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水利水电工程施工进展武汉大学水电学院卢文波课程的特点：（1）施工对象包括基础、坝、地下洞室等，涉及土、岩石、混凝土等不同材料。（2）课程内容跨度大、涉及学科多：包括水流控制、岩体开挖、地基处理、土石坝填筑、混凝土浇筑、地下工程施工等。涉及流体力学与固体力学（材料力学、岩石力学、土力学、断裂力学）等、水工结构应力分析与计算理论、材料学和工程机械等多学科知识。（3）实践性强课程学习目标：全面了解国内外大型水电工程施工技术发展现状及方向；认识、分析水利施工过程的力学问题；探讨水工材料、结构、施工机械、信息等领域的最新研究成果在促进施工技术进步方面的可能性与可行性；施工机械化及快速施工。1、发展及现状现代水利水电工程施工技术主要是20世纪发展起来的20世纪30年代已能修建高220m的混凝土坝（美国胡佛坝）二战后由于大型施工机械的进步，土力学的发展以及地下工程施工技术的发展，使土石坝碾压后可达较高的强度，能满足高土石坝的需要并使其比混凝土坝有较强的竞争力，所以高土石坝有了很大的发展，最高的已达300多m。20世纪80年代大型振动碾的发展又促进了碾压混凝土坝和钢筋混凝土面板堆石坝的发展。使世界水利水电建设获得空前的发展，许多国家水力资源已开发大半，美、德、法、意、瑞士、瑞典、墨西哥等国达70％以上，有些国家水电比重占电力一半以上，如巴西、瑞士、挪威、加拿大、奥地利等国。新中国成立50多年来已建成高15m以上的大坝万座，占世界的一半，已建成大中型工程1100多座在建设中学习外国现代施工技术，消化吸收，改进提高，积累了较多的经验，也自行开发了一些先进的施工技术，水平不断提高。特别是改革开放以来，施工技术提高更快，与世界先进水平的差距逐步缩小到90年代，三峡、二滩、小浪底等为代表的一批工程，施工技术总体上已接近世界水平，有一些赶上或超过世界水平，一般大型施工机械可在国内生产系列在建特大型水电工程碾压混凝土坝已建在建数量超过日本居世界第一，在建最高的是216m（龙滩）钢筋混凝土面板堆石坝已建最高的是233m（水布垭）2、我国水利水电施工技术的现状及进展建国后，通过各种类型高坝和大型水电站的建设，促进了水电工程施工科学与技术的发展，主要表现在以下各个方面：（1）施工导流工程经过多年尤其是近20年来的工程实践，在大江大河立堵或平立堵截流各种大流量挡水与导流建筑物包括围堰、明渠、隧洞、底孔等的修建、拆除与封堵，各种坝体拦洪或过水渡汛，施工期通航过木以及围堰挡水提前发电受益发展了各种类型的挡水或过水围堰及其相应的地基处理技术。如今我国已有能力驾驭各大江大河，大流量明渠或隧洞导流已非难题二滩、小浪底等工程巨大过流断面导流隧洞的修建、运行和利用，当今世界上最大规模的长江三峡导流明渠工程的顺利通航，深水大流量截流，高挡水标准、巨大填筑量、高混凝土防渗墙，低渗漏量的二期上下游深水围堰工程的按期建成，就是最有说服力的例证，它们是工程科学技术进步的综合体现。正在施工的龙滩、小湾、溪洛渡、向家坝和锦屏等工程的建设将继续推动我国的施工导流科学的进步。导、截流领域的主要问题深水河流截流过程动水作用下的堤头稳定性问题西南峡谷地区导、截流问题：滚石抬高水位引起的截流难度问题；围堰、岩坎拆除后的分流围堰、岩坎爆破拆除（2）土石方开挖工程据50年代后期到90年代我国先后建成和在建的51座大型水电站，年开挖强度超过1000万m3的工程有葛洲坝和小浪底工程。三峡工程土石方开挖总量达1.21亿m3，年最大开挖强度高达4400万m3，可见工程规模之大。很多大型工程例如三峡、小湾、锦屏等在建设过程中还面临着各种不同的复杂的高边坡治理问题。此外，还有各种不同地质条件下的大型地下厂房、长大隧洞和高压输水道的开挖与衬砌支护问题。采用新技术在爆破技术方面，广泛采用预裂爆破、光面爆破、孔内孔间微差顺序爆破岩体支护方面，针对不同的要求采用锚洞、锚杆、锚桩、预应力锚索及喷混凝土提高了工程质量，保证了施工期和运行期的工程安全1号尾水洞浇筑现场尾水衬砌开挖成型的岩锚梁局部向家坝水电站中国三峡总公司在建、待建的4个巨型电站乌东德白鹤滩溪洛渡向家坝溪洛渡水电站拱肩槽开挖关键技术溪洛渡水电站大坝为我国目前在建的装机容量最大的高拱坝，拱坝所承受的水推力巨大溪洛渡拱肩槽开挖边坡高度大、工程规模大、地质条件复杂、开挖轮廓面呈扇形扩散的扭面结构，对开挖成型不利三峡总公司围绕提高拱肩槽开挖质量及快速施工关键技术进行了系统研究与实践，形成了溪洛渡拱肩槽规模化精细开挖技术，在设计、管理、科研、施工、环保等方面实现了一系列创新。（2）针对玄武岩“硬”、“脆”、“碎”结构特点，提出了拱肩槽边坡开挖振动安全控制标准；提出了以岩体声波、平整度和超欠挖等开挖质量检测指标；建立了以爆破振动、多点位移、渗压、锚杆应力、锚索测力等监测指标为主要内容的监测系统，在此基础上形成了拱肩槽开挖质量控制体系。（1）对溪洛渡水电站玄武岩的岩性、岩体结构、风化卸荷特征和岩体质量作了全面系统和定量的分析，基于拱肩槽边坡的稳定性分析和评价，提出了拱肩槽边坡规模化精细开挖的技术要求通过现场爆破试验研究提出了定量化的精细爆破设计方法及参数，并在整个施工过程中利用监测及检测成果进行动态修整。通过对施工机具进行改造，形成了拱肩槽开挖实现精细爆破施工的专项设备，实现了精确单孔定位、控制钻孔速度、保证钻孔精度。通过进行水电工程边坡开挖对环境影响研究，提出了采用高压水喷雾降尘，有效降低钻孔、爆破、喷混凝土以及运输过程对环境及施工作业人员有害影响，首创了水电工程大规模开挖施工中的水雾降尘技术。拱肩槽开挖对建基面岩石的损伤及边坡变形进行了有效控制，形成的建基面光滑平整，开挖后的拱肩槽岩体力学指标完全满足设计要求。在溪洛渡水电站进水口边坡、泄洪洞边坡等的开挖中采用了同样的方法，取得了同样的显著的效果。●顶拱采用先中导洞，跟进两侧扩挖与支护;●中层采用两侧预裂、中间垂直深孔梯段爆破;●下层采用水平光面爆破,边顶拱混凝土衬砌采用钢模台车。导流洞开挖导流洞群开挖工艺向家坝地下厂房开挖右岸地下厂房规模大，主厂房最大开挖跨度33.4m，主变洞最大开挖跨度26.3m。处于软硬相间的缓倾角砂岩和泥岩中，岩壁梁部位Ⅳ、Ⅴ类围岩的分布占岩壁梁部位总开挖长度的一半，工程地质条件极为复杂。主要开挖施工特点：(1)地下主厂房开挖跨度、高度均为目前世界第一；(2)能布置的开挖通道少，开挖总工期仅为30个月，工期十分紧张；(3)吊车梁开挖岩台水平宽度仅1m，施工质量要求高；(4)厂房与主变洞之间的岩柱厚38.6m，爆破振动控制严格；白鹤滩水电站右岸坝肩（含缆机平台）开挖边坡最大高度超过500m，开挖量达560万m3；坝肩坝基的柱状节理岩体表现出显著的各向异性特征，已是该水电工程的关键技术问题之一。尚待解决的主要问题峡谷地区高强度、大规模岩体开挖问题开挖施工组织及道路布置、开挖程序、爆破规模高地应力地区深埋洞室群开挖程序与方法精细爆破施工技术电子起爆技术及带来的爆破振动控制标准问题（3）地基处理工程具有我国特色的高压水泥灌浆技术用于喀斯特和非喀斯特地层的帷幕灌浆和固结灌浆，为高坝大库防渗、高压输水道围岩的结构稳定和渗流稳定提供了保证。各种灌浆材料：包括超细水泥、胶状浆体和各种化学灌浆材料也相继得到应用和发展，并取得满意的效果。50年代末到70年代，相继在深厚覆盖层中建造混凝土防渗墙取得成功，促进了砂砾石地基土石坝或混凝土闸坝的发展80年代至90年代革新了造墙机具和墙体材料，提高了施工效率和墙体质量，最大造墙深度达到80m（小浪底工程），并完成了深达101m的造墙试验（冶勒工程），使我国的造墙技术达到一个新的更高的水平；80年代以后，高压喷射灌浆成墙技术也广泛地用于围堰和坝基覆盖层的防渗沉井、抗滑桩和振冲加固技术也用于一些有特殊要求的地基处理主要问题深覆盖层基础防渗体施工中的新材料、新方法、新技术机械化与信息化施工技术施工质量的检测与控制（4）土石坝工程50年代~70年代施工机械化程度较低，以人力为主修建了一批均质土坝、黏土心墙或斜墙砂砾石坝，并将定向爆破筑坝技术成功地用于一批中小型工程。70年代以后引进并开发了各种大型土石方施工机械使以碾压堆石为主的混凝土面板和土心墙堆石坝在我国得到迅速发展90年代后期建成的天生桥一级混凝土面板堆石坝（高178m）和建于深覆盖层上的小浪底黏土斜心墙堆石坝（高154m）是其代表提高混凝土面板抗裂、防渗和耐久性改进周边缝止水结构和材料以及面板滑模施工技术沥青混凝土地经常用于土石坝的防渗取得了新的经验糯扎渡水电大坝剖面最大坝高为261.5m，上游坝坡坡度为1:1.9，下游坝坡坡度为1:1.8坝体填筑总量3231×104m3，其中心墙防渗土料464×104m3主次堆石区的分界线应从坝轴线处向下游倾斜，以减小次堆石区变形对上游防渗体的影响大坝顶部范围坝体应有足够的断面与刚度，以保证蓄水加载后坝体上游坡面形态不出现明显的拐点（避免面板断裂）3.1超高面板坝坝体分区与坝料设计充分分析地形地质条件，细致地做好对面板、接缝处应力与变形敏感部位的基础处理，以减小这些部位的不均匀变形合理安排填筑强度，控制坝体填筑高差，基本做到均衡填筑，临时断面填筑高差控制在45ｍ以内，且要求临时坡度较缓（避免“躺椅型”后拽）3.3超高面板坝变形控制技术分期面板浇筑前采用“坝体变形时空预沉降控制”设置坝体填筑与对应部位面板浇筑超高值要求面板混凝土浇筑前，浇筑部位的坝体填筑超高由规范规定的不小于5m提高至10～20m设置预沉降期面板混凝土浇筑前，浇筑部位的坝体填体具有3～6个月的预沉降期，以降低附加沉降对面板的影响－－－－避免面板脱空的重要手段对高面板坝河床砂砾石覆盖层，经强夯技术处理后予以保留进行微地形改造河床基础强夯面板混凝土掺优质粉煤灰、高效减水剂和引气剂、聚丙烯腈纤维，使其满足低弹、高抗裂、高极限拉伸、良好的施工性能的要求，且具有足够的抗溶蚀性能面板表面涂刷水泥基结晶型防水材料，加强面板的抗渗性能，并使面板细微裂缝具有一定的自愈能力3.4高性能面板混凝土适应大变形的止水结构首次在面板上设置永久水平缝，提高面板适应变形能力永久水平缝采用“标准板+防渗板”新型趾板结构型式防渗板标准板标准板3.5适应大变形的止水结构边墙与垫层料回填布置引入、改进挤压边墙施工技术挤压边墙施工主要问题机械化与信息化施工技术施工程序与进度优化高效、简单的施工工艺防渗结构施工质量的检测与控制（5）混凝土工程现代水利水电工程建设都离不开混凝土在我国已建成的1.2万kW以上的水电站中，混凝土坝约占70%在大型水电站中混凝土坝占84%此后人工砂石料相继为其他大型工程所采用。除仍以石灰岩为首选料源外，正长岩、玄武岩、花岗岩以至流纹岩、石英岩等强磨蚀性岩石都被成功地加工成人工砂石骨料。二滩水电站建成了以正长岩为料源的先进人工砂石料系统，产品性能和质量优越；长江三峡工程以花岗岩为料源，并大量利用开挖料，建成了当今世界规模最大的人工砂石料系统。用于大体积水工混凝土的水泥常以中热硅酸盐为主，除控制水泥的水化热和含碱量外，近年来更提倡使用具有微膨胀性的水泥。50年代三门峡工程即开始掺用粉煤灰，但直至80年代，粉煤灰才在水电工程中被广泛使用。一批混凝土高坝和碾压混凝土坝的兴建，又促进了商品粉煤灰的发展并提倡使用优质粉煤灰。一些工程还成功地使用凝灰岩和磷矿渣作掺合料。外加剂的使用在水电工程中已有较长的历史，各种商品外加剂近年来有较大的发展，在大体积水工混凝土中，提倡选用引气、缓凝、高效复合减水剂。在混凝土配合比方面，经过长期的工程实践，人们的认识已逐步从50年代以注重混凝土的强度和抗渗性为主转变到重视改善和提高混凝土的综合性能，即不但注意保证混凝土有足够的强度和抗渗性，更注意改善和提高混凝土的耐久性、抗裂性和抗蚀性。由于我国水电界从50年代即开始注意避免使用碱活性骨料并控制水泥含碱量，因此在已建成