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水利水电枢纽施工技术水利水电枢纽施工技术是实现水利工程规划、设计目标的重要手段,涵盖了从基础开挖到建筑物完工的全过程。该技术涉及土木工程、水力学、地质学、材料科学等多个学科领域,其核心内容包括施工组织设计、基础处理、混凝土浇筑、围堰施工、导流与截流等关键环节。
在施工过程中,首先需要进行详细的施工组织设计,明确施工进度计划、资源配置及质量控制措施。基础处理是确保工程稳定性的关键步骤,常采用灌浆、防渗墙等技术解决地基承载力和渗透问题。围堰施工用于临时挡水,为干地施工创造条件,而导流与截流则通过合理安排水流路径,保障施工安全。
混凝土浇筑是水利水电枢纽的核心施工技术之一,需严格控制温度裂缝、振捣密实度等问题,以保证*坝等建筑物的质量。此外,现代化施工还广泛应用了BIM技术、无人机监测、智能监控系统等先进技术,提高了施工效率和管理水平。
总之,水利水电枢纽施工技术是一项复杂而系统的工程实践,不仅要求高超的专业技能,还需兼顾环保、经济和社会效益,为可持续发展提供支持。
1.5.!岩石开挖爆破
1.5.2地下工程施工
使不挖,遇*雨或地震也会失稳。设计施工借鉴外国经验采用削坡减载、排水、抗滑桩、锚 索锚杆及喷混凝土等办法增加稳定性,许多工程处理都是成功的。 三峡工程**船闸是在左岸花岗岩山体中深挖而成的人造高边坡,**坡高170m.焱 线五级船闸高边坡总长6000m,坡脚还开挖了闸门井,岩体初始地应力约为10MPa级:若 石隐裂隙发育,开挖卸荷后会使隐裂隙扩*、如不严格控制爆破也可能使几米范围内裂隙 张开,影响高边坡稳定。这是世界水利水电工程规模**的高边坡之一。故在国家“七 五”科技攻关三峡项目中列了“三峡船闸隧高边坡技术”专题:对设计施工主要技术问题 进行科技攻关。结果确定了设计施工的原则和方法,其中开挖采用严格的控制爆破方法,对 新鲜岩石段用预裂爆破法减震,预裂面和梯段爆破之间岩体作为过渡带,减少爆破药量:边 开挖边锚固。上部风化层开挖边坡1:1并加喷锚,下部新鲜岩石边坡1:0.5~1:0.3混 凝土衬砌并加锚杆锚索。闸室下部水位变化区是直立墙:高50~80m,加系统锚杆和1.5ml 厚的钢筋混凝土衬砌板并加两排100~300锚索长35~45m,部分为对穿锚,在锚固润内铺 固。直立墙顶部平台下加锁口锚杆,两闸室的中间岩墙用锚索锚固,部分为对穿锚,*人 长度为56m,对局部不稳定体亦用锚索或锚杆锚固:总计用100t和300t锚索4000束,两 岸边坡包括马道在内的综合坡度53°,边坡两岸山体内建5~6层排水洞,在洞内打排水孔 形成排水幕,使两岸地下水位降至接近底板高程。 “七五”攻关中确定了施工期锚固与**锚固相结合的原则,两者统盘考虑,**锚固 比临时锚固增加的锚索不多,所以在临时支护基础上再增加一些锚索即可满足**稳定的 要求:因此,“七五”攻关以前设计采用的闸室下部50~80m高的混凝土重力式挡土墙不再 需要,改为厚1.5~2.5m的钢筋混凝土衬砌板,原来两闸室内的混凝土隔墙也可改为岩石 隔墙,因而基槽开挖宽度减少60m,节约开挖量1000万m”,混凝土300万m”。这说明施 工技术的进步所产生的经济效益是非常显著的。十多年来高边坡施工引进先进技术,在许 多工程施工实践中消化吸收,已取得了丰富的经验,技术上已接近成熟和普及。 1.5.4基础处理施工 水工建筑物地基常遇到深覆盖层,渗透性*。还有节理发育的岩层、破碎带以及软弱 夹层等,需要进行处理。处理的目的是提高地基的整体性和承载能力,改善其变形特性、剪 切特性,减少不均匀沉降,改善地基的防渗性能,减少地基的透水性,降低扬压力,提高 地基的稳定性等。其地基处理根据不同情况可采取以下方法: (1)防渗唯幕、防渗墙、截水槽、排水。 (2)固结灌浆、接触灌浆、回填灌浆。 (3)预应力锚固。 (4)开挖软弱岩石,破碎带向填混凝土。 (5)软弱岩层加传力洞、混凝土塞、抗滑桩等。 地基处理在本丛书中另有专册详细论述,在此仪简述若干工程地基处理的实践经验、 一、葛洲坝工程地基处理 葛洲坝工程地基主要由砂岩、粘土质粉砂岩、粘土岩和砾岩组成,其特征是层理发育, 有软弱夹层,抗剪强度低,渗透稳定性差。基础处理主要解决了以下问题:
二、葛洲坝工程地基处理
(1)软弱夹层渗透稳定性。为阻止软弱夹层中的土颗粒在排水孔中随水渗出流失,从 而破坏软弱夹层的性状和结构,设计采用1.工织物(涤纶工业过滤布)、微孔软塑料杜体 及改性聚丙烯硬质管组成过滤管,填人排水孔内进行过滤保护。 (2)断层强透水带的处理。*江电厂地基砾岩中的断层破碎带透水性很强,埋藏深,因 此用深孔固结灌浆加固,另在其上游设置防渗惟幕,以截断断层渗水。 (3)全封闭护坦渗控处理。消力池护坦设计为抽排护坦,以减小下游水的浮托力,节 约护坦混凝土工程量。办法是沿护坦下游面及两侧设封闭的防渗帷幕,内加排水孔、两侧 上端与导墙及泄洪闸闸室的主防渗帷幕和主排水幕相接形成“”字形封闭区,以截渗并 在廊道内抽水,降低护坦浮托力。 (4)二江电站厂房基础深挖后岩体位移的处理。二江电站广房地基为粉砂岩粘土岩、基 坑开挖较深,岩层地应力释放向基坑内位移、处理的办法是: 1)厂房下部基础部分(高程16.2m以下)为较厚的钢筋混凝土底板可以顶住上、下游 两侧的压力,而底板以上则基坑上下游不对称,为防止上游岩体向下位移对厂房产生推力, 在厂房上游高程16.2~29.2m范围内设置10cm厚的沥青木板作为弹性垫层,以适应由于 地应力释放而产生的位移。 2)部分厂房段要靠下游岩体作为抗力体,在层面较发育的抗力体内做钢筋混凝土锚桩 并做固结灌浆。 (5)粘土岩的保护。粘土岩开挖暴露后,风化很快,再遇水会崩解,因而在基础验收
丹江口枢纽工程的地基处理
丹江口工程地基岩石为变质闪长岩和变质辉绿岩在9~1号坝段有两条断层破碎带员 穿坝基上、下游,另有80余条小破碎带与之交汇,形成一个破碎带交汇区,交汇区内岩石 主要为块状破碎及糜棱岩。在断层面上还有软弱的糜棱岩和构造粘土岩,它们失水干裂后 再泡水易崩解,可能造成坝基不均匀沉陷,且在渗水压力下可能产生管涌。设计采用形 梁方案,使*部分坝体压力通过混凝土模形梁传至两侧完好的岩面上,以减少破碎带上的 荷载。将楔形梁上面的宽缝重力坝改为无宽缝,并用横缝灌浆办法将其上的二个项段联成 整体,联合受力,也增加模形梁的刚度。 三、土石坝的基础处理 土石坝坝基防渗墙施工技术近20年来亦有较*进步。50至70年代多用冲击钻造孔, 泥浆固壁,槽段之间套接,墙厚一般0.6~1.0m。已建的许多防渗墙是可靠的.但施工效 率很低,在砂卵石内造深孔,每月进尺仅100多㎡”。其原因是这种工艺是用重锤先将卵石 打得粉碎,在泥浆中能悬浮起来,再用小桶将其淘走。80年代,葛洲坝工程挡水发电的围 堰施工引进了液压抓斗与冲击钻配合,提高了工效。三峡工程在国家“七五”科技攻关中 针对二期围堰防渗墙施工,研制了“冲击反循环钻机”革新了工艺,将粒径100~150mm以 下的卵石先用冲击钻松动,再用砂石泵抽上来,不需粉碎,所以工效可提高2~3倍,已任 三峡等工程使用。三峡工程还引进了双轮铣,即钻头下面用两个轮形铣相向转动将砂卵 搅动,冉用砂石泵抽上来,其工效可达每月2000m²。80年代以来又开发了多种适用于低坝 和堤防的防渗墙施工技术和设备,例如板桩灌注墙,射水成槽机,锯槽机,多头钻、深孔
搅拌桃,高喷墙等,可适应墙厚30cm以下,孔深30m左石·其T效可达每月3000~5i%0ml 成本仅100元/m左右,为传统的防渗墙(厚0.5~1.(m)的1/5~1/8济南奥林匹克体育中心体育馆工程施工组织设计(框剪结构),因而可在长江、黄 河、珠江等堤防及低坝中*量采用。 上石坝坝基中有松沙时可能产生较*沉陷或液化:多用振冲器振实,即利用潜水电机 带动偏心块转动产生振动,可将1m多半径范围内的松砂振实:使其相对密度达0.8,在官 厅等许多土石坝中使用效果较好,三峡工程二期围堰在60m深水抛填风化砂,密度较小不 能满足防渗墙施工安全的要求,故采用75kW振冲器振密,效果也较好:
段是以厂房为主的地下工程项日(包括导流隧洞).亦为国际标,由以德国霍尔兹曼为责 方的联营体中标;第三标段是水轮发电机组的安装工程,是国内标,由以葛洲坝集团公 为责任方的四家联营体中标。工程于1991年9月开始施工准备,1994年9月主体工程开 1997年10月截流,2000年1月开始发电,2001年竣工.。自施工准备至开始发电仅用 平5个月,拱坝平均月升高5.7m,速度是很快的