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水利工程施工

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所属类别:水利工程施工

基本信息

中文名称:水利工程施工
外文名称:

按照水利工程设计内容和要求进行的建筑与安装工程。

施工特点

水利工程施工的全过程都直接与水紧密相联,与当地的地形、地质、水文、气象、施工环境等密切相关,处理好各类矛盾,确保实现水利工程多目标开发的各种效益,促其能持续应用、发展,是水利工程施工的根本任务,有其独自的特点。① 水利工程承担挡水、蓄水和泄水等任务,因而对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲、耐磨、抗冻、抗裂、抗震、抗腐蚀等性能都有特殊要求,需按照水利工程的技术规范,采取专门的施工方法和措施,确保工程质量。② 水利工程对地基的要求比较严格,工程又常处于地质条件比较复杂的地区和部位,处理不当留下隐患,难以补救,需采取专门的地基处理措施。③ 水利工程多在河道、湖泊及其他水域施工,需根据水流的自然条件及工程建设的要求进行施工导流、截流或水下作业。④ 水利工程施工受气候的影响较大,如降雨、降雪、冰冻等,有时根据质量要求,在高温夏季或严寒冬季需采取降温或保温措施,才能确保工程质量。⑤ 水利工程多为较大的工程规模,并与当地自然环境关系密切,社会、经济影响较大,对国民经济发展和人们生命财产安全都直接有关。水利工程又常需利用枯水期施工,工期紧、施工强度大,因此,需合理安排计划,精心组织施工,及时解决施工过程中的防洪、度汛等问题。

施工内容

主要包括施工技术、施工机械的使用和施工管理等。一般可分为有9个方面。

(1)施工准备工程。包括施工交通、施工供水、施工供电、施工通信、施工供风及施工临时设施等。

(2)施工导流工程。包括导流、截流、围堰及度汛、临时孔洞封堵与初期蓄水等。

(3)地基处理。包括桩工、防渗墙、灌浆、沉井、沉箱以及锚喷等。

(4)土石方施工。包括土石方开挖、土石方运输、土石方填筑等。

(5)混凝土施工。包括混凝土原材料制备、储存,混凝土制备、混凝土运输、混凝土浇筑、混凝土养护,模板制作、安装,钢筋加工、安装,埋设件加工、安装等。

(6)金属结构安装。包括闸门安装、启闭机安装、钢管安装等。

(7)水电站机电设备安装。包括水轮机安装、水轮发电机安装、变压器安装、断路器安装以及水电站辅助设备安装等。

(8)施工机械。包括挖掘机械、铲土运输机械、凿岩机械、疏浚机械、土石方压实机械、混凝土施工机械(如水泥储运系统、砂石骨料加工系统,混凝土搅拌系统、混凝土运输设备、混凝土平仓振捣设备)、起重输运机械、工程运输车辆等。

(9)施工管理。包括施工组织、监督、协调、指挥和控制。按专业划分为计划、技术、质量、安全、供应、劳资、机械、财物等管理工作。全面实行项目法人责任制、招标承包制、建设监理制。一些大型工程还建立有信息管理系统,对工程及时、全面、准确地监控。

施工技术的发展

中国水利工程施工有悠久的历史。远在公元前250多年修建的都江堰,不仅在规划设计上取得成就,在施工技术方面也有创造,如离堆的开凿、鱼嘴与飞沙堰的卵石砌护以及杩槎围堰的应用等,其中卵石砌护的施工方法沿用至今。又如黄河大堤、钱塘江海塘、京杭运河等工程也都显示了古代水利工程施工的成就。特别是在河工方面,由于中国有着几千年与洪水斗争的历史,有关险工和堵口截流等积累了丰富的施工经验。

随着现代科学技术的发展,新型建筑材料的出现,大型专用施工机械的研制与改进,水利工程已逐步由传统的人力施工转向机械化施工。工业发达的国家从20世纪30年代以来,中国从50年代以来,在水利工程建设中都先后体现了这种变化。

(1)施工导流工程。在大江大河立堵截流,各种大流量条件下导流建筑物(围堰、明渠、导流洞、底孔等)的修建、拆除与封堵,各类围堰拦洪或过水度汛,施工期通航,围堰挡水提前发电等各个方面都积累了十分丰富的经验。当今世界上最大规模的中国三峡水利枢纽导流明渠,长3 410m,宽350m(导流设计流量83 700m3/s)的顺利通航,深水大流量截流时流量11 600~8 480m3/s,高混凝土防渗墙等,以及中国二滩水电站最大过流断面17.5m×23m的导流洞的成功运行,都是水利工程科学技术的综合体现。

(2)土石方开挖工程。在建的中国三峡水利枢纽土石方开挖总量达1.21亿m3,年最大开挖强度高达4 400万m3。不少工程在建设过程中还面临着各种复杂的、高陡边坡治理问题,各类复杂地质条件下的大型地下厂房开挖与衬砌支护问题。这些问题的解决,除提高施工机械化程度和水平外,还采用了许多新的技术:在爆破方面,经常普遍采用预裂爆破,光面爆破,微差挤压爆破;在岩体支护方面,广泛采用锚洞、锚杆、锚桩、预应力锚固及喷射混凝土等。

(3)地基处理工程。中国高压水泥灌浆技术已成功地应用于喀斯特和非喀斯特地层的帷幕灌浆和固结灌浆,为高坝大库防渗、高压输水道围岩的结构稳定和渗流稳定提供了保证。各类防渗墙技术发展得很快,世界上最深的防渗墙已达131m。1969年法国首先在围堰工程中采用了自凝灰浆防渗墙,墙体可承受较大变形而不开裂。近代的自凝灰浆防渗墙造孔作业时间已不受初凝时间限制,墙的渗透系数已降低至109cm/s左右。中国在小浪底水利枢纽施工中的混凝土防渗墙深度达到82m,在冶勒工程中,完成了深达101m的造墙试验。高压喷射灌浆成墙技术也广泛用于围堰及坝基覆盖层防渗,沉井、抗滑桩和振冲加固技术也用于一些特殊要求的地基处理。

(4)土石坝工程。世界最高的土石坝已超过300m[塔吉斯坦努列克(Hypek)斜心墙土石坝],建于深厚覆盖层上的中国黄河小浪底水利枢纽黏土斜心墙堆石坝高达154m,施工中最高月填筑强度超过150万m3。中国清江水布垭混凝土面板堆石坝坝高达到233m。在提高混凝土面板抗裂、防渗和耐久性、改进周边缝止水结构和材料,以及面板滑模施工技术等方面都有发展和创新。

(5)混凝土工程。保证混凝土质量,首先要优选原材料和优化混凝土配合比设计。世界各混凝土坝,除优先选用当地合格的天然砂石料外,还选用人工砂石料。石灰岩、正长岩、玄武岩、花岗岩以至流纹岩、石英岩等强磨蚀性岩石都已成功地加工成了砂石骨料。中国二滩水电站建成了以正长岩为料源的人工砂石料系统,产品质优价廉;长江三峡水利枢纽工程以花岗岩为料源,并大量利用开挖料,建成了世界规模最大的人工砂石料系统。在混凝土配合比方面,除注重强度及抗渗性外,更注重改善和提高混凝土耐久性、抗裂性及抗蚀性;提倡选用引气、缓凝、高效复合减水剂。随着混凝土坝施工综合机械化程度和水平的提高,浇筑强度有明显提高。中国三峡工程1999年混凝土浇筑强度达到458万m3/a,2000年又达到520万m3/a。在温控措施方面,采用水冷、风冷骨料以及加冰拌和等强冷工艺后,夏季可产生7~10°C低温混凝土。强力成组振捣器的使用、模板类型及技术的革新、缝面处理与表面保护技术的改进等,都较大地提高了工程质量及施工效率。

碾压混凝土筑坝技术有了新的进展,中国、美国、日本等国都有各自的特点。中国碾压混凝土施工的特点是:高掺粉煤灰、低稠度、短间歇,薄层全断面碾压、快速连续上升。中国2001年开工的龙滩碾压混凝土坝初期达192m高,后期建成坝高达216.5m;在建的沙牌碾压混凝土薄拱坝高达129m,名列当今世界同类型坝高前列。

(6)快速施工与质量控制。随着水利工程设计水平的提高,施工技术、新材料和新工艺的采用,施工机械化程度和水平的发展,施工经验的日益积累,施工管理体制的改革等,促进了施工工期缩短及质量进一步提高。中国二滩水电站拱坝高240m,大型地下厂房装机3 300mW,地形险峻,地质复杂,施工难度大,1991年11月主体工程开工,1993年11月截流,1998年8~10月第1批2台机组(单机容量550mW)相继并网发电,从开工到开始发电工期不到7年,从截流到发电不到5年,拱坝年最大上升高度达80m,工程质量优良。

  
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