談水利水電工程中的土石方施工工藝

張迎標

[摘要]在水利水電工程施工中，土石方施工作為其中的重要組成部分，只有通過科技的進步來保證施工工藝的先進，才能在面對復雜的地質情況和險峻地形時做到應對自如，從而確保工程質量。

[關鍵詞]水利水電工程；土石方；施工工藝

[中圖分類號]TV [文獻標識碼]B [文章編號]1672-5158（2013）06-0284-01

隨著科學技術的不斷發展進步，水利水電土石方工程技術已經有了長足的發展，達到一個全新的高度。建國以后，以機械為主的土石方工程施工開始起步，隨后我國開始學習發達國家的先進經驗，開始重視引入大型的施工機械，并逐步對其進行科研攻關。到了80年代以后，有一部分企業通過研發或引進的方式裝備了重型的土石方機械和配套設備，水利水電的土石方施工技術得到了快速的發展，在施工規模、機械化水平等許多方面都達到國際水平甚至處于先進地位。

一、工程爆破

隨著起爆器材和炸藥的研制水平的不斷進步以及工程機械化水平的進一步提高，為工程爆破技術的長足發展鋪平的道路。以前，施工爆破主要是手風鉆為主，后來逐步發展為潛孔鉆，風壓也逐步由低壓發展為中壓和高壓，使鉆孔的直徑和速度均得到極大的提升；此后采取的液壓鉆機，進一步提高了鉆孔的效率和和鉆孔的精度，特別是反井鉆機和多臂鉆機的應用，實現了鉆孔爆破技術的跨越式發展。在爆破技術方面，為了進一步提高爆破效果和裝藥水平，我國逐步引進開發出混裝炸藥車，通過現場連續式自動化合成炸藥生產工藝和裝藥機械化，改善改善了生產條件，穩定了產品質量。譬如，已經建成的長江三峽大壩永久性船閘，其高邊坡有170米，直立邊坡則有68、5米，在開挖過程中，通過采用新型爆破技術，實現了爆破受巖體的影響小，開挖精度高的目標。在爆破拆除葛洲壩上游圍堰防滲墻的施工過程中，通過采取復式交叉鏈接的方式，把3500多個炮孔分成300余段，共延時了渺鐘，實現了一次起爆。在拆除三峽大壩二期工程的上橫圍堰時，把1612t總裝藥分成了420多段，延時17.8s；拆除下橫圍堰時，則把91.5T的總裝藥分成了320多段，延時了9.5s。從總體情況來看，現階段我國水利水電工程土石方施工中的爆破技術，已經逐漸趨于成熟。

二、土石方明挖

隨著爆破器材和鑿巖機具的不斷發展和創新，使原來的微差、預裂、光面等爆破技術更加完備；同時，各種施工機械逐步向大型化、系統化和自動化發展，使土石方明挖技術在施工工藝和施工方法上都發生了巨大的變革。

1 施工機械

用機械化進行土石方明挖施工作業，在我們國家起步較晚，建國初期在建設部分大型的水電站時，土石方明挖施工才完成從半機械化到機械化的轉變，經過10多年的發展才具備了低水平的施工技術，主要手風鉆、斗容挖掘機和自卸汽車等初級的機械，如果遇到大型的土石方工程，就需要通過進口設備來完成。從上世紀七八十年代，土石方施工的機械化水平得到迅猛的發展，并很快形成了70年代后期，施工機械化得到迅速的發展，并很快形成了包括鉆孔、挖裝、運輸和輔助等四大類能夠配套作業的機械。

2 高陡邊坡開挖

據統計，近幾年我國新建的大型水利水電工程中，有大約10座的高邊坡在100米以上，其中最大的為380米。譬如，已經建成的長江三峽大壩永久性船閘，其高邊坡有170米，直立邊坡則有68、5米。如何保證邊坡的穩定性和開挖的精度，對施工中的開挖技術提出了巨大的挑戰。

3 土石方平衡

土石方平衡主要是在保證建筑物開挖以及大壩填筑控制性進度要求的前提下，盡可能的使建筑物的開挖與大壩填筑在物料性質和進度上相互匹配，從而減少施工量，節省費用。比如在長江三峽大壩的建設中，就是將開挖料用在截流、填筑圍堰以及人工骨料等方面；而在建設葛洲壩的工程中，通過周密的計劃，將95%的開挖料進行了再利用，很大程度上降低了施工量、節約了成本。

三、高邊坡加固

高邊坡的穩定性直接決定著水利水電工程修建的可行性，影響著工程的建設投資和安全運行，這也是水利水電工程中經常遇到的問題，我國曾有數十個水利水電工程發生過邊坡失穩的問題。高邊坡加固技術主要包括混凝土抗滑結構、錨固技術、減載、排水等措施。

1 混凝土抗滑結構

混凝土抗滑樁能夠有效而經濟地治理滑坡，在上世紀50年代，我國就在曾試這項技術，到了60年代得到廣泛應用。混凝土沉井是一種混凝土框架結構，既起抗滑樁的作用，也同時具備擋土墻的作用，在治理滑坡過程中的作用十分明顯；混凝土擋墻是高坡加固中最常用的方法，能夠從局部改變受力平衡，阻止滑坡體變形的延展；混凝土框架和護坡能保護并增強滑坡體的表層，防止滲入地表水和風化，其結構輕，用量省，施工方便，便于排水，適用性強，還能其他措施結合使用。

2 錨固技術

采用預應力錨索對邊坡進行加固，在施工過程中不破壞巖體，受到的干擾小，施工速度快，且十分可靠，因此在許多大型水利水電工程的邊坡治理中都運用了這項技術。

3 排水、減載等措施

由于地表水的滲入，在增加滑坡體的重量同時又降低了滑動面上摩擦力，不利于滑坡體的穩定。對于地表水可以采取修建排水溝或攔水溝的方法，同時還要對封堵坡體開裂的地方，填平低洼積水的地方。

四、地下工程施工

在建國以后到上世紀六十年代，由于機械化程度低，地下工程的施工開挖主要采取鉆孔爆破的方式，施工速度十分緩慢。1963年，在增建陸渾水庫泄洪洞時，第一次采取錨桿支護技術，并且取得很好的施工效果。到了1985年，在開挖魯布革水電站的引水隧洞時，創下每月平均進尺231m、最高373.5m的記錄，隨后這項技術在其它工程的建設中得到推廣。在我國地下工程建設中，全斷面隧洞掘進機也有比較多的應用。目前，我國已建和在建的地下工程大約有60座，其中最長的引水隧道是引大人秦盤到嶺隧道，其全長共有15728m；二灘水電站的地下廠房則是最大的地下廠房。從總體情況來看，我國水利水電土石方地下工程的施工技術已經得到長足的發展，目前已經趨于完善。

五、土石壩施工

土石壩是中國壩工建設的主導壩型之一，有著十分悠久的歷史。它結構簡單、適應性強、材料應用廣泛，后期便于維護和擴建，是應用最廣泛和發展最快的壩型。上世紀七八十年代，隨著各種新型、大型施工機械的出現，為高土石壩建設的迅速發展鋪平了道路，心墻土石壩、混凝土面板堆石壩及瀝青混凝土面板堆石壩造價低、工期短的特點也得到了肯定。在我國，土石壩占在已經建成的壩高在30M以上的各種壩型中占到80%以上，其中不乏一些大型工程。小浪底斜心墻堆石壩高154m，是我國最高的土石壩。

結束語：

在我國，水利水電工程中的土石方施工技術雖然有了較好的發展，但但是仍存在許多亟待解決的問題，研究和實踐的任務還非常艱巨，需要進行深入的研究與開發，使土石方施工技術能夠始終保持前進的步伐。

參考文獻

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