中國水電建設(shè)技術(shù)成就

中國水電建設(shè)技術(shù)成就中國成立以來我國水電事業(yè)進(jìn)展很快，壩工技術(shù)也有了長足的進(jìn)步。除對常規(guī)壩型外，重點對碾壓混凝土壩和鋼筋混凝土面板堆石壩的設(shè)計和筑壩技術(shù)，開展了大規(guī)模的爭論和廣泛的應(yīng)用。對在特定條件下建設(shè)高壩方面，如簡單地形、地質(zhì)條件，高地震烈度區(qū)，在狹窄河谷宣泄大洪水等，進(jìn)展過專題攻關(guān)。此外，還圍繞設(shè)計與施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題，開展了多學(xué)科的綜合爭論，取得了可喜的成就。壩型優(yōu)選和筑壩技術(shù)從我國的資源、建筑材料及勞動力優(yōu)化動身，優(yōu)選壩型可以在碾壓混凝土壩、鋼筋混凝土面板堆石壩和高薄拱壩等方面，應(yīng)用廣泛，成就突出。碾壓混凝土壩198650100ｍ以、江埡〔131ｍ〕、百色〔126ｍ〕、大朝山〔121ｍ〕、棉花灘〔111ｍ〕，其中碾壓混凝土量6065％左右，施工月頂峰澆筑強度超過25萬ｍ3，到達(dá)世界先進(jìn)水平。的我國碾壓混凝土筑壩技術(shù)在國際上獨樹一幟?；炷撩姘宥咽瘔渭夹g(shù)混凝土面板堆石壩是近二三十年進(jìn)展起來的一種壩型，我10多年來，已建、在建和擬建面板堆石壩壩高在100ｍ10多座，如在建的廣西區(qū)南盤江天生橋一級面板堆石壩壩高178ｍ，232ｍ。如黑泉面板壩，按８度設(shè)防〕也有獨到之處。高混凝土拱壩技術(shù)30ｍ300多座，是世界上拱壩最多的國家之一。20世紀(jì)８0年月以來，我國間續(xù)建成高度大于100ｍ以上的拱壩多座。已建設(shè)的雙曲拱壩有黃河李家峽〔壩高165ｍ、B/H=0.163〕、雅窘江二灘〔250ｍ、B/H=0.232〕，在建和擬建的有烏江構(gòu)灘〔225ｍ〕、黃河拉西瓦〔250ｍ〕、瀾滄江小灣〔壩高292ｍ〕金沙江溪浴渡〔壩高295ｍ〕尤其是在300ｍ級特高混凝土拱壩特地技術(shù)和在高地震烈度區(qū)高拱壩的合理體型爭論己取得突破性進(jìn)展，為在我國興建300ｍ高混凝土拱壩挺供了堅實的科學(xué)理論依據(jù)。46000MW〔7000MW〕，壩體受總水推170295ｍ，裝機125000MW100000MW，地震烈度為８度。溪浴渡水電站壩體受總水推力為202~3混凝土重力壩筑壩技術(shù)三峽水電工程大壩〔175ｍ〕也是實體重力壩。三峽工程重力壩身泄洪68000ｍ3／s，10％的洪水也都集中在壩身宣泄。壩身孔數(shù)之多、尺寸20世紀(jì)８0度設(shè)計理論、壩體優(yōu)化、壩體溫度應(yīng)力仿真計算、斷裂力學(xué)、壩體裂奠定了堅實的根底。高壩大流量泄水建筑物及消能工技術(shù)我國水電工程泄水建筑物的特點.一是高水頭、大流量、窄河谷、單寬流量大；二是低水頭、低佛氏數(shù)、寬河谷。這兩種泄洪水流的消5億MW，而我國的大型電站〔如二灘、構(gòu)皮灘、小灣和溪洛渡等工程消能要求大都是在河床寬８0～110ｍ5億MW3.16億MW3.9億MW，小灣4.6億MW9.8億MW。我國水電工程不僅泄洪功率大，而且泄洪、導(dǎo)流流量也大，泄洪建筑的單寬流量和流速均很大。我國還有多座水頭超過200ｍ以上的高壩的泄洪建筑物，流速大于50ｍ／s.，泄洪建筑的單寬流量都大于200ｍ3/s的黃河小浪底水電站，最大含沙量為８00kg／m3以上，泄水頭高遮水流空化和有泥沙磨蝕的狀況。在泄洪建筑物及消能工的爭論方面，我國實行了多種途徑和方聯(lián)合消能工技術(shù)為一體，即壩身、壩上、隧洞和水墊塘聯(lián)合消能，圓滿地解決了實踐中消滅的技術(shù)難題。鋼筋混凝土引水岔管技術(shù)2060土岔管。90年月我國建成的廣州天荒坪大型抽水蓄能電站，水頭高700～800ｍ，8～9ｍ、支洞直徑3.5～4.2ｍ，由于充分利用圍巖的支承作用，鋼筋混凝土襯砌體厚僅為0.6ｍ。對的抽水蓄能電站積存了閱歷。高壩地基處理技術(shù)(加固處理，防滲處理)在混凝土壩修建過程中常常遇到不良地質(zhì)條件，如斷層裂開帶、節(jié)理、裂隙等密集帶或脆弱夾層，需要進(jìn)展處理。我國在壩基不良地4號斷層〔G4〕。這一斷層系偉晶巖劈理帶，在經(jīng)過高壓水泥灌漿處理后，度、單位吸水率都符合設(shè)計要求。其次是銅街子水電站，該工程地質(zhì)簡單，斷層、層間錯動發(fā)育，固結(jié)灌漿處理，噴射壓力、固結(jié)灌漿壓力均到達(dá)施工要求。設(shè)計均有獨到之處。巖質(zhì)高邊坡預(yù)應(yīng)力錨固處理1965年在梅山水庫大壩，首次承受頂應(yīng)力錨索加固壩肩滑物中廣泛應(yīng)用，特別是在巖質(zhì)高邊坡處理中應(yīng)用較多，在龍羊峽、天生橋二級、浸灣、隔河巖、五強溪、李家峽、小浪底及三峽工程上都廣為應(yīng)用。另外，對頂應(yīng)力錨固構(gòu)造、錨固體系、內(nèi)外錨頭型式、拖取得了良好的效果。地下建筑物建設(shè)400400ｋｍ，40多座。如云南魯布革水電站，其地下洞室群上下重疊，穿插布置，共有42個洞室，總長3.12ｋｍ，開挖量為238萬ｍ3，地18m*38.4m*125m。二灘水電站導(dǎo)流隧洞尺寸17.5m*23m，是我國目前開挖尺寸最大的隧洞。溪洛渡水電站，兩岸各有８條泄洪、引水、交通、變電室等地下洞室群，地下廠房有18800MW，兩座地下廠房分別布置在左右兩岸山體內(nèi)，將成為世界上規(guī)模最大的地下廠房。澆灌工程均為地下洞室，集中布置在左岸山體內(nèi)，洞群密集、縱橫穿插，堪稱世界地下工程建筑奇觀。另外，拉西瓦、龍灘、小灣水電站的地下工程的規(guī)模及十三陵、天荒坪、廣州抽水蓄能電站的地下洞室群工程規(guī)模也很大。水利工程施工技術(shù)爆破開挖技術(shù)及爭論1400年前；直到1867年諾貝爾制造硝化甘油破、再到深孔爆破、洞室爆破的進(jìn)展過程。直到三門峽工程〔1958年〕和劉家峽水電站〔1964年〕建設(shè)時才剛剛開頭使用毫秒電雷管，爆破技術(shù)的應(yīng)用起步很晚。20世紀(jì)70年月葛州壩工程上馬，開頭引入孔徑80――150mm破的大規(guī)模試驗爭論工作。試驗爭論的主要內(nèi)容為：規(guī)律；預(yù)裂爆破及深孔爆破各種參數(shù)的試驗爭論等。此后的1983年我國公布了《水工建筑物巖石根底開挖工程施工技術(shù)〔SDJ211-8，使得現(xiàn)代爆破技術(shù)在水利水電行業(yè)得以推廣應(yīng)用。水利水電工程爆破技術(shù)爭論：①壩基開挖爆破技術(shù)②邊坡開挖爆破技術(shù)③隧洞及地下廠房爆破技術(shù)④圍堰及巖坎爆破技術(shù)⑤水下爆破技術(shù)⑥定向爆破技術(shù)幾種：水利水電工程爆破依據(jù)起爆方法分類：水利水電工程爆破依據(jù)鉆孔裝藥施爆分類：近年我國水利水電工程爆破技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)：①深孔臺階爆破〔應(yīng)用于大方量的石方開采〕50mm，7m自由面以上的爆破，多排炮孔間可以承受毫秒延期起爆，具有一次爆破方量大、裂開效果好振動影響小等優(yōu)點。因此得以廣泛使用。②預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破是在開挖過程中，沿設(shè)計開挖輪廓線打密集孔裝少量炸藥預(yù)先爆炸成縫，以防止爆破區(qū)炮孔爆破引起爆破區(qū)外保存巖體或其他建筑物破壞的一種技術(shù)。③高邊坡開挖爆破160m，云南瀾滄江小灣水電站開挖最高700320m，拉西瓦壩肩邊坡700m④孔內(nèi)、孔間微差有序爆破⑤保護(hù)層開挖爆破：保護(hù)層分層開挖→小臺階爆破法→水平預(yù)裂爆破法〔取消保護(hù)層〕→水平光面爆破一次爆除保護(hù)層⑥面板堆石壩級配料開采爆破料直接上壩填筑。問題的提出：面板堆石壩的石料填筑到壩上經(jīng)碾壓使其干容重低、抗剪性高、穩(wěn)定性好、滲透穩(wěn)定性好。因此堆石體中的填筑石料保證。配包絡(luò)線范圍之內(nèi)。面板壩壩料開挖.doc堆石壩級配料的這一特性是與其他石料或礦石開采的最大區(qū)分。適用。得滿足設(shè)計要求的級配料。級配料開采爭論現(xiàn)狀：先后在魯布革水電站、西北口面板壩、龍灘水電站、天生橋水電站進(jìn)展過專題爭論和試驗，積存了相關(guān)資料。論爭論中。2060年月的系統(tǒng)論、信息論、掌握論；70年月的耗使巖石裂開理論爭論進(jìn)入了一個嶄的階段。們組成的構(gòu)造面掌握著巖體的裂開。粒徑大于10－80cm的塊度，由50%――75%10cm的巖如當(dāng)粒徑為10cm和1.0cm時，構(gòu)造面影響所占的比例從50%減到10%。對于爆破的破巖機理，有以下生疏1〕爆破后應(yīng)力波的作用先于高壓氣體。巖體中原有構(gòu)造面與應(yīng)力波的作用根本劃定了巖塊尺寸。應(yīng)力波裂開的特征是原有裂隙擴展、激發(fā)裂隙、促使一些裂隙貫穿或裂開〔2〕爆破的加載速度對裂隙的生長有較大作用。慢加載〔3〕高壓氣體的作用除在孔壁近區(qū)外，對塊度的劃定不起主要作用，而主要使已裂開的巖體裂開和分別。工程爆破中的不確定性〔〕巖體本身的不均勻性，不連續(xù)，地應(yīng)力、地下水作用；巖體出露條件的局限性，使得巖體裂隙系統(tǒng)的幾何參數(shù)難以精準(zhǔn)描述2〕有限的試驗難以代表整個工程特性，人們還無法進(jìn)展大量的爆破塊度分布的測量工作〔3、特性、炸藥種類、爆破參數(shù)等；因此建立在上述參數(shù)根底上的數(shù)學(xué)模型也就會有極大的不確定性級配料開采爭論內(nèi)容：爆破塊度分布規(guī)律：地質(zhì)因素對爆破裂開塊度的影響，爆破孔網(wǎng)參數(shù)對塊度的影響；爆破塊度的分布模型及預(yù)報，堆石壩級配料開采深孔臺階爆破參數(shù)的優(yōu)化，塊度級配參數(shù)與爆破參數(shù)的相關(guān)分析⑦圍堰及巖坎撤除爆破圍堰及巖坎爆破方法用于導(dǎo)流洞、明渠進(jìn)水口的擋水堤埂撤除、圍堰撤除、堤壩爆破搶險分洪、船塢塢首巖坎撤除。破一次爆通成型，能滿足泄水、進(jìn)水要求。同時保證爆破區(qū)四周各種倒或滑移至水庫中。州壩水利樞紐大江混凝土心墻圍堰的撤除，裝藥量47.8t，324響，撤除7.8s200666日三峽水利樞紐三期RCC〔碾壓式混凝土圍堰，全長580m〕撤除爆破，撤除圍堰總長480m，裝藥192250890012.88690k撤除混凝土總方量18.67110m40010層樓。標(biāo)志著我國圍堰撤除技術(shù)上升到一個的階段。圍堰撤除爆破距建筑物最近者：田壩電站2m，禹門口〔提水工程〕4m。⑧定向爆破筑壩 松動倒塌；拋擲爆破；⑨巖塞爆破我國承受巖塞爆破打通水庫放空洞與庫內(nèi)聯(lián)接段的爆破工程2019799m，4.1t。爆炸處理承受聚渣和泄渣兩種方式。⑩爆破開挖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修訂和爆破測量技術(shù)1963年的行業(yè)爆破標(biāo)準(zhǔn)――以手風(fēng)鉆為主的爆破開挖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；1983年行業(yè)爆破標(biāo)準(zhǔn)――潛孔鉆為主要機械、深孔臺階爆破及預(yù)裂爆破為核心的開挖施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；1994年修訂標(biāo)準(zhǔn)――承受先進(jìn)爆破技術(shù)，降低單響藥量，程加強爆破監(jiān)測。破，并將其與預(yù)裂爆破、光面爆破、緩沖爆破等方法組合，形成優(yōu)質(zhì)高效的開挖工藝。面板堆石壩混凝土擠壓式邊墻技術(shù)〔面板壩上游墊層區(qū)施工技術(shù)〕面板壩上游面?zhèn)鹘y(tǒng)的施工方法：將墊層料鋪填超出設(shè)計墊層區(qū)0.3—0.5m40cm；待墊層料填筑至肯定高度后，進(jìn)展人工削坡整理，并反復(fù)進(jìn)展斜坡碾壓，然后再進(jìn)展削坡整理、噴砂漿固坡等工序，直至符合設(shè)計坡面要求。實行上述傳統(tǒng)墊層料超填和整理工作量大，而且坡面長期無防護(hù)易受雨水沖刷。混凝土擠壓邊墻技術(shù)即在每填筑一層墊層料之前，沿設(shè)計斷面層料，待本層墊層料碾壓合格后再重復(fù)以上工序。該施工技術(shù)應(yīng)用突破的技術(shù)難點：混凝土擠壓機械，擠壓式邊墻的混凝土特性須考慮三方面因素：擠壓出的混凝土能否滿足滲透要求〔k=1-10-cm/s協(xié)作比是否適合施工要求。公伯峽面板堆石壩建設(shè)中開發(fā)研制的擠壓機行進(jìn)速度掌握在2小時后,即可進(jìn)展墊層料的鋪填和碾壓作業(yè).擠壓式邊墻施工技術(shù)特點:(1)大壩施工進(jìn)度明顯提高。擠壓式邊墻混凝土澆注施工速度達(dá)50m/h,2-3h即可進(jìn)展墊層料填筑,二者幾乎同步上升。由于擠壓邊墻在上游坡垣的限制作用，墊層料無需超填，作業(yè)，施工難度和施工安全性大大提高。料的壓實度得到保證。擠壓邊墻施工技術(shù)使得上游坡面施工工序、施工設(shè)備、機具得以簡化。傳統(tǒng)工藝所需的坡面平坦和碾壓設(shè)備、瀝青噴涂設(shè)備、水泥砂漿施工模具等被擠壓機取代，人工修整作業(yè)量大為削減。工治理和混凝土面板的澆注施工。流度汛安全性亦有提高。地基處理技術(shù)的進(jìn)展①水工建筑物對地基的根本要求主要表現(xiàn)在以下三個方面：地基承載力和穩(wěn)定性問題；滲透問題。正常使用。水利工程中常見軟土地基有：軟黏土〔脆弱黏性土〕海相、瀉湖相、三角洲相和湖泊相軟黏土的特點是自然含水量高，35%－80%；空隙比大，1.0-2.0；抗軟黏土地基承載力低，沉降變形大，不均勻沉降也大，沉降穩(wěn)定歷時也很長。這種地基廣泛分布于我國沿海以及內(nèi)地河流兩岸和湖泊地區(qū)。系指由碎石、砂或粉土、黏土中的系指人類活動形成的無規(guī)章積存物，主要由建筑垃圾、生活垃圾、工業(yè)廢料組成，成分簡單，性質(zhì)不同，在同一場地的不同位置，其承載力和壓縮性可能有較大差異；沖填土地基系指由水利沖填泥沙形成的，其性質(zhì)與所沖填泥沙的組成、性質(zhì)、沖填時的水力條件親熱相關(guān)。大量震陷變形，地基因液化而喪失承載力。速破壞，并發(fā)生顯著下沉，其強度也快速降低的黃土。性，然后考慮是否需地基處理和如何處理。有機質(zhì)土和泥炭土地基：5%為有機質(zhì)土，60%時稱為泥炭土。這類土有機質(zhì)含量高，強度低，壓縮性大，不宜作為自然地基。地基土粘粒成分主要由親水性黏土礦物組成的黏性土，在環(huán)境溫度和濕度變化時會產(chǎn)生猛烈的膨脹變形。3300度以下，并含有冰的土層。巖溶和山區(qū)地基②經(jīng)處理形成的人工地基根本型式淺根底；復(fù)合地基；樁根底。依據(jù)地基處理方法加固地基的原理，地基處理可以劃分為三大類：置換型地基：局部置換形成復(fù)合地基；全置換形成淺根底?！矒Q填墊層法，擠淤置換法，振沖置換法，強夯置換法，〕土質(zhì)改進(jìn)型地基：擠密、振密〔強夯法，振沖密實法，擠密沙、排水固結(jié)〔堆載預(yù)壓法，真空預(yù)壓法，堆載預(yù)壓與真空預(yù)壓聯(lián)合作用，降低地下水位等、灌入固化物〔深層攪拌法，高壓噴射注漿法，滲入性灌漿法，劈裂灌、冷熱處理加筋型地基：豎向加筋〔樁根底；水平向加筋〔加筋土法〕③地基處理工程的爭論進(jìn)展方向地基處理理論的爭論：加固機理及設(shè)計計算理論地基處理技術(shù)爭論：伴隨材料工藝機械消滅的方法爭論。地基處理機械爭論地基處理技術(shù)綜合應(yīng)用爭論地基處理測試技術(shù)：方法檢驗和地基處理效果評價無蓋重的固結(jié)灌漿技術(shù)〔小浪底、三峽水電站工程地下連續(xù)防滲墻〔造孔，固壁，塌孔處理等；〔〕超軟黏土地基的爆破擠淤置換法；〔土工布，土工格柵等〕壩基防滲墻技術(shù)1、應(yīng)用領(lǐng)域修建在掩蓋層上的土石壩及圍堰工程大多要使用混凝土防滲墻防的防滲加固，其中有的地段也需建筑混凝土防滲墻。實現(xiàn)了國內(nèi)很多高難度的、在世界上也不多見的地下防滲工程。2、國外防滲墻技術(shù)和進(jìn)呈現(xiàn)狀1950年首先在法國和意大利應(yīng)用，擊鉆聯(lián)合作業(yè)成槽的ICOS法，單斗挖槽的ELSE法；法國的沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機成槽法；德國的反循環(huán)法等。1959年日本引進(jìn)了意大利的施工技術(shù)，在壩工建設(shè)中成功應(yīng)用。并間續(xù)開發(fā)研制成功了很多獨創(chuàng)的地下連續(xù)墻施工設(shè)備和施工方法。至今歐、日仍領(lǐng)導(dǎo)著這項技術(shù)的潮流。造孔機具沖擊鉆：國外早期有用的造孔機械，構(gòu)造建單，操作便利，適于鉆進(jìn)漂石和基巖，鑿鉆深度可達(dá)150m；70年月加拿大修建的馬尼克131m深的防滲墻就是用這類鉆機建成的?；剞D(zhuǎn)鉆機：效率高于沖擊式鉆機，適于脆弱土層、沙層、沙礫石層的造孔。鋼繩抓斗、液壓抓斗：80年月以來，國外大量使用抓斗挖槽機造墻，抓斗不需對土渣進(jìn)展充分裂開，比上述機械工效高。液壓銑槽機：是目前最先進(jìn)的防滲墻造孔設(shè)備。1973年法國研802.—2.8100m100MPa的基巖。銑槽機價格昂貴，造墻本錢很高。1992年。日本橫跨東京灣的高速大路使用EM-320136m2.8m的防滲墻，是現(xiàn)今世界上最深的防滲墻，代表了國外防滲墻的最高水平。泥漿固壁技術(shù)墻間接縫技術(shù)防滲墻槽段間的接縫質(zhì)量是防滲墻施工質(zhì)量的關(guān)鍵。鉆鑿法：雙反弧接頭法：拔管法：接縫設(shè)置止水：墻體材料25-35MPa；1-1.5MPa，彈性模量400-800MPa；自凝灰漿：自凝灰漿由水泥、膨潤土、緩凝劑和水配置而成的漿液，在造孔過程中起固壁作用，造孔完成后自行凝固城墻。建墻速度快，本錢低，用于低壩和臨時工程中。3、國內(nèi)混凝土防滲墻技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r1958年山東青島月子口水庫在沙礫石地基中首次建筑了樁472m20m43cm。1959年北京密云水庫大壩根底防滲墻制造出鉆劈法建筑槽953m44m0.8m；開創(chuàng)了統(tǒng)方法。19631979年、1996年我國防滲墻技術(shù)應(yīng)用：開創(chuàng)了土石圍堰引用防滲墻的先例；29.6m0.8m，是我國滲墻施工技術(shù)到達(dá)了水平。70年月混凝土防滲墻技術(shù)作為病險土石壩處理的最正確手段被廣泛應(yīng)用。1977年建成的甘肅碧口水庫大壩是當(dāng)時國內(nèi)最高的心墻土1.3m，是當(dāng)時國內(nèi)厚度最大的防滲墻。80年月，葛洲壩大江圍堰承受了混凝土防滲墻作為防滲體，47.3m0.8m，199043.6m，是我國首次使用塑性混凝土防滲墻，取得良好效果。19941.4m。1997年四川冶勒水電站完成了我國至今最深的防滲墻施工，墻體材料強度最高的混凝土防滲墻。深度81.9m，厚度1.2m，設(shè)35MPa。長江三峽一二期圍堰防滲墻是我國已建防滲墻中規(guī)模最大、代表了我國防滲墻的最高水平。土工合成材料的應(yīng)用與進(jìn)展國外土工材料的應(yīng)用可以追溯到上個世紀(jì)五十年月，1977年在巴黎進(jìn)展了第一屆土工材料應(yīng)用與爭論的國際會