水利工程論文-小浪底水利樞紐建設(shè)中的重要技術(shù)創(chuàng)新.doc

水利工程論文-小浪底水利樞紐建設(shè)中的重要技術(shù)創(chuàng)新摘要：小浪底水利樞紐工程是治理開發(fā)黃河的關(guān)鍵性控制工程，其戰(zhàn)略地位重要，工程規(guī)模宏大，地質(zhì)條件復(fù)雜，水沙條件特殊，運用要求嚴格，施工強度高，質(zhì)量要求嚴，施工技術(shù)復(fù)雜，組織管理難度大，是中外專家公認的世界上最具挑戰(zhàn)性的水利工程之一。關(guān)鍵詞：小浪底建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新在黨中央、國務(wù)院的關(guān)懷下，在全國人民支持和廣大水利同行的幫助下，我們堅持以工程建設(shè)為中心，以建設(shè)一流工程，總結(jié)一流經(jīng)驗，培養(yǎng)一流人才為總體目標，全面推行項目法人責(zé)任制、招標投標制和建設(shè)監(jiān)理制，在建設(shè)管理模式上實現(xiàn)與國際慣例接軌；以合同為依據(jù)，充分調(diào)動設(shè)計、監(jiān)理和承包商（包括外國承包商）的積極性和創(chuàng)造性，妥善處理進度、質(zhì)量和投資三者關(guān)系；建立健全技術(shù)、質(zhì)量管理規(guī)章制度，落實技術(shù)、質(zhì)量管理責(zé)任制，明確了以項目業(yè)主總工程師為中心的技術(shù)管理體系即項目業(yè)主總工程師代表業(yè)主進行工程技術(shù)問題決策，對水利部和國家負責(zé)，小浪底咨詢公司對工程建設(shè)的質(zhì)量、進度和投資進行全面控制，并向業(yè)主負責(zé)，黃委會設(shè)計院承擔(dān)工程設(shè)計責(zé)任并向業(yè)主負責(zé)，承包商落實施工技術(shù)措施并保證工程質(zhì)量；同時，建立了由國內(nèi)知名專家組成的技術(shù)委員會，聘請了加拿大CIPM公司國際咨詢專家組和世界銀行大壩安全特別咨詢專家組，與參建各方的技術(shù)機構(gòu)相結(jié)合，形成了完善、高效、權(quán)威的小浪底工程建設(shè)技術(shù)保障體系；在項目實施過程中，嚴格管理，尊重科學(xué)，積極引進，大膽創(chuàng)新，積極采用新技術(shù)、新方法、新工藝、新材料和先進配套的大型施工設(shè)備，成功地解決了工程建設(shè)中一系列高難度課題，取得了一批重要技術(shù)成果創(chuàng)造了多項優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新記錄。一、高土石壩聯(lián)合機械化作業(yè)高強度施工小浪底大壩為壤土斜心墻堆石壩，設(shè)計壩高154m，右岸深槽實際施工最大壩高達160m，壩頂長度1667m，總填筑量5185萬m3，填筑量位居全國同類壩型第一位，在世界上也名列前矛。壩體由防滲土料、反濾料、過渡料、堆石、護坡、壓戧等多達十七種材料組成，每種材料按合同技術(shù)規(guī)范規(guī)定，都有嚴格的材質(zhì)、級配、含水量、干密度、壓實度等要求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量要求高。大壩工程于1994年5月30日發(fā)布開工令，要求1997年11月1日截流，2001年12月31日竣工。根據(jù)施工進度安排，分為兩個階段施工：第一階段為截流前，在縱向圍堰保護下進行右岸灘地的施工，壩體填筑量約占20%；第二階段為截流后大壩工程主要施工期，按計劃要求完成80%的壩體填筑量和主壩混凝土防滲墻、上游圍堰高壓旋噴防滲墻工程。由于采用了高效率大型配套的聯(lián)合機械化作業(yè)、計算機控制的反濾料加工系統(tǒng)，嚴格有序的料場開采和便捷的交通布置，科學(xué)合理的管理和冬季施工措施，并且經(jīng)試驗采用了堆石填筑中不加水技術(shù)、先進快捷的核子密度儀質(zhì)量檢測技術(shù)等，工程進度始終超前合同目標。大壩填筑較合同工期提前13個月，于今年6月下旬達到壩頂高程。工程質(zhì)量良好。截流后從1997年11月到2000年6月共32個月的平均月填筑強度為105.5萬m3。其中，在大壩主要填筑期，從1998年7月17日到2000年4月底21個月中，達到了平均月強度120.4萬m3，平均月上升高度6.66m。1999年創(chuàng)造了壩體填筑的最高年、月、日強度記錄，分別達到了1636.1萬m3/年、158.0萬m3/月（3月）、6.7萬m3/日（元月22日）。大壩月上升最大高度，在截流前右岸填筑時為12.5m（1997年元月），截流后主填筑期為9.5m（1998年11、12月）。截流后大壩填筑月不均勻系數(shù)達到了1.31，截流前為1.44。以上指標表明，小浪底大壩施工水平位居全國同類壩型第一位，達到世界先進水平。二、大壩基礎(chǔ)深復(fù)蓋層防滲墻施工的技術(shù)創(chuàng)新考慮黃河多泥沙在壩前淤積后可形成天然鋪蓋的特殊條件，小浪底大壩采用帶內(nèi)鋪蓋的斜心墻堆石壩。壩基砂礫石層最大厚度超過80米，壩基深復(fù)蓋層防滲處理是小浪底工程的一大難題。經(jīng)過多年研究論證，并經(jīng)現(xiàn)場試驗，采用厚1.2m的砼防滲墻，其最大造孔深度81.9m，是目前中國最深的防滲墻。防滲墻軸線總長407.4m，總截滲面積21800m2。其中右岸臺地部分，由中國水利水電基礎(chǔ)工程局完成，左岸河床部分由黃河承包商（YRC）及其分包商法國地基建筑公司（BSG）承建。左岸河床部分防滲墻長151m，最大深度70.3m，成墻面積5086m2，共建造23個主槽孔和22個橫向接頭槽孔，采用HF4000履帶自行式液壓銑槽機（雙輪銑），KL1200型機械抓斗等先進設(shè)備，在國內(nèi)外首次采用橫向槽孔填充塑性砼保護下的平板式接頭新工藝。這是防滲墻施工技術(shù)的一項創(chuàng)新。該項創(chuàng)新技術(shù)的要點是：在一、二期槽孔接頭處先開挖一個橫向槽孔，在槽孔內(nèi)回填塑性混凝土（12Mpa）；在開挖一期槽孔時伸入二期槽孔10cm；在一期槽孔澆筑完混凝土并將二期槽孔開挖完成后，用先進的雙輪銑將一期槽孔伸入的10cm砼銑掉；最后澆筑二期槽孔砼。這樣就在一、二期槽孔間形成了一個有波紋狀銑刀痕跡的、緊密的豎直平面接縫，而開挖后留存的橫向接頭槽塑性混凝土包裹在接縫的上、下游端，起著附加防滲和保護的作用。施工完成后布設(shè)了12個檢查孔，檢查槽孔接縫質(zhì)量。結(jié)果表明：大部分芯樣的一、二期槽孔混凝土已融為一個整體，但可據(jù)不同顏色找出接縫位置；少量芯樣在非常密合的縫面內(nèi)，膨潤土干粉末不足1mm（國內(nèi)工程一般1cm，有的達23cm），取芯率97%以上；接縫間壓水試驗共作了13段，透水率均小于規(guī)定的5Lu，最大僅2.42Lu，大于1Lu的5段，0Lu的5段。1999年10月25日下閘蓄水以來的觀測資料表明，混凝土防滲墻防滲效果良好。三、在帷幕灌漿中采用GIN新型灌漿技術(shù)GIN法灌漿即灌漿強度值法，是目前國際上正在推廣應(yīng)用的一項新的灌漿技術(shù)。小浪底工程兩岸山體帷幕灌漿中采用了GIN法灌漿技術(shù)。通過大量室內(nèi)試驗和678m的現(xiàn)場試驗，經(jīng)專家鑒定后，在工程中進行試驗性生產(chǎn)和推廣應(yīng)用共28970m。這是在我國廣泛使用的孔口封閉、自上而下孔內(nèi)循環(huán)灌漿法基礎(chǔ)上首次較大規(guī)模嫁接GIN法灌漿技術(shù)，是適合我國國情的一項創(chuàng)新。在大量試驗基礎(chǔ)上，篩選出用于施工的穩(wěn)定漿液水灰比為0.7:1和0.75:1，其具有良好的穩(wěn)定性和流動性，可滿足小浪底GIN法灌漿施工和質(zhì)量要求。同時根據(jù)不同的地質(zhì)條件和上覆蓋重情況，選定不同的灌漿強度值（GIN），一般控制為：孔深20m以內(nèi)，50150Mpa1/m；2040m，150200Mpa1/m；大于40m，200250Mpa1/m。另外，還在國內(nèi)首次采用對多臺（8臺）灌漿機組實行遠距離監(jiān)控的計算機系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實時輸出多種灌漿過程曲線，提高了灌漿施工的科學(xué)性，便于GIN法灌漿的質(zhì)量控制。這種新的、先進的GIN法灌漿方法，在小浪底帷幕灌漿試驗性生產(chǎn)和推廣應(yīng)用中，與常規(guī)灌漿相比，具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的顯著優(yōu)點。具有較高的實用價值和明顯的經(jīng)濟效益。四、復(fù)雜地質(zhì)條件下密集洞室群的設(shè)計與施工小浪底水利樞紐按千年一遇洪水設(shè)計，萬年一遇洪水校核，要求在正常運用水位下的總泄流能力不小于17000m3/s，在正常蓄水位230m時，總泄流能力不小于8000m3/s。由于小浪底水利樞紐采用土石壩擋水，故只有采用以隧洞為主的泄流方式。同時，裝機6300MW的電站采用典型的岸邊引水式三洞室布置地下廠房方案。又考慮到地質(zhì)地形條件限制和水庫調(diào)水調(diào)沙及進口防淤堵的要求，最終形成了小浪底樞紐進水口集中，出水口集中，泄洪、排沙、引水發(fā)電等洞室群集中布置的獨特樞紐布置型式。加之交通洞、排水洞、灌漿洞、施工洞、吊物井、通風(fēng)井、電纜井等，在大約一平方公里的左岸單薄山體內(nèi)，就形成了在不同高程布置、平面上縱橫交錯的大小一百多條隧洞、斜井、豎井等組成的密集洞室群，實屬水電工程中所罕見。部分洞室間距達不到規(guī)范的要求，如發(fā)電引水洞和泄水洞群在立面上斜交，交叉段圍巖最小厚度僅8m，致使施工十分困難，施工安全問題突出。主廠房最大開挖尺寸為長251.5m，寬26.2m，高61.44m，三條導(dǎo)流洞洞身直徑14.5m，最大開挖直徑近20m；三條尾水洞最大開挖斷面12.819.5m（寬高）；還有主變室、明流洞等，均屬大型洞室。加之巖層破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，四組結(jié)構(gòu)面切割，層面又近于水平（傾角一般8120），更增大了開挖難度。開挖施工中錨桿、掛網(wǎng)噴砼支護工作量巨大，超挖難以控制。據(jù)統(tǒng)計初期施工的導(dǎo)流洞平均超挖61cm，砼超填量達35%。以后施工的洞室超挖控制較好。另外，開挖爆破還要考慮對相鄰洞室施工安全的影響