要求。因此，加強(qiáng)對(duì)水利水電工程土石方施工技術(shù)的應(yīng)用以及創(chuàng)新，在推動(dòng)水利水電工程建設(shè)發(fā)展的同時(shí)，有利于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]王澤民.土石方工程施工機(jī)械的合理選擇[J].河北水利與南水北調(diào)，2011（16）：71~72.

[3]李靖.論水利水電工程土石方施工技術(shù)的發(fā)展[J].廣東科技，2014（20）.

作者:齊雙雙 廖申超 單位:中國水利水電第十六工程局有限公司