《水電站廠房施工》word版

1、水電站廠房施工 水電站廠房工程，包括主廠房、副廠房、開(kāi)關(guān)站和尾水渠等。其中以主廠房的混凝土工程量最大，且工序多；施工復(fù)雜，工期長(zhǎng)，是控制水電站工程施工以至整個(gè)水利樞紐施工進(jìn)度的關(guān)鍵。所以，本章主要是介紹水電站主廠房的施工。 第節(jié) 廠房施工特點(diǎn) 一、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn) 水電站廠房發(fā)電機(jī)層以上的結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱(chēng)為上部結(jié)構(gòu)；發(fā)電機(jī)層以下的結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱(chēng)為下部結(jié)構(gòu)。 上部結(jié)構(gòu)由承重構(gòu)架與不承重的磚墻組成。承重構(gòu)架多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以現(xiàn)場(chǎng)澆筑或預(yù)制安裝，如有必要，也可采用鋼結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)的施工方法與一般工業(yè)廠房基本相同。 下部結(jié)構(gòu)主要包括基礎(chǔ)板、尾水管、蝸殼、機(jī)墩和上下游墻等。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺十大，形

2、狀不規(guī)則，埋件多，承重的荷載比較復(fù)雜，施工技術(shù)要求高。 大中型水電站多機(jī)組廠房，通常是分期施工安裝和分期投入運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度汁劃中，應(yīng)考慮分期施工的問(wèn)題。 1)多機(jī)組廠房的下部結(jié)構(gòu)，如有條件最好一次建成，僅后期安裝機(jī)組段的二期混凝土部分，留作以后澆筑。副廠房和輔助設(shè)備，應(yīng)滿(mǎn)足分期施工各時(shí)期正常運(yùn)行的需要。中央控制室、副廠房的急需部位，最好一次建成。此外，廠房上部結(jié)構(gòu)也應(yīng)一次建成。如果后期投入運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組段，沒(méi)有條件在一期修建，也應(yīng)將需開(kāi)挖的邊坡、危巖處理以及處于水下的基礎(chǔ)開(kāi)挖等，在一期發(fā)電前完成，以免后期施工影響運(yùn)行機(jī)組段的安全。 2)后期運(yùn)行機(jī)組段的一期混凝土強(qiáng)度，應(yīng)滿(mǎn)足初

3、期運(yùn)行階段的要求，適應(yīng)初期運(yùn)行期間各種可能的尾水位情況。否則，需采取措施，加強(qiáng)一期混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力。 3)后期的施工通道，最好與初期的運(yùn)行通道分開(kāi)，避免穿行于已投入運(yùn)轉(zhuǎn)的主，副廠房部位。無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)采取切實(shí)可靠的安全措施。 二、廠房形式對(duì)施工的影響 廠房的布置形式可分為壩后式廠房、河床式廠房、引水式廠房、壩內(nèi)式廠房、壩后廠房頂溢流式廠房和地下廠房等六種類(lèi)型，不同形式的廠房對(duì)施工有不同的影響。 1壩后式廠房 發(fā)電廠房布置在壩下游，廠房不起擋水作用。由于廠壩分開(kāi)，兩者施工的干擾較?。坏珘毫︿摴苁┕づc相應(yīng)壩段餛凝土澆筑的干擾較大。廠房混凝土施工場(chǎng)地布置及運(yùn)輸澆筑方案，可與混凝土壩澆筑結(jié)合考慮；

4、也可在廠壩之間和廠房下游側(cè)另行布置。廠房施工對(duì)主體工程的工期一般不起控制作用。第266頁(yè)2河床式廠房 廠房本身也是擋水建筑物。一般因流量較大，水頭較低，所以都采用鋼筋混凝土蝸殼。雖然尺寸較大，但埋件、安裝工作量比鋼蝸殼少。這類(lèi)廠房由于上下游方向尺寸大，因而基礎(chǔ)開(kāi)挖量及高差均較大。為了加快施工進(jìn)度，需將廠房分段施工，混凝土澆筑運(yùn)輸方案，可與擋水壩(閘)作為一個(gè)整體考慮；在廠房的下游側(cè)，一般還另布置澆筑設(shè)施，整個(gè)樞紐中，廠房的施工難度大，止水設(shè)施和二期混凝土施工質(zhì)量要求較高，工期長(zhǎng)，對(duì)施工總進(jìn)度起控制作用。 3引水式廠房 廠房一般都遠(yuǎn)離擋水、取水建筑物，因而，引水建筑物的路線(xiàn)長(zhǎng)、工程量較大，對(duì)施工

5、工期起控制性作用。廠房、引水和擋水建筑物，可以分別設(shè)置施工系統(tǒng)，使其施工互不干擾。 4壩內(nèi)式廠房 壩內(nèi)式廠房的引水道和尾水道都比較短，同時(shí)壩體內(nèi)留有空腔，可以節(jié)省廠房基礎(chǔ)大量的開(kāi)挖量與混凝土工程量，也有利于混凝土的散熱，加快壩體冷卻。其缺點(diǎn)是鋼筋用量較多，施工較困難，封拱要求高現(xiàn)多采用預(yù)制拱塊吊裝)；廠壩同時(shí)施工，相互干擾大；機(jī)組埋件安裝及二期混凝土在廠房封拱后進(jìn)行，施工條件較差。 5壩后廠房頂溢流式廠房 要求廠房頂部能通過(guò)高速水流，廠房和邊墻一般為厚而重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。溢流面 施工要求平滑，模板結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工難度大，工期較長(zhǎng)。混凝土的運(yùn)輸澆筑布置與壩后式廠房基本相似。 6地下廠房 地下廠

6、房為地下工程中的大洞室，一般布置較集中，形成各種組合形式的洞室群。施工條件受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的影響較大，比其它形式的水電站廠房施工均較困難和復(fù)雜，對(duì)工程進(jìn)度起控制作用。 三、混凝土的施工特點(diǎn) 水電站廠房混凝土施工特點(diǎn)可歸納如下： 1)要求的基礎(chǔ)開(kāi)挖高程低，施工出渣和基坑排水較困難，因而對(duì)混凝土的施工帶來(lái)一定的影響。 2)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，混凝土品種多，標(biāo)號(hào)高，水泥用量多，溫度控制要求較嚴(yán)。 3)混凝土澆筑往往與廠房的機(jī)電埋件安裝工作平行進(jìn)行，施工干擾較為突出。 4)許多部位斷面尺寸小，鋼筋密，吊罐不能直接入倉(cāng)，澆筑混凝土設(shè)備綜合生產(chǎn)能力較低，約為澆筑大體積混凝土的5070。 5)內(nèi)部結(jié)構(gòu)過(guò)流

7、面的平整度和金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電埋件安裝精度要求高。 6)模板量大且形狀多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作安裝的要求精度高。 7)設(shè)有寬槽、封閉塊和灌漿縫時(shí)，必須妥善安排施工進(jìn)度，保證混凝土回填和灌漿時(shí)間，否則將影響工期。 這些特點(diǎn)，反映了水電站廠房混凝土施工比壩體混凝土施工更為復(fù)雜，要求更為嚴(yán)格灌漿工程施工 水利水電工程施工中的灌漿問(wèn)題，就其部位、方法和材料來(lái)說(shuō)，是多種多樣的。為了簡(jiǎn)明和具有針對(duì)性，本章歸納為巖基灌漿、砂礫石地基灌漿、混凝土壩接縫灌漿及化學(xué)灌漿四節(jié)；其中的巖基灌漿、砂礫石地基灌漿及化學(xué)灌漿，實(shí)為地基處理的手段之一，本應(yīng)作為第二章的部分內(nèi)容，但鑒于灌漿工程施工的重要性和兼顧其系統(tǒng)性，所以單獨(dú)成章作專(zhuān)

8、門(mén)論述。 第一節(jié)巖 基灌漿 巖基灌漿，就是把一定配比的某種具有流動(dòng)性和膠凝性的漿液，通過(guò)鉆孔壓入巖層裂隙中去，經(jīng)過(guò)膠結(jié)硬化以后，以提高巖基的強(qiáng)度，改善巖基的整體性和抗?jié)B性。 一、灌漿種類(lèi)及部位 巖基灌漿中，可分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿，如圖3-1所示。 1帷幕灌漿 帷幕灌漿布置在壩體迎水面下的基礎(chǔ)內(nèi)，形成二道連續(xù)而垂直或向上游傾斜的幕墻。其目的是為了減少壩基的滲流量、降低滲透壓力，保證地基的滲透穩(wěn)定。帷幕灌漿的特點(diǎn)是孔較深，通常要求孔深入到巖基單位吸水率coO05oOIL(mimmm)的等值線(xiàn)以下35m。多采用單孔灌漿，使用灌漿壓力較大。斜幕一般比直幕效果好，但施工比較復(fù)雜。 2固結(jié)灌漿

9、 固結(jié)灌漿的目的是提高和改善巖基的物理力學(xué)性能，減少開(kāi)挖深度，增強(qiáng)防滲效果。其灌漿范圍和孔深，主要根據(jù)大壩基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、巖石破碎情況、壩型和基礎(chǔ)巖石應(yīng)力等條件而定。如重力壩巖基比較良好時(shí)，有的工程僅在壩基內(nèi)的上下游應(yīng)力大的地區(qū)進(jìn)行固結(jié)灌漿；若壩基巖石較差而壩又較高的情況下，則多進(jìn)行壩基全面積的固結(jié)灌漿；為了加強(qiáng)壩基的抗滑穩(wěn)定，有的工程甚至在壩基以外的1530m范圍內(nèi)，也進(jìn)行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿的孔深一般為58m，也有深達(dá)1540m的?？自谄矫嫔铣示W(wǎng)格交錯(cuò)布置，通常采用群孔沖洗和群孔灌漿。 3接觸灌漿 接觸灌漿的目的，是加強(qiáng)壩體混凝土與岸坡或地基之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，同時(shí)也能增加

10、巖基的固結(jié)強(qiáng)度和防滲性能。其灌漿方法，可通過(guò)混凝土鉆孔壓漿或預(yù)先在接觸面上埋設(shè)灌漿盒及相應(yīng)的管道系統(tǒng)；在固結(jié)灌漿部位，可結(jié)合固結(jié)灌漿進(jìn)行。第68頁(yè)二、灌漿時(shí)間 巖基灌漿時(shí)間，應(yīng)結(jié)合施工導(dǎo)流、壩基開(kāi)挖、混凝土澆筑以及水庫(kù)蓄水等工作，統(tǒng)籌考慮，妥善安排。 對(duì)于帷幕灌漿的主要部位，應(yīng)在水庫(kù)蓄水前完成，容易保證灌漿質(zhì)量。否則，水庫(kù)蓄水后，灌漿孔將出現(xiàn)較大的揚(yáng)壓力，不但增加施工的困難，還由于地下水滲透增大，漿液容易流失，影響帷幕的整體性和密實(shí)性。若部分灌漿延至蓄水后進(jìn)行，必須采取相應(yīng)措施，確保灌漿質(zhì)量。 由于帷幕灌漿的工作量較大，與壩體混凝土澆筑在時(shí)間安排上常有矛盾，因此，帷幕灌漿通常都是安排在基礎(chǔ)灌漿

11、廊道內(nèi)進(jìn)行。這樣一方面可在巖基開(kāi)挖后隨即開(kāi)始澆筑混凝土，另一方面灌漿時(shí)由于巖基上已具有一定厚度的混凝土壓重，可提高灌漿壓力，有利：保證灌漿質(zhì)量。灌漿廊道尺寸應(yīng)滿(mǎn)足鉆灌設(shè)備操作的要求，通常寬為23m，高為34m。 固結(jié)灌漿，大多是在基礎(chǔ)開(kāi)挖和壩體基礎(chǔ)部位混凝土澆筑等工序間穿插進(jìn)行，施工干擾大，突擊性強(qiáng)，必須合理安排灌漿工作。可采用先在巖基鉆孔，預(yù)埋灌漿管，待混凝土澆筑到一定高程后再灌漿，預(yù)埋鋼管不能回收。為了確保灌漿質(zhì)量，有的工程要求分兩期進(jìn)行：第一期安排在混凝土澆筑前進(jìn)行低壓灌漿；第二期安排在混凝土澆筑后采用中壓灌漿。 接觸灌漿應(yīng)安排在壩體混凝土達(dá)到穩(wěn)定溫度以后進(jìn)行，防止混凝土冷縮拉裂。灌漿方

12、法與固結(jié)灌漿相同，但灌漿壓力通常不超過(guò)o1一o3MPa。 三，灌漿材料 巖基灌漿中，以水泥漿液用得最為普遍，它具有灌漿效果可靠，灌漿設(shè)備和工藝比較簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。水泥粘土漿雖成本低，但結(jié)石強(qiáng)度不高，僅用于對(duì)強(qiáng)度要求不高的巖基灌漿中。為了解決某些用顆粒材料灌漿不能解決的工程問(wèn)題和彌補(bǔ)顆粒材料灌漿的不足，可采用化學(xué)灌漿。 灌漿用的水泥，要求具有顆粒細(xì)、穩(wěn)定性好、膠結(jié)性強(qiáng)、結(jié)石強(qiáng)度高和耐久性好等性能，其標(biāo)號(hào)一般不低于425號(hào)。 當(dāng)?shù)叵滤疅o(wú)侵蝕性時(shí)，多選用普通硅酸鹽水泥，其優(yōu)點(diǎn)是硬結(jié)快，早期強(qiáng)度高，結(jié)石密實(shí)，與縫面結(jié)合牢固。如地下水有侵蝕性，多采用抗硫酸鹽水泥。礦碴水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥的抗侵

13、蝕性雖然好，但析水快，穩(wěn)定性差，容易沉淀，早期強(qiáng)度低，故一般不宜采用，尤其不宜在稀于l：l的漿液中使用。 水泥顆粒的細(xì)度，與灌漿效果直接相關(guān)，顆粒愈細(xì)，愈能灌入細(xì)微的裂隙中去，水化作用愈易徹底完成，灌漿效果也愈好。不準(zhǔn)使用過(guò)期、結(jié)塊或細(xì)度不合要求的水泥。 灌注裂隙較大的巖層時(shí)，常加入一些惰性材料，如砂、粘土、粉煤灰等，以節(jié)約水泥，其摻入量及性能，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。 在水泥漿中摻入減水劑、速凝劑、緩凝劑等活性材料，有助于加強(qiáng)漿液的擴(kuò)散性和流動(dòng)性，提高灌漿效果，其摻入量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。 四、灌漿試驗(yàn) 由于各工程所在地區(qū)的條件不同，設(shè)計(jì)中對(duì)大壩巖基的要求也不盡相同，因而同類(lèi)工程的灌漿成果只能作為參考。

14、還需要結(jié)合各工程的具體條件和要求，先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，為灌漿設(shè)計(jì)方案和施工措施提供主要依據(jù)。地基開(kāi)挖與處理 地基一般泛指支承建筑物基礎(chǔ)的那部分地層。天然地基由于構(gòu)造地質(zhì)和水文地質(zhì)作用的影響，往往存在不同形式和程度的缺陷，需要經(jīng)過(guò)人工處理，才能作為修筑水工建筑物的地基。 水工建筑物的地基一般分為巖石地基和土或砂礫石地基兩大類(lèi)型。 水工建筑物地基處理的目的，是根據(jù)水工建筑物對(duì)地基的要求，采用多種科技手段，盡可能消除某些天然缺陷，加強(qiáng)和改善地基性狀，使建筑物地基具有足夠的強(qiáng)度、整體性、穩(wěn)定性、抗?jié)B性和耐久性，以確保水工建筑物安全正常運(yùn)行。 由于天然地基的性狀復(fù)雜多樣，各種類(lèi)型水工建筑物對(duì)地基的要求又各不

15、相同，因而在實(shí)際工程中形成了各種不同的地基處理方案和措施。對(duì)于這些處理方案和措施，本章不一一詳加討論，僅從施工角度介紹巖基開(kāi)挖、軟弱夾層、斷層破碎帶和巖溶的處理，土和砂礫石地基防滲、加固的處理等問(wèn)題。 必須指出，以往水利水電建設(shè)的實(shí)踐表明，由于地基方面的原因引起水工建筑物的失事占相當(dāng)大的比例，影響水工建筑物正常效益發(fā)揮的則為數(shù)更多。因此，必須十分重視水工建筑物的地基處理工作。 第一節(jié) 巖基開(kāi)挖與處理 一、巖基開(kāi)挖 巖基開(kāi)挖是巖基處理中最常用的方法。開(kāi)挖就是按照設(shè)計(jì)要求，將不能作為建筑物地基的有缺陷的巖層挖除，使水工建筑物修筑在堅(jiān)實(shí)可靠的巖體上。 大多數(shù)混凝土水工建筑物，需要坐落在巖基上，都有巖

16、基開(kāi)挖問(wèn)題。大中型水利水電工程的基巖開(kāi)挖量往往很大，有的達(dá)到幾百萬(wàn)m3乃至上千萬(wàn)m3，需要大量的設(shè)備、器材、勞力和資金，并且占用相當(dāng)長(zhǎng)的工期。因此，多、快、好、省地做好開(kāi)挖處理，對(duì)于加快整個(gè)工程建設(shè)有著重要的意義。 做好巖基開(kāi)挖處理工作的前提條件是： 1)詳細(xì)分析壩址的工程地質(zhì)資料，了解巖基的性狀，掌握各種巖基缺陷(風(fēng)化，破碎，軟弱夾層、節(jié)理斷層帶及巖溶狀況等)的分布及發(fā)育程度； 2)明確水工設(shè)計(jì)對(duì)地基的具體要求； 3)熟知工程的施工條件及施工技術(shù)力量； 4)由地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等有關(guān)人員共同研究，確定適宜的壩基或其它主體建筑物地基的開(kāi)挖范圍，開(kāi)挖深度及形態(tài)。 為了保證巖基開(kāi)挖的質(zhì)量、進(jìn)度

17、與安全，必須從施工組織、技術(shù)措施、現(xiàn)場(chǎng)布置等方面妥善解決下列問(wèn)題。第39頁(yè)(二)及時(shí)排除基坑積水，確保開(kāi)挖在不受水的干擾下進(jìn)行 基坑是由上下游圍堰(分期分段施工時(shí)還有縱向圍堰)包圍的主體建筑物的施工范圍。通常，基坑地勢(shì)低凹，常有施工用水、圍堰及岸坡滲水、降雨等匯集成的積水，如不及時(shí)排除，勢(shì)必大大影響壩基的開(kāi)挖工作。因此，結(jié)合巖基開(kāi)挖應(yīng)注意在基坑范圍內(nèi)修好集水坑和排水溝槽，配備足夠的便于移動(dòng)的抽水機(jī)，及時(shí)排除積水，保證開(kāi)挖工作在干地上進(jìn)行。 (二)合理安排開(kāi)挖程序，保證施安全，提高開(kāi)挖效率 基坑開(kāi)挖范圍一般比較集中，為了提高工效常有多個(gè)工序平行作業(yè)，如安排不當(dāng)易產(chǎn)生施工干擾，甚至?xí)鸢踩鹿省?/p>

18、 基坑的開(kāi)挖程序，要掌握好“自上而下，先岸坡后河槽”的原則。對(duì)于較開(kāi)闊的河床中基坑開(kāi)挖也可合理分區(qū)、作好防護(hù)、同時(shí)并舉。 對(duì)于形體比較復(fù)雜的地基開(kāi)挖，則要注意開(kāi) 挖卸荷造成地層應(yīng)力應(yīng)變的重分布，避免形成新 的不穩(wěn)定巖體。無(wú)論是岸坡還是河槽地基，都要 分層開(kāi)挖、逐步下降(如圖21所示)。 (三)合理選定基坑開(kāi)挖范圍與形態(tài) 基坑開(kāi)挖范圍主要取決于水工建筑物的平面輪廓，這也就是巖基開(kāi)挖的最小輪廓線(xiàn)。實(shí)際開(kāi)挖時(shí)，還要考慮由于施工機(jī)械運(yùn)行，道路布置、施工排水、立模支撐等要求，適當(dāng)放寬，放寬的范圍根據(jù)實(shí)際需要而定，一般從幾米到十幾米不等。 對(duì)于擴(kuò)挖輪廓線(xiàn)以外的岸坡和坑槽開(kāi)挖壁面，應(yīng)注意隨著開(kāi)挖高程的下降及

19、時(shí)測(cè)量檢查和安全處理，防止欠挖或過(guò)多超挖。要避免在形成高邊坡、深槽壁面后再進(jìn)行處理，防止滑坡或落石傷人。必要時(shí)，在適當(dāng)高程巖坡上設(shè)置擋渣柵欄。 為了有利于水工建筑物的穩(wěn)定，建筑物的地基開(kāi)挖以后要求基巖面比較平整，高差不宜太大，要避免基巖有尖突部分和應(yīng)力集中，并盡可能略向上游傾斜，如圖22所示。 如原基巖面高差過(guò)大或向下游傾斜，若仍按圖22的開(kāi)挖形態(tài)來(lái)開(kāi)挖基巖也是沒(méi)有必要的。因?yàn)檫@樣會(huì)徒增開(kāi)挖量，造成浪費(fèi)。正確的方法是開(kāi)挖成一定寬度的平臺(tái)與一定寬度的斜坡結(jié)合的折線(xiàn)型基巖面。但要注意平臺(tái)面寬度不能太小，一般約占?jí)味蔚膌2至13左右，并且平臺(tái)要避免向下游傾斜，如圖23所示。 對(duì)于地形較陡的岸坡重力壩

20、段的巖基，還應(yīng)考慮到壩體沿壩軸線(xiàn)方向上的穩(wěn)定要求，將巖基開(kāi)挖成沿壩軸線(xiàn)方向有一定寬度的平臺(tái)，以利于各壩段的穩(wěn)定和正常工作，如圖2-4所示。土石壩施工 土石壩包括各種碾壓式土壩、堆石壩和土石棍合壩。土石壩具有就地取材，對(duì)壩基地質(zhì)條件要求不高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約三材和易于施工等優(yōu)點(diǎn)。隨著大型高效機(jī)具的采用，壩體防滲結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)，施工人數(shù)的大量減少，施工工期的進(jìn)一步縮短以及施工費(fèi)用的顯著降低等，為土石壩的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊前景。當(dāng)今國(guó)內(nèi)外不僅中低壩廣泛采用土石壩，而且興建的高土石壩也越來(lái)越多。自70年代以來(lái)，世界各國(guó)興建的土石壩無(wú)論數(shù)量上還是高度上，都超過(guò)了混凝土壩；特別是近20年來(lái)，混凝土面板堆石壩的

21、經(jīng)濟(jì)性和快速施工，已成為壩工建設(shè)中具有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的一種新壩型，更是使土石壩“錦上添花”。 土石壩按施工方法可分為干填碾壓、水中填土、水力沖填以及定向爆破筑壩等類(lèi)型。日前，國(guó)內(nèi)外仍以機(jī)械壓實(shí)土石料的施工方法最多，所以本章主要介紹以土料為防滲體的碾壓式土石壩施工，并對(duì)混凝土面板堆石壩的施工技術(shù)也作一簡(jiǎn)介。 第一節(jié)料場(chǎng) 規(guī)劃 土石壩施工中，料場(chǎng)的合理規(guī)劃和使用，是土石壩施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它不僅關(guān)系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價(jià)，甚至還會(huì)影響到周?chē)霓r(nóng)林業(yè)生產(chǎn)。 施工前，應(yīng)配合施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)各類(lèi)料場(chǎng)作進(jìn)一步的勘探和總體規(guī)劃、分期開(kāi)采計(jì)，劃。使各種壩料有計(jì)劃、有次序地開(kāi)采出來(lái)，以滿(mǎn)足壩體施工的要

22、求。 選用料場(chǎng)材料的物理力學(xué)性質(zhì)，應(yīng)滿(mǎn)足壩體設(shè)計(jì)施工質(zhì)量要求，勘探中的可供開(kāi)采量不少于設(shè)計(jì)需要量的2倍。在貯量集中的主要料區(qū)，布置大型開(kāi)采設(shè)備，避免經(jīng)常性的轉(zhuǎn)移；保留一定的備用料場(chǎng)(為主要料場(chǎng)總儲(chǔ)量的2030)和近料場(chǎng)，作為壩體合龍以及搶筑攔洪高程用。 在料場(chǎng)的使用時(shí)間及程序上，應(yīng)考慮施工期河水位的變化及施工導(dǎo)流使上游水位抬高的影響。供料規(guī)劃上要近料、上游易淹料先用；遠(yuǎn)料、下游不淹料后用。含水量高料場(chǎng)夏季用；含水量低料場(chǎng)雨季用。施工強(qiáng)度高時(shí)利用近料，強(qiáng)度低時(shí)利用遠(yuǎn)料，平衡運(yùn)輸強(qiáng)度，避免窩工。 對(duì)料場(chǎng)高程與相應(yīng)的填筑部位，應(yīng)選擇恰當(dāng)，布置合理，有利于重車(chē)下坡。做到就近取料，低料低用，高料高用；避

23、免上下游料、左右岸料過(guò)壩的交叉運(yùn)輸，減少干擾。 充分合理地利用開(kāi)挖棄渣料，對(duì)降低工程造價(jià)和保證施工質(zhì)量具有重要意義。做到棄渣無(wú)隱患，不影響環(huán)保。 在料場(chǎng)規(guī)劃中應(yīng)考慮到挖、填各種壩料的綜合平衡，作好土石方的調(diào)度規(guī)劃，合理用料。 料場(chǎng)的覆蓋剝離層薄，有效料層厚，便于開(kāi)采，獲得率高。減少料物堆存、倒運(yùn)，作好料場(chǎng)的防洪，排水、防止料物污染和分離。不占或少占農(nóng)業(yè)耕地，做到占地還地、占田第98頁(yè)還田。 總之，在料場(chǎng)的規(guī)劃和開(kāi)采中，考慮的因素很多而且又很靈活。對(duì)擬定的規(guī)劃、供料方案，在施工中不合適的及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 第二節(jié) 土石料開(kāi)挖運(yùn)輸 土石壩施工中，從料場(chǎng)的開(kāi)挖、運(yùn)輸，到壩面的平

24、料和壓實(shí)等各項(xiàng)工序，都可由互相配套的工程機(jī)械來(lái)完成，構(gòu)成“一條龍”式的施工工藝流程，即綜合機(jī)械化施工。在大中型土石壩，尤其在高土石壩中，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化施工，對(duì)提高施工技術(shù)和機(jī)械化水平，加快上石壩工程建設(shè)速度，具有十分重要的意義。 一、開(kāi)挖運(yùn)輸方案 壩料的開(kāi)挖與運(yùn)輸，是保證上壩強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)之一。開(kāi)挖運(yùn)輸方案，主要根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)、壩料性質(zhì)，填筑強(qiáng)度、料場(chǎng)特性、運(yùn)距遠(yuǎn)近、可供選擇的機(jī)械型號(hào)等多種因素，綜合分析比較確定。土石壩施工中開(kāi)挖運(yùn)輸方案主要有以下幾種。 1正向鏟開(kāi)挖， 自卸汽車(chē)運(yùn)輸上壩 正向鏟開(kāi)挖、裝載，自卸汽車(chē)運(yùn)輸直接上壩，通常運(yùn)距小于10km。自卸汽車(chē)可運(yùn)各種壩料，運(yùn)輸能力高，設(shè)備

25、通用，能直接鋪料，機(jī)動(dòng)靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力較強(qiáng)，管理方便，設(shè)備易于獲得，在國(guó)內(nèi)外的高土石壩施工中，獲得了廣泛的應(yīng)用，且挖運(yùn)機(jī)械朝著大斗容量、大噸位方向發(fā)展。 在施工布置上，正向鏟一般都采用立面開(kāi)挖，汽車(chē)運(yùn)輸?shù)缆房刹贾贸裳h(huán)線(xiàn)路，裝料時(shí)停在挖掘機(jī)一側(cè)的同一千面上，即汽車(chē)魚(yú)貫式地裝料與行駛，見(jiàn)圖41所示。這種布置形式，可避免或減少汽車(chē)的倒車(chē)時(shí)間，正向鏟采用6090的轉(zhuǎn)角側(cè)向卸料，回轉(zhuǎn)角度小，生產(chǎn)率高，能充分發(fā)揮正向鏟與汽車(chē)的效率。 2 正向鏟開(kāi)挖、膠帶機(jī)運(yùn)輸 國(guó)內(nèi)外很多水利水電工程施工中，廣泛采用了膠帶機(jī)運(yùn)輸土、砂石料。國(guó)內(nèi)的大伙房、岳城、石頭河等土石壩施工，膠帶機(jī)成為主要的運(yùn)輸工具。膠帶機(jī)

26、的爬坡能力大，架設(shè)簡(jiǎn)易，運(yùn)輸費(fèi)用較低，比自卸汽車(chē)可降低運(yùn)輸費(fèi)用l3一l2，運(yùn)輸能力也較高。膠帶機(jī)合理運(yùn)距小于lOkm，膠帶機(jī)可直接從料場(chǎng)運(yùn)輸上壩；也可與自卸汽車(chē)配合，作長(zhǎng)距離運(yùn)輸，在壩前經(jīng)漏斗由汽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)上壩；與有軌機(jī)車(chē)配合，用膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)上壩作短距離運(yùn)輸。 目前，國(guó)外已發(fā)展到可用膠帶機(jī)運(yùn)輸塊徑為400500mm的石料，甚至向運(yùn)輸塊徑達(dá)7001000mm的更大堆石料發(fā)展。 3斗輪式挖掘機(jī)開(kāi)挖，膠帶機(jī)運(yùn)輸，轉(zhuǎn)自卸汽車(chē)上壩地下建筑物施工 水利水電工程的地下建筑物，按是否過(guò)水可分為兩大類(lèi)。過(guò)水地下建筑物如引水隧洞、導(dǎo)流隧洞、泄洪隧洞、排砂隧洞、尾水洞室及調(diào)壓井室等；不過(guò)水的地下建筑物如交通運(yùn)輸隧洞、地下

27、發(fā)電廠房、變壓器室、安裝檢修室、地下洞庫(kù)等。和地面建筑物的施工比較，地下建筑物施工具備下列優(yōu)點(diǎn)： 1)地下建筑物施工不受氣象條件風(fēng)、雪、雨、霧等)的影響； 2)對(duì)地面上的工作和活動(dòng)很少干擾和影響； 3)對(duì)環(huán)境保護(hù)有利； 4)地下建筑物施工中氣溫一般溫和而穩(wěn)定，抗外界的噪音或震動(dòng)的能力強(qiáng)； 5)地下建筑施工的隱蔽性、防護(hù)性強(qiáng)，在非常時(shí)期(如戰(zhàn)爭(zhēng)中)仍可正常施工。 地下建筑物施工的缺點(diǎn)主要是： 1)施工場(chǎng)地狹小，施工工序較多，組織不好，彼此干擾較大； 2)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖安全穩(wěn)定性要求嚴(yán)格； 3)地下通風(fēng)、采光、除塵等施工條件相對(duì)較差，勞動(dòng)強(qiáng)度較大等。 隨著現(xiàn)代地下建筑物施工技術(shù)水平不

28、斷提高，地下建筑物施工條件不斷改善，生產(chǎn)效率提高，成本下降，地下建筑物施工的缺點(diǎn)得到不斷克服，地下建筑物將會(huì)有著廣泛的應(yīng)用前景。 第一節(jié) 鉆爆 開(kāi) 挖 通過(guò)鉆孔、裝藥、引爆炸藥而破碎巖土介質(zhì)的地下洞室開(kāi)挖方法，簡(jiǎn)稱(chēng)鉆爆法，它是地下建筑物施工最常用的開(kāi)挖方法。地下洞室鉆爆開(kāi)挖施工前一般須作好以下工作： 1)詳細(xì)了解、分析地質(zhì)狀況，作出洞線(xiàn)方向巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及等級(jí)劃分，掌握洞線(xiàn)方向巖體結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀，如斷層、節(jié)理、破碎帶等地質(zhì)缺陷的性態(tài)； 2)根據(jù)鑿巖機(jī)械、爆破器材性能等條件選擇開(kāi)挖方法； 3)開(kāi)挖斷面上(工程界稱(chēng)掌子面)的鉆孔布置，包括孔數(shù)、深度、方位、不同類(lèi)型鉆孔參數(shù)的設(shè)計(jì)； 4)裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)的設(shè)

29、計(jì)。 地下洞室開(kāi)挖方法依照工程對(duì)象不同而有多種，歸納起來(lái)，從地下建筑物型態(tài)上大致可分水平洞、大跨洞室、斜井和豎井三類(lèi)，其鉆爆開(kāi)挖方法功；有不同。 一、平洞開(kāi)挖 平洞一般指坡度平緩的高低壓引水隧洞，導(dǎo)流洞，尾水洞等，其開(kāi)挖方法的選定，主要是依據(jù)工程地質(zhì)條件，斷面大小，施工機(jī)械的作業(yè)高度和范圍，平洞長(zhǎng)度及施工期限等因素綜合考慮，主要開(kāi)挖方法有以下幾種。第130頁(yè)(一)全斷面開(kāi)挖法 全斷面法，就是在整個(gè)設(shè)計(jì)斷面上一次鉆爆實(shí)現(xiàn)一個(gè)進(jìn)尺的開(kāi)挖方法，如圖5-l所示。 全斷面法的特點(diǎn)是施工凈空大，可布置大型高效施工機(jī)械，便于機(jī)械化施工，施工組織比較簡(jiǎn)單。對(duì)于一個(gè)進(jìn)尺深度的巖體爆破而言，炸藥用量多于分部開(kāi)挖的

30、用量，因此爆破震動(dòng)相對(duì)也較大，但完成一個(gè)進(jìn)尺只擾動(dòng)圍巖一次，而分部開(kāi)挖每次用藥量雖較少，但完成一個(gè)進(jìn)尺深度的開(kāi)挖需要多次鉆爆，對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)增多。全斷面開(kāi)挖之后，如支護(hù)不及時(shí)，則圍巖變位往往較大，因此對(duì)中軟質(zhì)且裂隙發(fā)育的巖體的圍巖穩(wěn)定不利；若能采取科學(xué)合理的技術(shù)措施，嚴(yán)格遵循開(kāi)挖與支護(hù)協(xié)調(diào)進(jìn)行，在中軟質(zhì)巖體中進(jìn)行較大斷面的全斷面開(kāi)挖，也是可行的。 目前，全斷面開(kāi)挖控制高度為8lOm，這是由目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的多鉆臂液壓鑿巖 機(jī)和全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的工作高度(直徑)決定的。 全斷面開(kāi)挖對(duì)洞軸線(xiàn)方向巖體性狀的預(yù)見(jiàn)性較差，這就要求事先做好地質(zhì)勘測(cè)工作。 (二)分部開(kāi)挖法 所謂分部開(kāi)挖法，是指將全部工

31、作面分為幾部分，在時(shí)間、空間上分別開(kāi)挖，最后完成整個(gè)斷面的進(jìn)尺開(kāi)挖。分部開(kāi)挖法適用于巖質(zhì)較差、洞徑過(guò)大的平洞開(kāi)挖。分部開(kāi)挖法從形態(tài)上常分為臺(tái)階法與導(dǎo)洞擴(kuò)大法。 1正臺(tái)階法 當(dāng)隧洞斷面較高時(shí)，常把斷面分成13個(gè)臺(tái)階，自上而下施工，以滿(mǎn)足鉆機(jī)的工作高度。一般頂部第一層最小高度應(yīng)不小于3m，超前掘進(jìn)的距離34m左右，超前過(guò)長(zhǎng)，上部爆破堆渣過(guò)多，清渣不便，亦影響上部鉆孔工作。如圖52所示。下部臺(tái)階的鉆爆，因有兩個(gè)臨空面，爆破效果較好。上部斷面掌子面鉆爆布孔與全斷面法基本相同，下部臺(tái)階的布孔，用水平鉆機(jī)和垂直鉆機(jī)相結(jié)合進(jìn)行鉆孔，如圖53所示。 正臺(tái)階法施工的特點(diǎn)是：變高洞為若干個(gè)中低洞；可利用臺(tái)階鉆上部

32、炮孔而一般不需搭設(shè)腳手架；上部鉆孔與下部出渣可以平行作業(yè)，施工管線(xiàn)路可在底部一次敷設(shè)，工序比較簡(jiǎn)單，施工速度較快；爆破時(shí)臨空面增多，爆破效率高，裝藥量比全斷面開(kāi)挖時(shí)要少，但爆破震動(dòng)次數(shù)增多，應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)洞室圍巖軟弱破碎地段及時(shí)的支護(hù)及儀器設(shè)備的防護(hù)。 2反臺(tái)階法 反臺(tái)階法是一種自下而上的分部開(kāi)挖方法，在形態(tài)上與正臺(tái)階法相反。反臺(tái)階法的下混凝土壩施工 在大型攔河壩工程中，混凝土壩占有較大比重?；炷翂喂こ滔牡娜亩?，施工工種多，工藝復(fù)雜，質(zhì)量要求高，工程投資大?；炷翂问┕ぜ夹g(shù)的研究對(duì)于加快施工進(jìn)度、提高工程質(zhì)量和降低工程成本具有重要意義?；炷翂蔚氖┕そ^大多數(shù)為現(xiàn)場(chǎng)澆筑；預(yù)制裝配法應(yīng)用極少。

33、混凝土壩所用混凝土，歷來(lái)是流態(tài)或低流態(tài)混凝土，采用內(nèi)部振搗器使其密實(shí)。近十余年發(fā)展了一種新壩型碾壓混凝土壩，所用混凝土為超干硬性混凝土，采用振動(dòng)碾使其密實(shí)。為了與碾壓混凝土壩區(qū)別，前一類(lèi)壩稱(chēng)為常態(tài)混凝土壩。本章內(nèi)容以常態(tài)混凝土壩為主，對(duì)于碾壓混凝土壩施工，只作簡(jiǎn)要介紹。 第一節(jié) 混凝土骨料制備 骨料在混凝土中起骨架作用。通常lm3混凝土需要粗、細(xì)骨料約1315m3(松散體積)。所以在大中型混凝土壩施工中，需要專(zhuān)門(mén)的混凝土骨料制備系統(tǒng)，及時(shí)供應(yīng)混凝土制備所需要的質(zhì)量合格、數(shù)量充足和成本低廉的骨料。 一、料場(chǎng)規(guī)劃 第四章介紹過(guò)土石壩施工中的料場(chǎng)規(guī)劃，其基本原則同樣適用于混凝土骨料料場(chǎng)。 料場(chǎng)勘探資

34、料是骨料制備系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；是選定料場(chǎng)，確定工藝流程、設(shè)備型號(hào)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要依據(jù)。隨著建設(shè)階段的推進(jìn)，料場(chǎng)勘探精度要逐步提高。有的工程料源總調(diào)查數(shù)量不足，有的工程因勘探精度不夠、勘探資料與實(shí)際情況出入很大，使得施工中途才發(fā)現(xiàn)料源不足或所選料場(chǎng)及工藝設(shè)備不合理，不得不邊施工邊補(bǔ)充勘察料場(chǎng)，甚至重建骨料制備系統(tǒng)，從而影響主體工程施工。 骨料的質(zhì)量應(yīng)符合水工混凝土的要求。原料中某些質(zhì)量指標(biāo)雖不符合規(guī)定，經(jīng)加工處理后可滿(mǎn)足要求時(shí)也可選用。如烏江渡采石場(chǎng)原料中含泥量平均高達(dá)1266，小石中還有泥團(tuán)，但增加洗泥工序后就滿(mǎn)足了要求；漁予溪山砂細(xì)度模數(shù)過(guò)大，堅(jiān)固性不符規(guī)范要求，試驗(yàn)表明，經(jīng)棒磨機(jī)加工，二

35、者都符合了要求。 有堿活性的骨料會(huì)引起混凝土的過(guò)量膨脹，一般應(yīng)避免使用；當(dāng)采用低堿水泥或摻粉煤灰時(shí)，堿骨料反應(yīng)受到抑制，經(jīng)試驗(yàn)證明對(duì)混凝土不致產(chǎn)生有害影響時(shí)，也可選用。風(fēng)化巖體單塊石料的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，如能滿(mǎn)足質(zhì)量要求時(shí)也可選用。 混凝土骨料的來(lái)源有天然砂礫料和人工砂石料兩類(lèi)，要根據(jù)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、就近取材的原則選用。當(dāng)壩址附近天然砂礫料儲(chǔ)量豐富，質(zhì)量符合要求，級(jí)配及開(kāi)采、運(yùn)輸條件較好時(shí)，應(yīng)優(yōu)先作為比較料源。因?yàn)樘烊簧暗[料與人工骨料相比，同樣級(jí)配和水泥用量時(shí)，混凝土的和易性好；保持相同和易性，則水泥用量較少。同時(shí)砂石加工工藝簡(jiǎn)單、能耗小，加工成本較低。然而，隨著運(yùn)距的增加，天然骨料成本連

36、漸加大。此外人工骨料征用山地的矛盾不像天然砂礫料河灘或臺(tái)地突出，開(kāi)采不受洪水或氣象影響，相應(yīng)砂石貯量可以減少，第174頁(yè)骨料級(jí)配、質(zhì)量易于控制，可以無(wú)棄料生產(chǎn)。因此，在壩址附近無(wú)足夠合格天然砂礫料時(shí)，應(yīng)就近開(kāi)采加工人工骨料，或者兩者結(jié)合使用。 當(dāng)主體工程開(kāi)挖渣料數(shù)量較多，且質(zhì)量符合要求時(shí)，應(yīng)盡量予以利用。它不僅可降低人工骨料成本，還可節(jié)省運(yùn)渣費(fèi)用，減少堆渣用地和環(huán)境污染。映秀灣、烏江渡的南岸和漁子溪耿達(dá)人工砂石系統(tǒng)，幾乎全部利用開(kāi)挖渣料生產(chǎn)骨料。巴西的伊泰普工程，計(jì)有混凝土1100余萬(wàn)m3，除摻用少量細(xì)砂外，2400萬(wàn)t骨料均利用開(kāi)挖渣料生產(chǎn)。 當(dāng)料場(chǎng)較多或情況較復(fù)雜時(shí)，可采用系統(tǒng)分析法，把貯

37、藏量、級(jí)配、運(yùn)距、采運(yùn)方法、是否要碎石、是否利用開(kāi)挖渣料等問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng)，整體地進(jìn)行考慮，從所有可能的方案中選出最優(yōu)方案。 二、毛料開(kāi)采 (一)毛料開(kāi)采量的確定 1天然砂礫料開(kāi)采量 毛料開(kāi)采量取決于混凝土中各種粒徑的骨料需要量和天然砂礫料中各種粒徑骨料的含量。混凝土壩通常有幾種標(biāo)號(hào)的混凝土，每種混凝土有各自的配合比用量。 設(shè)某工程共有j種混凝土，每一種混凝土的工程量為Yj?；炷林泄灿袔讉€(gè)骨料粒徑組，各粒徑組的需要量為eij(m3/m3)。則第i組骨料總需要量(qi)為式中 Kc一混凝土出機(jī)以后的損失系數(shù)，約為o01一o02。 為滿(mǎn)足第i組骨料的(凈料)總需要量qi，則要求開(kāi)采的砂礫料總量為

38、Q(m3，以天然方計(jì))： 式中 K-骨料生產(chǎn)過(guò)程的損耗系數(shù)，是各生產(chǎn)環(huán)節(jié)損耗系數(shù)的總和，即KKl十K2+ K3-K4，參見(jiàn)表6l； KP-砂礫料的松散系數(shù)，取115一L 35； pi-天然砂礫料中第i組骨料的含量百分?jǐn)?shù)。 不同粒徑組求得的開(kāi)采總量Q值互不相同。若按照最大值Qmax。進(jìn)行開(kāi)采，所有各組骨料的需要均能滿(mǎn)足，然而有剩余而造成棄料；若按照最小值Qmin進(jìn)行開(kāi)采，則除一組骨料的需要能滿(mǎn)足外，其余各組均短缺。實(shí)際施工中選擇的開(kāi)采量往往介于Qmax與Qmin。之間，于是大壩混凝土施工溫度控制 大壩混凝土施工溫度控制，自本世紀(jì)30年代美國(guó)胡佛壩提出以來(lái)，被世界各國(guó)的混凝土壩施工相繼采用，已發(fā)展成為混凝土壩施工中的一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)技術(shù)。 大壩混凝土施工溫度控制的主要目的是防止大壩出現(xiàn)溫度裂縫。 混