刘国帮
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摘要：在进行水利工程可行性研究阶段,设计方案比较至关重要,不仅要在技术上可行,而且还要从经济、社会、环境以及综合用方面进行全面分析比较。文章从水利工程的水工设计角度入手，分析我国水利工程水工设计现状，详细阐述三种水工设计施工技术，简要介绍水工设计技术的选用原则。只有采用正确的水工设计施工技术，做好防渗处理，才能提高水利工程质量，才能创造出更高的社会效益和经济效益。
关键词：水利水电工程；水工设计方案；方案对比
一、水利工程设计成果质量评价
本文所研究的质量，仅仅是设计成果的质量。质量“合格”的设计成果应是具有满足明确需要和潜在需要两个方面的能力。“不合格”的设计成果则是没有满足“某个规定”的要求。这些“规定要求”往往反映在技术标准中。但是仅仅使用合格、不合格来评价质量要求是有局限性的，这就提出评价质量的另一定义“缺陷”。“缺陷”是没有满足某个预期的使用要求或合理的期望，包括与安全性有关的要求。
目前的设计通常是按照技术标准进行的，不符合标准的设计成果，通常被认为是“不合格”或有“缺陷”的产品。设计成果的质量等级或质量水平，反映着设计目标的完善程度，因此，我们可以给出水利水电工程设计成果质量的定义，即设计成果满足法律法规、技术标准的程度。
1.1水利水电工程设计成果质量特性
1995年建设部颁布《工程设计文件质量特性和质量评定指南》，将质量定义中明确的和潜在的需要，转化为质量特性的概念，首次将功能性、可信性、安全性、可实施性、适应性、经济性、时间性7个质量特性引入国内。经过近20年的水利水电工程实践，笔者研究团队发现单就水利水电工程设计成果而言，7个质量特性有的不完全适用，有的存在交叉和重复。因此，在定义水利水电工程设计成果质量特性时，将以上7个质量特性进行了修改、补充和归纳最终得出水利水电工程设计成果质量特性为安全性、功能性、经济性、可靠性和时间性5个质量特性。
1.2水利水电工程设计成果评定方法
设计质量评定大致可分为定性评定和定量评定两类。自1998年起，全国大约30个与工程建设有关的行业发布了各自行业的设计文件质量评定实施细则，大部分采用针对质量特性的定性评定法，少部分行业采用定量方法，当时水利水电行业采用的是定性评定方法，在一定时期内为政府相关部门提供决策依据，发挥了重要作用，但未能解决客观评定的需求。随着当前对设计成果质量评定的要求越来越高，为更能体现量化和客观，应分别建立定性评定和定量评定指标体系和评定方法(模型)。
二、水闸施工技术方法
2.1水闸施工前技术
在水闸施工前，需做的工作有仔细研究地勘、水文报告及施工图纸；组织人员研究施工开挖方案及导流方案；进行定位放线；准备人员及机械设备进场等。
2.2水闸施工中技术
2.2.1导流施工技术
在进行水利水电工程修建的过程中，为了创造工程建设干地施工条件，在河床中修筑围堰维护基坑，并将施工期间河道上游来水按设定的方式导向下游为施工导流。在施工过程中，对于水流湍急地区的工程施工，一定要做好导流施工工作，严格按照相关的标准进行施工工作的实施。具体的施工方法主要分为全段围堰法和分段围堰法两种。导流方案拟定时，需分析研究当地的自然条件，工程特性及其他行业对水资源的需求，选择导流方式、划分导流时段，选定导流标准和导流设计流量，确定导流建筑物的形式，布置、构造和尺寸，确定导流建筑物的形式、布置、构造和尺寸，拟定导流建筑物的修建、拆除、封堵的施工方法，拟定河道截流、拦洪渡讯和基坑排水等技术措施，通过技术经济比较，选择一个经济合理的导流方案。
2.2.2截流技术
截流是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度，在实行的过程中，存在着一定的风险。减少截流难度的措施主要有加大分流量，改善分流条件，改善龙口水力条件，增大抛投料的稳定性、减少块料流失，及加大截流施工强度的方法等。项目部应该充分考虑当地水文条件及工程特性，制定出适宜的截流方案，并做好充分的施工准备工作。
2.2.3工程开挖技术
水闸在水利水电工程施工过程中，是一项施工难度大、项目复杂的工程，所以应该对水闸施工项目实施的各个阶段进行严格的监控，处理施工技术之间的关系，对于基础开挖工程应做到以下几点：承建建筑物的基础开挖应在旱地施工，禁止水下开挖；采取措施保证基础不出现裂隙或使原有构造裂隙和岩体的自然状态产生不应有的恶化，如裂隙发育，风化速度较快，必须采取水泥砂浆或喷砼等保护措施；邻近水平建筑基础面，应预留保护层由人工开挖、基础开挖后，基面要做夯实处理；基面不允许欠挖，开挖面严格控制平整度。基础是一项工程的根本，地下基础不稳固，地面建筑就可能存在隐患，所以要对基础开挖进行充分的掌握，进而来提高施工工程的质量。
2.2.4浇筑混凝土技术
水闸砼施工的顺序应该以闸室为中心，按照先深后浅、先重后轻、先高后矮、先主后次的原则进行，在混凝土浇注的过程中，首先要对进场的水泥、骨料、钢筋等原材料进行复检，检验合格方能投入使用，严禁不合格料进入施工现场，材料拌制现在一般采用搅拌站进行拌制，电子称量、避免了人为因素对砼质量的影响。以保证工程施工的质量。砼运输采用砼罐车进行运输，砼在运输过程上应保持其匀质性，做到不分层、不离析。砼运到灌筑地点时应具有规定的坍落度。在混凝土浇灌过程中，振捣采用插入式振动棒，靠模具边角处振捣要到位。对于大体积砼，为了控制裂缝的产生，常用的方法有：加入掺合料以降低水化热的方式、骨料预冷以降低砼入仓温度的方式、合理安排浇筑时间的方式及在砼内预埋冷水管冷却的方式，做好温度控制措施有利于保障工程施工的安全性。
2.2.5金属结构施工技术
在水闸工程施工中，单纯的混凝土技术已经不能满足当前的施工要求，无法为整个工程带来拉力，所以应该采用金属结构施工技术，保证工程施工的稳定性。金属结构施工技术在水闸施工过程中，具有重要的意义。闸门的埋件安装前，门槽中的模板等杂物必须清除干净，一、二期混凝土的结合面应全部凿毛，二期混凝土的断面尺寸和预埋锚栓位置应符合图纸规定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆埋件安装完，经检查合格后，应在5～7天内浇筑二期混凝土，浇筑时，应注意防止撞击。整体到货的闸门在安装前，对其各项尺寸进行复查，随后按设计图纸进行闸门的安装。
三、提高水闸施工技术措施
3.1选用具有类似经验的项目班组抽调技术水平高并从事过类似工程施工的的管理人员和操作队伍进驻工地，成立工程项目部，并设各职能部门，对各施工班组实行面对面的指导和协调。
3.2确保施工机械、设备的配置为了保证工程质量及工程施工进度要求，需进行资源的有效调配，在施工现场配备先进的机械设备、精准的测量仪器及试验仪器设备，提高机械化施工的幅度，以减少因人为因素造成的质量问题。
3.3保证原材料成品及半成品的质量外购材料必须有合格证和检验报告，对于水泥、砂石料、钢筋等原材料还需按批量送至有资质的实验室进行复检，合格后方可进入到施工现场。砼在浇筑时应现场做抗压、抗渗试块，作为工程质量评定的一项依据。
3.4加强施工工艺的创新要想确保施工工程的顺利实施，应该运用科学技术的方式，进行施工工艺的创新，将工程的自动化技术融入到施工管理工作中，能够有效的提高工程施工的自动化技术水平，确保工程技术的改革和创新。
3.5保障工程的施工安全在工程施工中，安全是第一位的，它与人民的生命财产息息相关，所以必须严格树立“安全生产、预防为主”的主导思想，强化全体施工人员的安全意识。在施工期间要经常组织培训并进行定期或不定期的安全检查，施工现场做到安全生产警示标志、指示标志齐全。现场机械设备定期维修保养，不得带故障作业。在油库仓库、机械设备停放场等重要部位设置工地消防队伍和配备消防器材，配专人昼夜看守，设立标志牌，严禁无关人员进入，严禁烟火，配置灭火器。施工作业人员需佩戴安全防护用品。特种作业人员持证上岗。对于重要施工工序，需制定安全方案，并对现场的施工人员进行交底，从每一项方案来确保整个施工的安全运行。
四、堤坝防渗施工技术分析
常用的堤坝防渗技术主要有灌浆防渗、混凝土防渗和水平防渗。
4.1灌浆防渗
灌浆防渗施工技术最显著的特点就是造价低、施工快捷，既能解决坝体中存在的裂缝、洞穴等安全隐患，还能对坝体起到加固作用，是一种经济合理的施工技术。为减少对自然环境的污染，灌浆材料一般就地取材，这样还能有效减少工程成本。
4.1.1布置灌浆孔
根据大坝的实际情况布设两排平行于坝轴线的灌浆孔，主排孔与前坝肩相隔2m，孔深约8m，主排孔与副排孔相距3m，孔深4m。这种灌浆孔结构能起到改善大坝内部应力状态的效果。
4.1.2确定灌浆材料和灌浆质量
浆液要具有稳定性好、可灌性和析水固结快等特点，这样才能使最终形成的浆体抗渗性能强。在工程施工中，灌浆材料一般是就地取材的，而选择的材料一般是粉质壤土。在灌浆质量上，为了获得较强的防渗性能，要使主排孔形成一个竖直连续的浆体防渗帷幕，这一帷幕的厚度应在15cm以上，而浆体的干容重1.61/cm3，渗透系数为1×10-6cm/s。灌浆步骤为：鼓泡压密——劈裂流动——被动土压力。
4.1.3施工
施工的基本原则是先两边后中间，先将最外围的两排孔灌浆，完工后的3d之后，浆体中的水分逐渐渗透，而坝体的应力状态得到相应的调整，这时再开始进行中间一排主孔的成孔和灌浆。在施工过程中，一般是采用间隔成孔和灌浆的方法，一次性成孔极容易造成坝体的穿孔现象。在单个孔的灌浆施工中，应先对孔的下部2~3m处进行纯压式灌浆，达到标准后再拔管对上部进行纯压式灌浆。
4.2混凝土防渗
混凝土防渗技术是指建造防渗墙起到防渗效果，保证水利工程的安全生产。防渗墙又可以具体分成四种：水泥土搅拌桩防渗墙、自凝灰浆防渗墙、高压喷射防渗墙和垂直铺塑防渗墙。
4.2.1水泥土搅拌桩防渗墙
用深层搅拌桩机将水泥浆与土体充分搅拌起来，经过水泥的水化、离子交换等反应之后，凝结成水泥土搅拌桩防渗墙。2002年，长江堤防的防渗就大量采用了这种防渗墙，总共建造出了约1万m2的防渗墙，占墙体总面积的69%。这种防渗墙的优点是造价低廉、施工简单、施工设备轻便，其墙体厚度一般在25~30cm。
4.2.2自凝灰浆防渗墙
在水泥、膨润土中掺加适量的缓凝剂制成自凝灰浆，灰浆凝固之前可作为造孔中的固壁泥浆，而凝固之后则能形成墙体起到防渗效果。该技术在我国还不成熟，应用较少，多见于美国和法国等国家的水利工程。
4.2.3高压喷射防渗墙
利用高压射流冲击干扰坝基的覆盖层，然后灌入水泥浆，使得水泥浆与覆盖层紧密结合起来，形成一道防渗墙。
4.2.4垂直铺塑
利用链斗式挖槽机挖掘出渣，形成排列规律的连续槽孔，然后再用水泥浆固壁，成槽后铺设一层防渗膜，并回填粘土，这样就形成了垂直铺塑防渗墙。施工过程中，挖槽深度一般≤15cm，槽宽在15~30cm为宜。
4.3水平防渗
水平防渗原理是：在坝体的临水侧平铺一层不透水的粘土、混凝土或土工膜，或是在背水侧平铺一层压盖土。如图1所示为土工膜截渗示意图。这样可以延长坝基中渗透水流的流线长度，降低渗水的破坏能力，减小渗水的坡降，从而达到提高渗流出口抵抗力的目的。一般将临水侧和背水侧的水平防渗分别称为铺盖和盖重压渗。
铺盖一般是利用堤外河床上的粘土层或是人工铺填的粘土、混凝土、土工膜等透水性小的材料压实形成。盖重是背水侧的防渗措施，它能有效防止坝基的变形，当该坝基的透水层非常深厚时，可以采用盖重压渗措施，计算出压盖的宽度范围，当宽度较大时，可以将减压井与盖重压渗配合起来使用，缩短压盖宽度。除了计算出压盖宽度外，还应根据该地的历史险情、地形地质情况、堤防重要程度来确定压盖的宽度，一般来说，压盖宽度在50~200m范围内为宜。
有的时候，受背水侧地形和建筑物的影响，无法采用防渗墙、灌浆等方法，而压盖宽度又较大时，可以采用排水减压方案来解决堤基渗流问题，设置排水管，排出堤基中的压力水，释放地下水的压力。
结束语
随着新材料新技术新理论的出现和应用，水利水电工程的外观和装饰不断冲破旧模式而自然反映出来，不但是为生产工艺流程服务，同时为生产运行人员服务，对运行管理人员身心负责，为自然界的空间形象服务，有利于环境保护，符合可持续发展全新理论，为高技术大时代的情感服务。
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论文作者:刘国帮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：防渗墙论文; 质量论文; 防渗论文; 水闸论文; 混凝土论文; 施工技术论文; 压盖论文; 《防护工程》2018年第32期论文;