第一篇土石施工新技术

第一篇土石施工新技术1.1土质心墙堆石坝（1）防渗土料选取通过大量研究，劣质土料也能用于实际工程。如红黏土、湿陷性黄土，膨胀土，各种含砾土、黏质的砾石土，风化料、残积冰积，洪积的碎石土等，只要有正确的土料设计，合适的机械施工设备，科学的压实参数，均可以作为防渗土料。在建的瀑布沟工程（坝高186m）采用冰积洪积成因的碎石土做心墙，小浪底工程（坝高154m）以制备砾石土（砾石土，与黄土人工掺和料）等作防渗材料。（2）基础的防渗技术在深厚砂砾石层的基础筑坝，建造防渗墙技术非常重要。近几年来，造墙技术采用冲击及反循环钻机钻主孔，抓斗挖掘副孔成墙；)200t液压拔管机起拔接头套管，用孔内聚能爆破大孤石钻进等，完善了施工工艺，保证了成墙的施工质量。小浪底的防渗墙造墙深度达到81.9，冶勒水电站的试验段已深达101m。（3）大型的施工设备近期我国建成的高土石坝，施工设备已达到很高水平。鲁布革土坝，以20t自卸汽车为主，最高月强度2233万方.；小浪底大坝的填筑方量为5158方.，以60t自卸汽车为主体，最高月强度118万方.，并用碾重约16t的自行式振动碾，标志着土石施工设备达到世界级水平。#混凝土面板堆石坝全国已建和在建的混凝土面板堆石坝，坝高大于100m的有25座。目前面板堆石坝主要技术是：(1)利用堆石体临时挡水或过水度汛，从而简化导流和度汛。(2)采用混凝土防渗墙处理砂砾石基础，将混凝土面板的趾板连接防渗墙，组成完整的防渗体系。(3)对传统的周边缝三道止水作了改进。底部铜止水片仍为基本的止水构件，中间塑料止水带因承受水压力不超过100MPa，对高坝不适应，倾向于省去，表面止水研究了塑性填料，取得了良好效果。(4)不同面积施工改进设计一套重量轻，配套简单，效率高，浇筑灵活，转移和操作方便的无轨滑模系统。它比有轨滑模效率提高3倍，已在国内普遍推广。(5)施工期垫层上游坡面保护，人工低标号碾压浆技术使用较普遍。施工简单，不需要专门设备，质量稳定，速度快，造价低。(6)采用重型振动碾薄层碾压，可以建成高密实和较小变形的堆石体，现已选用20t的自行式或牵引式振动碾的机械设备。1.2基坑快速开挖技术我国近期大型水利工程建设中，土石方开挖量和开挖强度达到世界级水平。三峡的年最高开挖强度4400万方，月开挖强度153万方。工程明挖的特点是工程量大，工期紧，开挖深度形成高陡边坡，工程地质条件复杂、多变及与其他工序交叉作业，施工中需不断调整工序。由于工程量巨大，施工强度高，必须选择性能稳定，质量好的配套的先进施工机械设备。三峡选择挖掘机斗容8方，77t的自卸载重汽车。三峡船闸，形成开挖深度170m的高边坡，总开挖量1891万方，且边坡轮廓线复杂。小浪底进水口最大高边坡120m，前缘宽度仅280m。岩体风化，岩石破碎软弱，给开挖边坡稳定带来困难，现已建成，开挖技术达到国际先进水平。基坑开挖快速施工二期工程基坑开挖施工过程中，在减少基坑排水影响、优化保护层开挖、尽量多布置工作面和提高各个工作面的施工强度等原则下，采用了快速施工方法：(1)结合基坑一次性排水，采用泥浆泵抽吸葛洲坝工程蓄水后淤积的粉细砂，减少陆上开挖工程量；(2)利用一期纵向土石围堰作临时挡水埂，减少基坑积水水位的影响，在基坑抽水前和抽水过程中进行)18-23号泄洪坝段基础开挖；(3)合理布置施工道路，形成多台阶、多工作面同时进行开挖作业，提高土石方开挖强度；(4)合理使用钻爆设备，获得较好的爆破效果，提高挖掘设备的效率；(5)采用水平预裂的施工方法加快保护层开挖施工进度；(6)采用机械为主、人工为辅的施工方法进行清基交面，提高清基交面的速度。二期工程大坝基础从开挖到全部完成清基交面，时间不到九个月，最高石方开挖月强度达60.4万平方，没有发生—起质量、安全事故，高标准、高强度地完成了大坝开挖施工任务。1.3大跨度地下结构的开挖与支护小浪底枢纽16条泄水隧洞集中穿过左岸山体，其中3条孔板泄洪洞开挖直径达18m，在其孔板段后设有23.4m宽、42m高的中闸室。地下厂房开挖尺寸为长251.5m，宽26.2m，高61.44m紧临其后还开挖150m长的变压器室和尾水闸门室。另外3条长约800多m的尾水洞开挖跨度也达19m。这些大跨度地下结构连同施工支洞、交通洞、通风竖井、灌浆洞、排水洞共100多个，均坐落在约1km2的范围的单薄山体内，形成密集空间布置的洞群系统，洞室群的洞挖总方量达280万m3，月平均开挖强度为10万m3/月。洞群穿越地质条件极为复杂的山体，仅3条导流洞穿过的断层带总长度就有544m，从而使洞群的设计和施工都成为挑战性的课题。所有地下工程均采用新奥法施工、多臂钻钻孔、光面爆破。根据各结构物的尺寸和地质条件，适时用锚杆、锚索和喷混凝土进行支护，同时安装了大量的收敛计、多点位移计、应力应变计、锚索测力计等观测仪器进行施工监测。在施工过程中，视现场情况，调整支护要求，如增加钢支撑，安装管式锚杆等。几乎所有大断面洞室均分期开挖，隧洞施工采用系列台车进行钢筋架立、混凝土衬砌以及灌浆等全部作业。导流洞进口段顶板与进水塔基之间覆盖岩层较薄，仅约11m厚，开挖方量约6万m3。岩层为砂岩，倾角8°～12°，节理发育，有几条断层穿过。为保证3个跨度21.6m导流洞口在其上浅薄岩层开挖时的稳定，采取了特别措施1.6大型地下工程及长隧洞开挖1995年以来，我国地下工程建设有了非常迅速的进展，一批特大的地下洞室工程相继建成。岩壁吊车梁技术已广泛应用于地下厂房，它可以取消吊车柱减少厂房开挖跨度1-2m，减少施工难度，节省投资。它是通过砂浆锚杆或预应力锚杆使混凝土梁支撑在岩壁上。小浪底工程的吊车梁承载力已达到250m。“九五”期间，水工隧洞的开挖长度大于1km的约50条，总长度近300km。最长的一条隧洞为引黄入晋7隧洞，洞长达43.5km。利用掘进机开挖长隧洞是我国目前的主要施工方法。它可以提高掘进速度，减少围岩扰动，有效利用围岩的承载能力。引黄入晋一期工程要开凿26条隧洞，总长161.5km，为使工程早通水发挥效益，采用了6台全断面双护盾掘进机，开挖了8条总长)122km的隧洞，占一期隧洞工程的3/4。掘进速度创造了日最高进尺113m的施工记录，达到了国际先进水平。1.4进出口高边坡施工期稳定加固技术位于进水塔群后的进口边坡高达120m，坡度1∶0.2，多处受断层带和不利结构面的切割。巨大消力塘的出口基岩边坡高处也达80m，但地质条件差，几条主要断层F236、F238、F240、F245及其分支断层在边坡上穿过，3组岩石节理发育，坡面地层以8°～11°倾角倾向坡外，地层间夹有泥化夹层，其f值范围为0.2～0.28，对岩坡稳定不利。在进出口开挖期间，曾多次发生塌方，引起各方高度警惕。所以进出口高边坡稳定对泄水建筑物的安全运行至关重要。(1)进口边坡采用控制爆破、减载、预应力锚索、排水系统砂料锚杆、钢纤维喷混凝土等措施予以加固。原型观测资料表明，建成后的进口高边坡变形速率己趋于零，证明边坡是稳定的。(2)出口边坡在未加固前稳定处于极限状态，除按原设计进行系统锚杆、喷混凝土等岩石支护外，在施工初始，沿出口边坡内115m高程打排水洞，每小时抽水量达240m3，使边坡内原地下水位由135m降至120m，以保持边坡内岩体干燥，提高了稳定性。在施工过程中根据实际情况，果断地采取了优化体形、坡顶浇筑混凝土平台防渗、预应力锚索、设5根混凝土抗滑桩、增加和增强支墩厚度以及在关键部位抬高边坡脚、改变滑动面等加固措施，大大提高了出口边坡的稳定性。观测资料表明，水平变位速度己趋于零，出口边坡是稳定的。(3)在进出口高边坡处理中先进的科技手段发挥了重要作用。除了在地质勘探和岩土力学试验所获大量资料基础上，采用了较为先进的边坡稳定分析计算程序改进的Sarma法外，还成功地应用了一些新技术和新工艺，如：①双层保护预应力锚索。进口边坡装设了421根1000kN～200kN，出口边坡设置了372根200kN～300kN。这类锚索的特点是在波纹管，PE护套套内充填防锈油和水泥浆体多层保护下，具有很强的防腐能力；可重复张拉，且在张拉段锚索受力均匀；灌浆工艺相对简单，其外锚头易于安装测力计进行预应力变化监测等。②钢纤维喷混凝土。小浪底工程进口边坡210m高程以上采用钢纤维喷混凝土技术，加固边坡面积达2万m2，其主要理由是此处边坡岩体破碎，爆破后岩面严重起伏不平，难以挂网。所采用钢纤维喷混凝土层厚0.10m，分3层施喷，其底层和面层为素混凝土各0.03m厚，只有中层为钢纤维混凝土厚0.04m。喷钢纤维混凝土工艺虽简单，但施工技术性很强，射手须经训练考试并具有一定工作经验方可胜任。1.5大规模水平预裂技术三峡工程二期基坑开挖具有钻爆规模大，开挖强度高，地质条件复杂，建基面开挖质量要求高的特点，采用传统的保护层分层爆破开挖法已不能满足建基面基础开挖工期和质量要求。因此，三峡二期主体工程建基面保护层开挖大规模采用了水平预裂爆破辅以垂直浅孔梯段爆破法。基坑开挖保护层厚度一般为3-5m，水平预裂爆破采用CM351高风压潜孔钻机和液压钻机钻孔，孔径为100mm。为提高钻孔精度，钻孔前，在孔口部位搭设钢管样架。钻机和液压钻机替代传统的快速钻，加快了边坡预裂施工进度，避免了开挖过程中经常出现的因预裂孔施工滞后造成的挂坡现象。一台CM351钻机每台班可钻预裂孔80m，相当于10台快速钻，而且机动灵活，便于避炮。实践证明，该施工方法工艺先进、参数确定合理、效率高，在保质按期完成三峡二期主体工程基础开挖中起了决定性作用。1.6装炸药车应用乳化炸药混装炸药车于1994年初在三峡工地开始试生产，先后在三峡左岸柳树湾场平，右岸导流明渠开挖等工程中进行了一系列试验工作，累计制药爆破85t，完成了中继起爆具的选择。随着三峡工程进入大规模主体施工阶段，开挖量日益提高，开挖深度日益加深，对爆破技术要求越来越高。为此，葛洲坝集团先后完成了低能导爆索引爆起爆具试验、双复式交叉起爆网路试验，创新了临近边坡缓冲爆破不耦合装药技术，边坡预裂爆破、光面爆破所需不耦合袋装药卷用混装车得到了实现，具备了向一个炮孔装填两种不同威力炸药以及进行深孔分层装药的功能。混装炸药车在三峡工程临时船闸、永久船闸、厂坝基础开挖、右岸地下厂房进水口开挖等工程项目中成功使用，证明了混装车的不耦合装药技术可满足边坡缓冲爆破的要求。1.7基础保护层水平预裂爆破开挖技术（1）施工工艺及其参数确定针对三峡工程的基岩特性,根据一期工程经验和不同保护层开挖方法对比试验,确定水平预裂辅以浅孔梯段爆破法作为二期工程水平建基面保护层开挖的主要方案。其主要施工参数见表（2）技术经济效果分析经建基面开挖质量的检查,采用水平预裂辅以浅孔梯段爆破法开挖保护层,其平均半孔保存率大于95%,相邻炮孔间不平整度一般10~20cm,建基面上无明显爆破裂隙;弹性波测试表明,爆破后波速值无明显降低,建基面波速平均值为5300m/s,质量满足要求;另外,该方法可提高工效2~3倍。1.8土工合成材料土工合成材料，具有反滤、排水、隔离、防渗、防护、加筋等多种功能。它具有重量轻、施工简易、运输方便、价格低廉、料源丰富等优点。在98大水防洪抢险中发挥重要作用。第二篇混凝土施工新技术2.1混凝土筑坝技术混凝土筑坝技术，经过三峡、二滩、江垭、万家寨的工程实践，在混凝土骨料、外加剂、施工机械配套设备等方面有许多创新和发展。尤其是高拱坝，体型、坝肩、坝基的稳定温度应力，300m级拱坝抗震安全及泄洪消能等研究都取得了突破。混凝土骨料人工生产系统进入国际水平。小浪底混凝土骨料总需量515万t，为弥补粗砂和小石的不足，采用人工骨料生产工艺流程，以调整骨料粒径及级配。骨料系统加工能力为600t/h，最高月生产29.8万t。二滩混凝土人工骨料生产规模达1200-1400t/h。三峡混凝土也全部采用人工骨料，生产系统配置了先进的破碎轧制设备。为满足大坝高强度浇筑混凝土的需要，从拌和、运输和仓面作业等系统配置了大容量、高效率的机械装备。二滩、三峡使用大型塔机、缆式起重机，胎