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)項目，水利水電建設(shè)對人們的生活和地區(qū)經(jīng)濟的發(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)，并對水利水電工程中土石方施工技術(shù)的創(chuàng)新進行了分析。
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)濟的不斷發(fā)展，地區(qū)用電需求量不斷上升推動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，促進了水利水電建設(shè)的發(fā)展，因此，對水利水電工程中土石方施工技術(shù)進行探討，能夠有效的促進土石方施工技術(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土石方填挖的平衡性，同時充分考慮測量數(shù)據(jù)及計算精度、開挖區(qū)土層孔隙比變化、回填壓實度、回填區(qū)地基沉降和巖石松散系數(shù)等因素對土方平衡的影響。
1.2對保護層爆破的控制
對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)留的保護層內(nèi)，并由現(xiàn)場爆破試驗確定巖體保護層厚度，開挖時對爆破進行有效的控制，能夠在保障施工進度的同時提高工程建設(shè)的質(zhì)量。巖石基礎(chǔ)開挖采用水平預(yù)裂爆破+水平孔臺階爆破法、水平預(yù)裂爆破+上部豎直淺孔臺階爆破法、巖石較軟或較堅硬選用水平光面爆破+水平孔臺階爆破法、孔底加柔性或復(fù)合墊層的臺階爆破法，布置在同一控制面上的預(yù)裂孔，宜用導(dǎo)爆索網(wǎng)路同時起爆，預(yù)裂爆破孔與相鄰主爆破孔或緩沖爆破孔起爆時差應(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”等綜合措施同時施工?！巴凇睘橥诔环€(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?！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因素，由于滑坡富水、排泄不暢，在地下水的作用和動態(tài)變化的情況下，會引起山體原有的應(yīng)力狀態(tài)及機械性質(zhì)的破壞，從而導(dǎo)致山體移動。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、截斷山體滑移面，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，在進行邊坡開挖時，支護緊跟開挖進行。
1.4機械設(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)用于施工機械設(shè)備中，大大提高了機械設(shè)備的生產(chǎn)效率、工作精度和施工質(zhì)量。機械設(shè)備選型是進行土石方工程施工的重要環(huán)節(jié)之一，不僅關(guān)系到機械能否合理利用發(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，對于土石方工程施工機械的選擇必須進行全面系統(tǒng)的分析比較，實現(xiàn)優(yōu)化選擇，以達(dá)到經(jīng)濟合理的目的[1]。土石方工程施工的運離、土壤等級、氣候條件、工程量是機械設(shè)備選型的重要指標(biāo)。在進行土石方施工機械選擇時，要嚴(yán)格按照土石方機械的使用范圍選擇，所選的土石方施工機械的性能一定要與作業(yè)工況、作業(yè)內(nèi)容相適應(yīng)[2]。機械設(shè)備的選型首先要進行分析比較，多機、多工序作業(yè)時，應(yīng)以主要的施工機械的作業(yè)能力為選擇基準(zhǔn)，并保證施工機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、機的安全可靠；機械間組配運行本低），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)，并充分了解機械的通用性和專用性、型號、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，增大了鉆孔的直徑；同時，水利水電工程中，各類新型設(shè)備例如反井鉆機和液壓鉆機的應(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土石方，解決了炸藥爆破開采預(yù)裂中破壞性大、危險性高、灰塵大等缺點，為土石方爆破和松動提供了良好的技術(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相對較低，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)生事故較難補救，因此，對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，開挖時優(yōu)先選用預(yù)裂爆破法，在接近設(shè)計巖面線盡量避免爆破，使用機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控制填筑壩料的質(zhì)量、鋪土厚度和碾壓參數(shù)、防滲壓實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)實踐中，工程人員實現(xiàn)了對地下工程施工技術(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，促進了我國水利水電工施工技術(shù)經(jīng)驗的積累。對地下洞室的開挖質(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)格控制開挖進尺軟巖洞段開挖進尺不宜超過1.5m、極軟巖洞段開挖進尺不宜超過1.5m、不良地質(zhì)條件洞段應(yīng)采用短進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)時間等因素，確定以錨桿、噴射混凝土為主的支護方案立即進行臨時支護。
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，對土石方施工技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機遇和挑戰(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)不斷加強創(chuàng)新，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，主要發(fā)展方向為：
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)加強對水利水電工程應(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，加強對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)對土壤顆粒表面進行活化，從而加強土層的荷載強度和連接力度，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)，通過不斷的實踐，根據(jù)該工程的地質(zhì)條件、地形地貌、交通設(shè)施等進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，同時加強對開挖方式的創(chuàng)新，在實踐中不斷總結(jié)和實踐，加強基土結(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)，對社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們的日常生活都具有重要的意義，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和生活水平的提高，對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，加強對水利水電工程土石方施工技術(shù)的應(yīng)用以及創(chuàng)新，在推動水利水電工程建設(shè)發(fā)展的同時，有利于我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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[2]王澤民.土石方工程施工機械的合理選擇[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
