水利工程論文-葛洲壩工程關鍵技術在三峽建設中的應用及發(fā)展（下）.doc

水利工程論文-葛洲壩工程關鍵技術在三峽建設中的應用及發(fā)展（下）摘要：葛洲壩工程在建設過程中，解決了許多關鍵技術問題，其中有些已在三峽工程建設中加以應用并有發(fā)展。本文著重介紹兩工程在河勢規(guī)劃與樞紐布置、高水頭大型船閘、大流量截流及深水圍堰、高強度混凝土澆筑等方面的解決措施及實踐。關鍵詞：葛洲壩三峽關鍵技術應用發(fā)展3.2深水圍堰葛洲壩工程大江上游圍堰軸線長895m，最大高度50m，圍堰下部1/2堰體需采用水下拋填施工，堰基砂礫石及淤砂覆蓋層厚度010m，最厚達21m。圍堰型式采用兩側石渣塊石堤及中部砂礫石堰體、雙排混凝土防滲心墻結構，防滲墻底嵌入基巖1m，其底部透水巖體進行防滲帷幕灌漿處理(見圖1)。圍堰填料274萬m3，防滲墻截水面積6.2萬m2。設計上研究解決了在水下砂礫石料堰體中建造雙排混凝土防滲墻的力學機理和聯(lián)合作用問題及造孔成槽施工技術問題。圍堰建成后即擋高水位運行5年，實測資料表明，圍堰防滲效果顯著。三峽工程二期上、下游圍堰是在葛洲壩水庫內(nèi)修筑的圍堰，最大水深達60m，堰體80%填料需水下施工，是當今世界上規(guī)模最大的深水圍堰。二期上游圍堰軸線全長1076m，圍堰最大高度82.5m，防滲墻最大高度74m。堰體填料589.9萬m3，防滲截水面積8.21萬m2(其中混凝土防滲墻截水面積4.49萬m2)。攔蓄洪水總量20億m3，實屬在長江上修筑的一座大型土石壩。圍堰施工工期緊，要求在大江截流后6個月時間將堰體填筑到度汛高程83.5m，以確保圍堰安全度汛，月最高填筑強度達200萬m3，施工強度高，難度大、技術復雜，且為背水一戰(zhàn)，使其成為三峽工程建設中重大技術難題之一。圍堰基礎覆蓋層為沖積粉細砂和砂礫石層，厚度715m，最厚22m，上部為葛洲壩水庫蓄水后的淤砂層，厚610m，最厚16m，下部為砂礫石層厚310m?；鶐r為閃云斜長花崗巖。參照葛洲壩工程大江上、下游圍堰的實踐經(jīng)驗，其圍堰型式采用兩側石渣塊石堤及中部風化砂堰體、混凝土防滲墻上接土工合成材料防滲心墻結構。位于河床深槽部位堰體中部設置雙排混凝土防滲墻，兩墻中心間距6m，墻厚1m，墻頂高程73m，上接土工合成材料至高程86.2m，防滲墻底嵌入弱風化巖體1m，對墻體底部透水巖體進行防滲帷幕灌漿處理(見圖2)。圍堰基礎淤砂層屬中密狀態(tài)的細砂，設計采取綜合措施處理：(1)在堰體背水坡腳平拋砂礫石料，加載提高淤砂強度，同時兼作過渡反濾料，以利堰基滲透穩(wěn)定，防止在滲流作用下淤砂流失；在堰體迎水坡腳范圍平拋石渣料，加載提高淤砂強度，并可防止淤砂液化。(2)限制基坑抽水下降速度不超過1.0m/d，隨背水側堰坡腳范圍淤砂層出露，及時挖除淤砂并立即做好反濾、圍封及蓋重。(3)嚴格控制混凝土防滲墻施工質(zhì)量，防止墻體存在施工缺陷形成集中漏水通道而引起堰基淤砂滲透破壞。三峽工程二期上游圍堰堰頂高程88.5m，堰體中部69m高程以上風化砂為干地填筑分層碾壓施工，以下為水下拋填的風化砂，采用振沖加密措施。施工中采用75KW和全液壓驅動變頻150kW大功率振沖器，振沖孔孔距為2.02.5m，最大振沖深度達30m。經(jīng)振沖加密后，水下拋填的風化砂干密度可達1.8t/m3，變形模量提高40%100%。堰體中部40m高程以下為水下平拋砂礫石料，干密度可達1.95t/m3，以上綜合措施可提高深水拋填堰體料的密實度，有利于減小堰體及防滲墻體變形。鑒于堰體深水拋填風化砂料的密實度較低，且堰基存在淤砂層，致使堰體變形及防滲墻體的撓度較大。為適應防滲墻體的較大變形和減小墻體應力，設計上對防滲墻體材料進行了大量試驗研究，選用強度較高、且具有較好柔韌性能的柔(塑)性材料，柔性材料由水泥、膨潤土、風化砂組成，塑性混凝土由水泥、膨潤土、砂、粒徑0.52cm小石組成。圍堰防滲墻創(chuàng)造性地采用風化砂、花崗巖石屑與水泥、膨潤土組成的柔(塑)性墻體材料修建的高達74m二期上游圍堰基礎地質(zhì)條件復雜，防滲墻造孔成槽難度很大。中國三峽總公司引進國外液壓抓斗、液壓銑槽機等先進設備。施工單位采用優(yōu)質(zhì)泥漿固壁，對嚴重漏失地層采用預灌濃漿、槽內(nèi)投置堵漏材料、分層沖擊堵漏效果較好。通過施工試驗，選用“兩鉆一抓(銑)”、“二鉆三抓(銑)”、“銑、抓、鉆、爆、砸”成槽工藝，適應圍堰地層復雜和工期緊迫的特點，充分發(fā)揮多種機械設備特點，并取得成功。圍堰防滲墻底透水巖體帷幕灌漿采用墻體內(nèi)預埋管成孔，最大埋管深度達73m，預埋鋼管管徑114mm，鋼管采用鋼筋網(wǎng)架固定，孔口及底部和每隔913m設一固定框架。預埋灌漿管合格率高達99%。以上均成功地解決了復三峽工程二期上游圍堰建成后經(jīng)過4年的運行考驗，堰體及防滲墻變形值均小于計算值，圍堰滲水量僅為10L/s4混凝土高葛洲壩工程混凝土總量1042萬m3，主體建筑物多屬墩板梁柱結構，且孔洞多，過流面積大，混凝土標號高，其溫度控制及預防裂縫技術復雜。混凝土的砂石骨料采用大型采砂船挖掘河床砂卵石經(jīng)人工篩分制備。天然砂石骨料年開采能力達350萬m3。配備8座混凝土拌和樓，設備月生產(chǎn)混凝土能力35.3萬m3。混凝土施工采用門塔機吊罐入倉澆筑，拌和樓出料以準軌火車運輸(配3m3及6m3立罐)為主，其次是汽車運輸轉入3m3臥罐，主要采用起重能力為20t的SDTQ1800/60型高架門機及10t門機、塔機澆筑混凝土。年最高澆筑強度達203萬m3，月最高澆筑強度達24.5萬m3。居國內(nèi)水利水電工程領先水平。混凝土原材料使用發(fā)熱量低的大壩中熱525號水泥及低熱425號水泥，摻用木質(zhì)素磺酸鈣等外加劑，減少水泥用量。鑒于天然砂石骨料中含有堿性骨料，采用分別控制中熱水泥和低熱水泥含堿量為0.6%及1.0%，以確?；炷敛粫a(chǎn)生堿骨料反應?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)中設置制冷樓，通過皮帶機保溫預冷廊道，向運送拌和樓的粗骨料先噴灑了34冷水；在拌和樓冷卻倉面通-14-15冷風，并加適量片冰拌和，使拌和樓生產(chǎn)的混凝土出機口溫度降為7，該技術我國首次成功應用。葛洲壩工程夏季采用7預冷混凝土，其溫控防裂還采用了限制澆筑層厚度，埋設水管通冷水降溫，倉面流水養(yǎng)護，加強氣溫驟降時的混凝土面保溫等綜合溫控三峽工程混凝土總量達2794萬m3，初步設計年最高澆筑強度410萬m3，月最高澆筑強度46萬m3，均為當今世界之最。主體建筑物孔洞多，結構復雜，壩塊尺寸大，設計允許大壩基礎混凝土最高溫度較嚴，混凝土溫控防裂難度大?；炷恋拇止橇喜捎弥黧w建筑物基礎開挖的微風化及新鮮的花崗石加工成碎石骨料，混凝土生產(chǎn)布置4個拌和系統(tǒng)，共設9座混凝土拌和樓，設備月生產(chǎn)混凝土能力88.2萬m3，月生產(chǎn)低溫混凝土60.2萬m3。大壩混凝土施工選用以塔帶機為主并輔以大型門塔機澆筑方案，從常規(guī)的門塔機吊罐入倉澆筑改為混凝土從拌和樓出機口用膠帶機輸送經(jīng)塔帶機直接入倉澆筑。大壩混凝土澆筑設備布有6臺塔帶機，4臺胎帶機、2臺MQ2000型門機，1臺K-1800型塔機、2臺25t擺塔式纜索起重機。混凝土施工創(chuàng)年最高澆筑強度542.85萬m3，月最高澆筑強度55.35萬m3，創(chuàng)造了世界水利水電工程混凝土澆筑最高強度。三峽工程在總結葛洲壩工程生產(chǎn)7預冷混凝土實踐經(jīng)驗基礎上，首創(chuàng)在混凝土拌和系統(tǒng)采用二次風冷骨料新技術。制冷系統(tǒng)裝機總容量達77049kW。為當今世界規(guī)模最大的低三峽工程混凝土優(yōu)選原材料：使用具有微膨脹性質(zhì)的中熱525號水泥，要求水泥熟料中的MgO含量控制在3.5%5.0%范圍，使混凝土具有微膨脹性，以部分補償混凝土降溫階段體積收縮；限制中熱水泥熟料中堿含量小于0.5%，中熱水泥的堿含量小于0.6%，選用減水率18%以上的高效減水劑，以降低混凝土用水量；選用混凝土摻引氣劑，以提高其抗凍標號；使用I級粉煤灰，降低混凝土用水量，改善混凝土性能。優(yōu)化混凝土配合比，減小水膠比，在滿足混凝土設計指標前提下，加大粉煤灰摻量；人工骨料混凝土總堿量小于2.5kg/m3，天然骨料混凝土總堿量小于2.0kg/m3，以確保大壩混凝土不會產(chǎn)生堿骨料反應。大壩混凝土溫度控制采用綜合措施：優(yōu)化混凝土配合比，提高其抗裂性能；控制壩塊混凝土最高溫度，混凝土配合比中減少水泥用量，高溫季節(jié)澆筑低溫混凝土，并