水利水電工程土石方施工探究

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摘要：作為我國的基礎建設項目，水利水電建設對人們的生活和地區經濟的發展，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量。加上水利水電工程建設的環境變化大、地質條件復雜等因素，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，并對水利水電工程中土石方施工技術的創新進行了分析。

關鍵詞：水利水電工程；土石方；施工技術

引言

隨著我國經濟的不斷發展，地區用電需求量不斷上升推動了我國水利水電工程的建設和發展。水利水電工程的建設，對于提供生產生活用水、調整地表水和地下水以及抗洪減災都有深刻的意義，近年來我各地區建設水利工程取得了較好的成效，水利水電工程中土石方技術的應用極大地提高了工程的質量，促進了水利水電建設的發展，因此，對水利水電工程中土石方施工技術進行探討，能夠有效的促進土石方施工技術的發展和應用。

1水利水電工程中常用的土石方施工技術

1.1土石方平衡的控制

大型水利水電工程規模較大，為了確保土石方施工的安全和水利水電工程的質量，可利用方格網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據及計算精度、開挖區土層孔隙比變化、回填壓實度、回填區地基沉降和巖石松散系數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）筑物巖石基礎開挖應優先采用預留保護層的開挖方法，并布設預裂孔，爆破鉆孔不應鉆入預留的保護層內，并由現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的質量。巖石基礎開挖采用水平預裂爆破+水平孔臺階爆破法、水平預裂爆破+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、孔底加柔性或復合墊層的臺階爆破法，布置在同一控制面上的預裂孔，宜用導爆索網路同時起爆，預裂爆破孔與相鄰主爆破孔或緩沖爆破孔起爆時差應不小于75ms，并控制單段爆破藥量、一次爆破總裝藥量和起爆排數。

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，地質及水文條件復雜的高、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定尤為重要，為確保邊坡開挖穩定性及開挖的質量，開挖施工多采取“挖、排、錨、擋”等綜合措施同時施工。“挖”為挖除不穩定的堆積體（如架空的大粒徑孤石等）、剪切裂隙發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合設計的馬道高程設置公路，并在公路沿線形成攔渣墻與集渣平臺。“排”主要是排出山體內的潛水。在滑坡形成和發育中，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變化的情況下，會引起山體原有的應力狀態及機械性質的破壞，從而導致山體移動。因此，在坡面利用斜孔排水法或在山坡內設置排水洞來排掉山體內的水，減低地下水水壓，是治理滑坡的重要技術手段之一。“錨、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。在開挖邊坡上設置錨索、噴射混凝土（素噴與網噴）、錨桿、SNS柔性防護網、網格梁、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機械設備的合理選配

在水利水電工程建設中，土石方工程量大，施工強度高，隨著科學技術的發展，新技術、新結構和新工藝已廣泛應用于施工機械設備中，大大提高了機械設備的生產效率、工作精度和施工質量。機械設備選型是進行土石方工程施工的重要環節之一，不僅關系到機械能否合理利用發揮其最大效能，而且直接關系到土石方工程的施工成本，施工工期和質量。因此，對于土石方工程施工機械的選擇必須進行全面系統的分析比較，實現優化選擇，以達到經濟合理的目的[1]。土石方工程施工的運離、土壤等級、氣候條件、工程量是機械設備選型的重要指標。在進行土石方施工機械選擇時，要嚴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工況、作業內容相適應[2]。機械設備的選型首先要進行分析比較，多機、多工序作業時，應以主要的施工機械的作業能力為選擇基準，并保證施工機械相互間的配合配套協調，選擇優質、高效、安全、經濟合理（性能好能充分發揮其生產效率；操作過程中要確保人、機的安全可靠；機械間組配運行本低），其性能和參數應與施工條件、施工方案和工藝流程相適應，并充分了解機械的通用性和專用性、型號、功率、油耗量、生產效率、維修和保養、節能環保等。

1.5土石方施工爆破技術

近年來隨著起爆器材和炸藥技術的不斷發展，土石方施工的機械化水平有了很大的提高，傳統的手風鉆爆破技術很難適應社會發展的需求，潛孔鉆爆破技術逐漸在水利水電工程中得到廣泛的應用。隨著科學技術水平的不斷提高，此種爆破技術逐漸得到發展和完善，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，各類新型設備例如反井鉆機和液壓鉆機的應用，極大的提高了鉆孔的精確度和效率。當前，我國水利水電工程建設中，施工技術得到進一步的發展，新型二氧化碳爆破設備利用液態二氧化碳經過4ms加熱到800~1000℃，由液態二氧化碳氣化膨脹600倍的氣狀二氧化碳，產生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保障。

1.6土石壩施工技術

土石壩施工在水利水電工程中較為常見，也是應用較廣的壩型，隨著土石壩壩型數量的增加，加上近年來我國各類新型施工設備的出現，使得我國土石壩施工技術得到了較快的發展；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，一旦發生事故較難補救，因此，對于壩基和岸坡表層的粉土細砂、淤泥、腐植土、泥炭、風化巖石、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、岸坡巖面開挖應使開挖面基本上平順，高壩防滲體壩基和岸坡的巖面不應向河流下游方向傾斜過陡，開挖時優先選用預裂爆破法，在接近設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。壩體填筑質量不良、壩體產生裂縫等也是影響土石壩質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量、鋪土厚度和碾壓參數、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合，縱橫向接縫的處理與結合，對可能影響壩體填筑質量的因素做好相應的質量控制與檢驗是土石壩施工質量管理的重要內容，也是提高壩體填筑質量的必要措施。

1.7地下工程施工技術

灌溉、防洪泄洪是水利水電工程的重要任務，因此水利水電工程對水源的調節是其必備的功能。在水利水電工程中，調節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的發展對確保地下洞室質量具有重要意義。在不斷的工程建設實踐中，工程人員實現了對地下工程施工技術的改造和發展，技術的不斷完善，能夠很好的適應各類工程的不同要求，在技術傳承和發展的同時，促進了我國水利水電工施工技術經驗的積累。對地下洞室的開挖質量與施工安全的控制尤為重要，洞室開挖應根據圍巖的穩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；軟巖和極軟巖洞段開挖應嚴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、不良地質條件洞段應采用短進尺和分部開挖方式施工，每部位開挖后根據圍巖條件、洞室斷面型式、斷面尺寸、開挖方法、圍巖自穩時間等因素，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創新

就我國目前土石方施工的技術現狀來說，還有很大的發展空間，隨著近年來科學技術水平和水利水電工程建設的不斷發展，對土石方施工技術的發展帶來了新的機遇和挑戰，為了更好的適應水利水電建設發展的新趨勢，筆者認為土石方施工技術應當不斷加強創新，實現可持續發展，主要發展方向為：

2.1土方建設材料的創新

隨著近年來科學技術水平的不斷提高，對新物質的需求不斷增加，新物質研究的重要性日益突出。相對于傳統的膨脹錨栓，化學錨栓在水利水電工程中的應用具有明顯的優勢，其利用的范圍和空間較為廣泛，因此，應當加強對水利水電工程應用材料的研究和創新。

2.2土壤加固技術創新

現有的土壤加固技術主要有高分子土壤加固、電化學土壤加固以及硅化土壤加固，依舊存在較大的發展空間，加強對突然加固方式的研發和創新，利用更多的化學方式進行土壤加固[3]。例如，利用各物質之間的化學反應形成的凝膠物質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性得以提升。

2.3土方開挖技術創新

結合水利水電工程的土石方施工技術，通過不斷的實踐，根據該工程的地質條件、地形地貌、交通設施等進行施工方案的確定和優化，根據不同的環境變化，靈活制定開挖的方案，同時加強對開挖方式的創新，在實踐中不斷總結和實踐，加強基土結構的穩定性。

3結語

綜上所述，水利水電工程的建設，對社會經濟的發展和人們的日常生活都具有重要的意義，隨著社會經濟發展和生活水平的提高，對我國水利水電工程建設的質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的應用以及創新，在推動水利水電工程建設發展的同時，有利于我國社會經濟的可持續發展。

參考文獻

[1]魯冬林，叢偉，等.土石方機械的施工選擇[J].建筑機械，2007（5）：74.

[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，2011（16）：71~72.

[3]李靖.論水利水電工程土石方施工技術的發展[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