谈水利水电施工的关键工艺技术
发布时间:2018-04-13    来源:网络
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  【摘要】作为我国国民经济中的基础性设施,水利水电工程具备防洪、防涝、灌溉、发电、围垦等功能,在区域经济发展和生态环境保护中发挥着不容忽视的作用。而伴随着科学技术的飞速发展,在水利水电施工中,筑坝技术的水平也有了很大的提高。本文以面板堆石坝为例,对水利水电施工中筑坝工程的关键工艺技术进行了分析和讨论。

 

  【关键词】水利水电;筑坝工程;工艺技术;面板堆石坝

 

  1前言

 

  水电是我国能源体系中一个非常重要的组成部分,伴随着区域经济的快速发展,社会对于电力能源的需求不断增加,清洁可再生的水电受到了社会各界的广泛关注,水利水电工程也因此得到了迅猛发展。而在水利水电施工中,筑坝工程处于核心位置,直接影响着工程整体的质量。因此,做好水利水电施工中筑坝工程关键工艺技术的研究和分析,是非常必要的。

 

  2水利水电施工的意义和特点

 

  水利水电工程的施工具有极其重要的现实意义和长远意义,一方面,在经济发展的带动下,我国在水利水电工程建设方面取得了非常显著的成效,对丰富的水利资源进行了充分有效的利用,在推动区域经济发展和保护自然生态环境方面发挥着不容忽视的作用;另一方面,水利水电工程的建设可以有效缓解我国的能源紧缺问题,为社会提供大量清洁可再生的水电能源,促进社会的可持续发展。水利水电工程的施工具有非常显著的特点,一是工程量巨大,工程的建设包括了河流的截流、筑坝工程、水电工程等,工程量极其巨大;二是施工周期长,容易受到各种因素的影响;三是工程多处于山林地区,交通不便,设备与材料的运输困难且运输成本较高;四是对于周边环境的影响大,很容易造成生态环境的破坏,因此在施工完成后,需要切实做好生态恢复工作[1]

 

  3水利水电施工中筑坝工程关键工艺技术

 

  在水利水电施工中,筑坝工程是非常关键的组成部分,其关键技术包括了坝体的设计、施工、养护,材料的选择、配置等,这里以面板堆石坝为例,对其施工进行简要分析。

 

  3.1面板堆石坝的特点

 

  面板堆石坝是以堆石体作为支承结构,在其上游表面浇筑混凝土面板作为防渗结构,属于一种土石坝。面板堆石坝最早出现于上世纪五十年代的美国,经过不断的发展和改善,现如今面板堆石坝基本上都是混凝土面板堆石坝,具有造价低、工期短的特点,因此在水利筑坝工程中得到了广泛的应用。从结构上看,面板堆石坝可以分为堆石体和防渗板,具体包括了面板、趾板、垫层、过渡层以及主堆石区和次堆石区等。与一般的土石坝相比,面板堆石坝具有以下特点:(1)稳定性强,坝坡的坡脚基本上与松散抛填堆石的自然休止角相当,较碾压堆石的内摩擦角更低,因此具有良好的稳定性和可靠性。(2)防渗面板设置于堆石体的上游面,具有良好的承压能力,而且透水性良好,基本上不会受到渗透力的影响。(3)抗震性能好,在受到地震作用时,不会产生相应的孔隙水压力,虽然其面板可能出现裂缝,导致坝体渗漏,但是基本不至于出现溃坝问题。(4)施工便利,受天气状况的影响相对较小[2]

 

  3.2面板堆石坝的施工

 

  (1)堆石体设计:堆石体的设计包括了堆石体体形的设计以及堆石料的选择。在对堆石体体形进行设计时,如果没有特殊要求,一般上游坝坡设计为1:1.4,若以砂砾石为堆石料,则可以将坝坡放缓至1:1.6。下游坝坡可以采用之字形马道或者上坝公路,坝坡坡度一般在11.4-11.6之间。(2)堆石料选择:在面板堆石坝中,堆石料的选择应该根据位置的不同选择不同的粒径和级配。在垫层中,堆石料的选择应该遵循谢腊德级配曲线,确保其小于4.76mm的颗粒含量在35%-55%,小于0.075mm的粒径含量在2%-12%;在过渡层,应该采用具有反滤性质的堆石料,以防止垫层料在渗透水流的作用下发生冲蚀现象。过渡层中石料的粒径最大不能超过300mm;在主堆石区,考虑到其是坝体的主应力区,必须具备良好的级配和压实密度,以减少坝体的变形。对于高坝,一般主堆石的最大粒径应该在800mm左右;在次堆石区,可以选择相对较软的石料,堆砌的厚度与主堆石区相同。

 

  3.3施工工艺控制

 

  混凝土面板堆石坝施工技术自上世纪六十年振动碾压技术出现以后,就发生了巨大的变化,坝体的高度也在不断增大,由最初的45m发展到现如今的233m,甚至利用各种岩石建造高度在300m左右的混凝土堆石坝,其运行状况同样可以接受。在进行施工的过程中,应该对筑坝材料进行相应的填筑实验,分析其压实密度是否能够满足工程的设计要求,然后结合不同的分区,进行相应的工艺控制,主要控制参数包括摊铺厚度、碾压设备以及碾压遍数等[3]。(1)垫层:垫层位于周边缝底部,铺层厚度约为0.2-0.4m,在传统施工中,需要在上游面超填0.2-0.3m,经水平振动碾压后,与激光控制反铲削坡,沿上游坡面进行振动碾压,并对坡面进行防护处理,施工相对复杂。而在挤压边墙施工技术初选后,可以先沿坝体上游边缘施工低强度的混凝土挤压边墙,确保其与垫层料每一层的铺筑高度一致,内表面倾斜,作为垫层料碾压过程中的横向支撑。为了降低面板与边墙之间的粘结力,需要在边墙的表面涂刷一层乳化沥青。该工艺技术能够减少施工流程,受天气影响小,而且具有良好的施工效率和经济效益。(2)过渡层:如果在筑坝工程中,应用了挤压强技术,则应该先进行挤压强的施工,然后对过渡层进行铺筑,对于不同区域的交接位置,应该使用推土机进行平整,除去其中较大的块石,并进行碾压作业。(3)主次堆石区:根据设计要求和施工的具体情况,可以对主次堆石区的施工进行控制。依据坝料平衡原则,应该对前期开挖的土方和石料进行充分利用,铺层厚度应该与一般的石料相同,加水后利用振动碾进行碾压。如果使用的堆石料为砂砾石,则可以适当减少铺层厚度。加水量的多少主要是根据岩石的类型决定的,通常占据填料的10%-20%,若采用砂砾石,则不需要加水[4]

 

  4结语

 

  综上所述,在经济发展的带动下,我国的水利水电工程得到了迅猛的发展,筑坝工程的技术水平也有了很大提高,受到了越来越多的重视。混凝土面板堆石坝是当前水利水电筑坝工程中一种比较常见的工艺技术,具有价低、工期短的特点,而且能够提升坝体的稳定性和可靠性,相关技术人员应该重视起来,确保面板堆石坝技术的有效应用,促进我国水利水电工程整体水平的提高。

 

 

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