水利水电工程中施工技术应用

探讨水利水电工程中施工技术的应用

摘要:本文主要论述水利水电工程施工过程中需要注意的技术问题, 分析了预应力锚固的施工、混凝土施工等应用, 并结合多年来的工作经验提出水利水电工程相关施工技术方法。 关键词: 水利水电工程水工建筑施工技术 前言

随着时代进步，科学的发展，许多大小水电站不断崛起。所以，笔者根据所学专业知识和多年来的工作经验，对水利水电工程进行以下论述，希望给相关专业读者给予借鉴，为国家做出一点贡献。 一 预应力锚固的施工

预应力锚固技术是一项潜力很大的工程措施, 它效益显著, 适应面较广, 既可对原有建筑物进行加固, 补强, 又可在新建工程中显示其独特的功能。由于预应力锚固具有传递拉应力的特殊优点, 在国内外业已受到各部门的重视。

预应力锚固是预应力岩锚与混凝土预应力拉锚的总称, 是在预应力混凝土基础上发展起来的一项锚固技术。它可以按照设计要求的方向、 大小及锚固深度, 预先对基岩或建筑物施加主动的预压应力, 从而达到加固或改善其受力条件的目的。所谓主动的预压应力, 就是在基岩或建筑物产生变性之前, 就已在发挥作用的锚固力。

预应力锚束可以传递拉应力, 这是其他措施无法比拟的最大优点。预应力锚固随其种类的不同而结构型式各异, 但总的来说, 均

由锚孔、锚束两个部分组成。锚孔是设置锚束的钻孔, 锚束是施加预应力的主体。锚束系由锚头、 锚束体及锚固段等 3个部分组成。锚固段是预锚的根基, 系嵌固在锚孔底部的非张拉段; 锚头位于锚孔孔口以外, 是张拉与锁定预应力的支撑部分, 亦属非张拉段; 锚束的自由段是联接锚头与锚固段的主要部分, 并承受预应力张拉所施加的全部荷载。预应力岩锚系将锚固段安放在基岩中的一种重要的预应力锚固型式, 它是与基岩锚孔直接关联的预锚; 混凝土预应力拉锚可以与基岩无关, 只是为加固建筑物, 改善应力状态, 修补混凝土缺陷所设置的预锚。

1 . 施工步骤。预应力锚固的施工包括: 造孔、 编束、 放束与锚固、 张拉、 防护 5个步骤。造孔须按设计要求进行, 包括钻孔、 测孔、 扩孔、 固结灌浆与扫孔等工序, 有时也将在完成直孔段的固结与扫孔之后, 再进行扩孔。这是按大吨位黏着式锚固段的需要而提出的一般要求。对具体工程的具体锚固段型式, 应根据不同情况区别对待, 切勿盲目套用。

2 .编束的技术要求。(1)全束平顺, 每根钢丝或钢绞丝的相对位置, 均不得相互交叉,因为预应力钢丝在高应力状态下, 若相互交叉, 可能导致应力集中或剪断。(2)锚束钢丝与钢绞丝之间, 应有一定空隙, 以便在锚固注浆或封孔灌浆时,浆液能充填密室, 钢丝得到充分握裹和保护, 否则对永久性防护不利。(3) 应保证锚固段灌浆与封孔灌浆的进浆管路都有通畅的通道, 或预埋进浆管及排气管。(4)锚束必须绑扎牢固, 在运输、 吊装过程中, 保证锚束

不乱、 不散, 锚束的部分及保护层等都不致损坏。(5) 在放束入孔前,锚束在孔外堆放过程中, 应进行妥善保护,保证锚束不发生锈蚀。

3 . 其它技术。预应力锚束的锚固方式有黏着式与机械式两种。用纯水泥浆的黏着式锚固和采用胀壳式的机械锚固是国内目前采用的两大主要类型。预应力锚固的张拉, 主要机具是千斤顶及高压油泵等。

二 大体积碾压混凝土

1 .技术发展概况。碾压混凝土是近 20多年兴起并得到迅速发展的一项筑坝新技术, 在世界范围内得到了越来越广泛的应用。它是使用填筑土石坝的大型运输,振动碾压机械,压实非常干硬的混凝土拌和物, 采用大体积,薄层碾压上升的浇筑方法。这种施工方法速度快, 投资省, 经济效益高。最适于大体积和大面积(如路面,飞机跑道等)混凝土施工。

我国开展碾压混凝土试验研究适于 1978年。碾压混凝土有别于常规混凝土的主要特征是: 拌和物干硬, 坍落度为零, 施工方法更接近于土石坝的填筑方法, 采用通仓薄层铺料, 振动碾表面压实; 而常规大坝混凝土施工采用柱状分块, 插入式捣固。工程实践显示了碾压混凝土的优越性是施工速度快, 经济效益高。 2 .建筑材料类型。碾压混凝土作为一种新型建筑材料, 可大致分为 3种类型: (1)贫碾压混凝土;(2)高粉煤灰掺量混凝土; (3)用天然级别砂卵石加少量水泥拌制的碾压混凝土。碾压混凝土是一

种新型的混凝土, 它的组成成分和其他混凝土一样,也是由砂石骨料, 胶凝材料及水和一定的空隙气泡所构成,但组成成分的比例与常规混凝土有较大差别。其特点是:混凝土拌和物非常干稠, 须通过振动碾压,才能压实的超干硬性混凝土。它主要是用于堤坝等大体积混凝土工程,也有用于各种道路工程。

碾压混凝土是采用通仓或大面积薄层铺料, 振动碾表面压实的干硬性混凝土, 虽与常规混凝土采用基本相同的材料, 但混凝土配合比有很大差别。碾压混凝土配合比与普通大坝内部混凝土相比,有 5点区别: (1)水泥灰浆量少; (2) 骨料最大粒径由于施工方法和碾压机械能量的制约不能过大;(3混凝土含砂率较高; (4)碾压混凝土要求的稠度范围不大; (5) 粉煤灰掺量较多等。混凝土各种组成材料,按比例配合, 经搅拌制得的未凝固材料称为混凝土拌和物。施工对碾压混凝土拌和物的要求, 主要着眼于使运输、 推铺、 碾压等工艺过程易于进行,以及在整个施工过程中不发生明显的材料离析, 拌和物 vc值应在相应要求范围之内, 以保证碾压施工的正常进行。碾压混凝土是采用通仓薄层碾压施工的,碾压层之间的黏结一般被认为是最薄弱的地方。而层间黏结不良对坝体稳定及耐久性都是不利的。用垂直水平缝钻取的芯样,两端黏结钢拉板,进行轴向拉伸试验, 所测得水平施工缝的黏接强度,可反映水平缝两侧的黏结强度。 三 施工导流及围堰

施工导流是水利工程施工, 特别是修建闸坝工程所特有的重要

工

程措施。导流方案的选定, 关系到整个工程的工期、 质量、 造价和安全度汛, 事先要做出周密的设计。在水域上进行水利工程施工, 要解决施工导流问题, 一般都要修筑围堰。

施工导流工程是在水利枢纽工程建设过程中, 对河床水流进行控制的全面部署,是水利枢纽工程施工中的关键性的施工措施。大型水利枢纽工程建设过程中的导流工程的好坏, 还涉及发电、 防洪、 灌溉、 航运、 供水等其他国民经济部门的利益。施工导流工程处理的好坏, 关系到枢纽建筑物施工条件的好坏,工程建设进度的快慢并影响其他国民经济部门的利益。因此,在水利枢纽工程建设过程中必须妥善地做好导流工程。水利枢纽建筑物的施工,受当地地形、 地质、 洪水、 降雨、 气温等自然条件的直接影响。对此, 各工程还具有明显的不可重复性。为了简化临时性的导流工程,以降低造价,加快施工进度, 通常是利用枯水季节进行大施工, 在此期间往往要完成大量的土石方和混凝土工程量。由于河流有一年一度洪枯季节的周期性, 所以水利枢纽工程施工具有季节性强的特点, 带来的施工的不均衡性, 这就需要在工程施工安排中, 切实地做好施工强度及人力、 物力、 财力的综合平衡。施工导流是一场为水工建筑物施工, 而进行的与河水争地、 争时的斗争, 它与施工总进度是密切相关的。导流时段的划分、 导流流量的选择、 导流方案及措施的拟定等,均应按国家建设计划的要求和水工建筑物主体工程的控制进度为主要依据。控制性施工总进度实际就

是坝和导流工程在洪水赛跑中所必须达到的时间指标, 导流工程必须最大限度地满足施工总进度的要求。在地形及自然条件许可的情况下, 采用分期围堰导流往往是经济合理的。一般情况以采用分两期围堰导流较多, 在低水头径流式电站施工中, 由于流量大,河面宽, 也有分 3期导流的。

为了使水利枢纽建筑物能在干地上进行施工和检修, 需要修建临时性挡水结构物, 称为围堰。它是一种临时性坝工, 其工作条件有一定的特殊性。一般情况下, 任何水利枢纽工程施工都需要修筑围堰, 有时围堰只占河床的一部分, 有时也有拦断整个河床的。在大型水利枢纽的设计和建设中, 围堰的平面布置通常应通过水利模型试验加以验证。正确选定围堰的平面布置可减少河道冲刷, 减轻航运和排水方面的困难。由于修建围堰使原河道的过水断面缩小, 流速加大, 水流对围堰堰体将产生很大的冲击, 致使围堰结构复杂。

四 混凝土的砂石骨料

混凝土几乎成为不可缺少的材料。其应用范围之广, 为其他材料所不及。房屋建筑、 道路交通、 桥梁隧洞、 机场港湾、 河工闸坝等等,无不应用混凝土。混凝土和其他材料不同, 它是多相复合材料,通过现场配制而成, 其基本材料如水泥、 砂子、 石子、 水、 混合材、 外加剂等, 不同比例的组合就具有不同的性能,其中任何一种材料选择不当, 控制失调, 都将带来严重的质量问题,

轻者会导致工程不能满足要求,重者会因质量低劣而失败。混凝土的砂石骨料占混凝土总体积 80 %左右,骨料的物理性能及其组合成份都直接或间接地影响着混凝土质量,特别是水工混凝土的体积庞大,所用的骨料粒径远大于工业民用建筑,其性能要求也比较复杂。 骨料可以根据其粒径、 用途、 品质、 比重、 成因等等进行分类。骨料生产中如何控制质量稳定, 是生产优质混凝土的前提。尽管施工规范规定了粗细骨料的质量标准, 如不采取严格的管理和必要的控制措施, 要达到该标准却非易事。黏土及淤泥附在骨料表面, 影响水泥浆对骨料的黏结力, 混凝土强度随之降低, 在混凝土中混有较多的淤泥和黏土会导致混凝土的收缩量显著增加, 形成混凝土干缩裂缝的诱因。因此在水利水电工地对砂石系统都设有清洗砂石骨料设备。但是过分清洗, 会使对混凝土密实性及强度起良好作用的细砂也随之流失,会产生副作用。砂子对混凝土是非常重要的, 砂子的细度对水泥用量,混凝土的和易性、 抗裂性、 耐久性都有密切关系。

五 水工混凝土外加剂的选择与应用

水利、 电力建设中, 混凝土是最基本的大宗建筑材料, 而混凝土外加剂则是用途广, 作用大, 效益高的第五种混凝土组成材料。因此, 广泛的推广应用混凝土外加剂, 既是混凝土技术发展的需要, 更是水利电力建设的需要。从 50年代开始, 我国在水利、 电力建设中, 利用混凝土外加剂的历史已有数十年, 积累了许多宝贵经验。随着水利电力建设的发展,还将出现品种更多, 效能更好

的外加剂。外加剂一般分为: (1)改善新拌混凝土流变性质的外加剂; (2)改变混凝土孔隙结构和含气量的外加剂; (3) 调节混凝土凝结和硬化性质的外加剂; (4)改变混凝土变形能力的外加剂; (5) 提高抗物理作用能力的外加剂; (6)提高抗力学作用能力的外加剂; (7)提高抗化学作用能力的外加剂; (8)提高抗生物作用能力的外加剂; (9)提高表面强度的外加剂; (10)改善表面色泽的外加剂; 瑏瑡处理表面的外加剂; 瑏瑢修补或解体用外加剂。 六结语

以上阐述了几种水利水电施工技术, 还有很多种施工技术, 这些施工技术在水利水 电施工中, 成熟地应用才 能使水工建筑更加稳定与安全, 所以我们要更深入了解和学习这些施工技术, 并应用到工作当中。