摘要:水利是国民经济和社会发展的基础产业,水电工程施工项目是水利水电施工企业经营管理的基点、效益的主体、信誉的窗口,加强项目施工组织设计、强化成本控制、质量管理是水利水电施工企业提高管理水平、经济效益和持续稳定发展的关键因素之一。
关键词:水利;水电;施工管理;组织设计;成本;质量
1水工建筑物基础处理技术
目前在各种复杂地基处理过程中,基础灌浆技术得到了快速的提高。钻孔设备从20世纪70年代以后使用液压式回转钻机到80年代的小口径钻机,钻具方面以合金及金刚石钻头取代钢砂钻头,机械的自动化程度、工作效率和钻孔质量大为提高。灌浆机也不断更新换代,已能满足高、中、低压力的灌浆要求。灌材主要有水泥、粘土及各种化学材料(如丙凝、聚脂、水玻璃等)。近十几年来灌浆方法主要采用小口径钻孔、自上而下分段灌浆法或孔口封闭法,有些复杂基础采用高压灌浆法进行基础灌浆处理。
2预应力锚固的施工
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。
2.1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。
2.2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。
2.3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。
3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。埘此,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丁都需要修筑围堰,有时同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。
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4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。砂子对混凝士是非常重要的,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。
5水工混凝土外加剂的选择与应用
水利、电力建设中,混凝士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屠的外加剂;③调节混凝土凝结和硬化性质的外加剂;④改变}昆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;⑩处理表面的外加剂;⑥修补或解体用外加剂。
6砌石拱坝施工技术
6.1坝面的砌筑
坝面的砌筑主要以外形美观和防渗为主,坝面、般采用经过细加工的条石及强度等级为MTO的砂浆砌筑。由于坝面有倒悬的要求,因此有些双曲拱坝砌筑时采用“水平安砌法”,即将不同部位的面石加工成不同坡度并进行编号,砌筑时对号入座。这种方法成本高、速度慢分砌石拱坝的面石采用统一规格,砌筑时按设计坝面不同坡度采用挑出或缩进的“倾斜安砌法”砌筑。砌石双曲拱坝面石一般采用丁一砌,座浆法砌筑,并要求砌体达到平整、稳定、错缝。上游坝面的砂浆深勾缝是防止大坝漏水的第一道防线,一般用强度等级为MTO的砂浆进行深勾缝。
6.2坝腹的砌筑
坝腹的砌体是防止大坝渗漏的第二道防线。腹石石料多数采用块石或乱块石直立竖向摆放砌筑,对石料强度要求从严,形状从宽,边长不超过lm为宜;混凝土一般用强度等级为C10~C15的细骨料混凝土,为改善混凝土的和易性,节省水泥,混凝土拌制时一般掺适量的减水剂和掺量为20~30%的粉煤灰。
6.3基础混凝土垫层的施工
砌石拱坝基础混凝土垫层以抗裂、防渗为主,混凝土强度等级比砌体略高,一般为C15~C20,厚度为1~2m。两岸基础混凝土垫层一般待砌体升高一至两层后才浇筑,浇筑前应对仓面进行常规施工缝处理。对于岸坡坡度大于60°的拱坝基础,有些工程采用补偿收缩混凝土垫层,因补偿收缩混凝土垫层的微膨胀而产生的自应力加强了砌石坝砌体与基岩之间紧密挤压结合,提高抗渗能力。
7水库土坝防渗加固处理技术
多数病险水库的土坝在坝后厂发生渗水、湿润、跌窝等现象,其带来的影响是土坝变形、渗漏,对水库的安全造成破坏,需要采取有效地不久措施进行处理,以避免造成工程隐患。这样可处理好土坝的变形、渗透等问题,这样就能够向坝体做出劈裂灌浆,对坝肩、坝底基岩展开帷幕灌浆,使得坝体内形成连续的防渗体,让坝体浸润线显著降低,避免坝后坡出现渗漏,保持坝体的稳定,最后就能起到稳定加固的效果。土坝坝体劈裂灌浆需要按照土坝的具体情况设置两排灌浆孔。主排孔沿坝轴线以及副排孔应该设置到坝轴线上游的1.5m处。两排孔需分开布置,且保持孔距在3~5m左右,灌浆孔最好穿透坝体底部的残坡积层达到坝基,这样能够建立一道竖直防渗体。在坝肩、坝底基岩展开帷幕灌浆过程中也要布置两排灌浆孔。灌浆孔需要深入到弱风化带才能达到到微风化岩相对隔水层。成孔采用回转的方式,孔内下塞,纯压式灌浆,按照由上至下的顺序,孔口封闭,孔内循环。帷幕灌浆注浆材料应选择425#普通硅酸盐水泥,根据合适的比例搭配出纯水泥浆后按照要求进行灌注。
8结论
快速施工的思想看似朴素,朴素之中却蕴含着严密的理论体系;快速施工的方法看似简单,简单的背后却隐藏着深邃的机变。因此快速施工值得从理论和应用方面去认真研究。需要系统的分析影响快速施工的因素,需要研究快速施工的实现途径。本文通过对国内外大坝建设发展历程的回顾,运用系统思想和并行工程理论对快速施工的本质、内涵进行了较系统的研究。快速施工是一个综合、复杂的问题,需要从工程、工序的特征入手,需要对工程的风险进行准确的把握和管理,需要全面、高度集成的信息管理系统的支持。
参考文献:
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论文作者:赵圆圆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签:混凝土论文; 锚固论文; 骨料论文; 围堰论文; 预应力论文; 外加剂论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第14期论文;