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土木工程畢業(yè)論文-水利水電工程建筑
摘要:興水之利,謂之水利;利水之力,建二次能源,稱(chēng)水電;壩、渠道、隧洞、水電站等為體現人類(lèi)改造,開(kāi)發(fā)水利水電的水工建筑物。關(guān)鍵詞:水利 水電 水工建筑物
前言
人類(lèi)到今天,資源變得如此的稀缺性。從發(fā)現資源到開(kāi)發(fā)資源到資源的枯竭。我們不得不反思“為什么是這樣子?”,答案很明確資源是有限的,而人類(lèi)的需求是無(wú)限的。我們要尋找循環(huán)的、清潔的、環(huán)保的資源是社會(huì )發(fā)展的永恒的指南針。
水,作為萬(wàn)物之源是如此的珍貴。從原始社會(huì )到社會(huì ),事實(shí)證明,人類(lèi)的力量是弱小的,但人類(lèi)的智慧是強大的。作為一個(gè)古老而文明的國家,從古到今在水利水電世界上都作出了突出的貢獻。例如:京杭大運河、都江堰水利工程、引灤入津及正在建設的南水北調等;水電有葛洲壩、劉家峽、小浪底、二灘、三峽等。
中國,作為一個(gè)地形地質(zhì)復雜(幾乎包括世界所有種類(lèi)的地形地質(zhì))。同樣中國也是一個(gè)災難重重的國度——自然災害頻頻發(fā)生,如旱、澇、泥石流、地震等。人類(lèi)發(fā)展的也是人類(lèi)改造自然的歷史。
實(shí)現資源的最優(yōu)配置是我們共同的愿望。此時(shí)同時(shí),神州大地將崛起體現人類(lèi)意志的標志性上午建筑。隨著(zhù)人類(lèi)對資源的無(wú)限需求,作為屬水電工程建設的每一個(gè)人都是一種挑戰(自然、地形、地質(zhì)、氣候更加的復雜,不便,將付出更大的代價(jià))。然而,我們有信心有進(jìn)步才有發(fā)展,有發(fā)展才可以讓我們騰飛在蔚藍色的天空之上。
作為普通人接觸的水電工程是看得見(jiàn)摸的著(zhù)的東西,實(shí)際上它是表面的、膚淺的。而本質(zhì)的靈魂的東西才是它本身最偉大的世界。
萌芽篇
我是一點(diǎn),小小的一點(diǎn)。何為“海”,海納百川,分開(kāi)則為水與每。也就是我要每天與水接觸;“長(cháng)”則表示為時(shí)間的概念。我出生于一個(gè)交通不發(fā)達,電力緊張的地方。人們對水的需求變得怨天尤人。大自然是無(wú)情的是隨機的不會(huì )依照人類(lèi)的意志來(lái)執行每一次命令。
我只相信一點(diǎn),聚點(diǎn)成線(xiàn),聚線(xiàn)成面,聚面成體。
篇
我是于2000年進(jìn)入四川電力學(xué)院的,當時(shí)我的選擇是水工。從小我對水利水電方面就產(chǎn)生很大的興趣,我有時(shí)感覺(jué)我應該屬于這個(gè)世界的一樣。我愿用一生來(lái)在這個(gè)世界行走→飛翔。
在這里,我真正的尋找到了自己的天堂,這里條件很好。有很多實(shí)驗室,里面有許多的儀器、模型,了解到水工歷史的具體體驗。
那時(shí),老師給了我很多關(guān)心和機會(huì ),我非常的感謝我的父親及所有關(guān)心我的人,他們在我最需要的時(shí)候幫了我,給我勇氣面對任何困難,并戰勝它。
本人以施工放來(lái)對水電工程的一點(diǎn)理解。
第一章 土石壩施工
土石壩包括各種碾壓式土壩、堆石壩和土石混合壩。土石壩具有就地取材,對壩基地質(zhì)條件要求不高,結構簡(jiǎn)單節約三材和易于施工等優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)大型高效機具的采用,壩體防滲結構和材料的改進(jìn),施工人數的大量減少,施工工期的進(jìn)一步縮短以及施工費用的顯著(zhù)降低等,為土石壩的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊前景。當今國內外不僅中低壩廣泛采用土石壩,而且興建的高土石壩也也來(lái)也多。砼面板堆石壩的性和快速施工,已成為壩工建設中具有很強競爭力的一種新壩性,更是使土石壩“錦上添花”。
第一節 料場(chǎng)規劃
土石壩施工中,料場(chǎng)的合理規劃和使用,是土石壩施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一,它不僅關(guān)系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價(jià),甚至還會(huì )到周?chē)霓r林業(yè)生產(chǎn)。
施工前,應配合施工組織設計,對各類(lèi)料場(chǎng)作進(jìn)一步的勘探和總體規劃、分期開(kāi)采計劃。使各種壩料有計劃、有次序地開(kāi)采出來(lái),以滿(mǎn)足壩體施工的要求。
選用料場(chǎng)材料的物理力學(xué)性質(zhì),應滿(mǎn)足壩體設計施工質(zhì)量要求,勘探中的可供開(kāi)采量不少于設計需要量的2倍。在儲量集中繁榮主要料區,布置大型開(kāi)采設備,避免經(jīng)常性的轉移;保留一定的備用料場(chǎng)(為主要料場(chǎng)總儲量的20%~30%)和近料場(chǎng),作為壩體合龍以及搶筑攔洪高程用。
在料場(chǎng)的使用時(shí)間及程序上,應考慮施工期河水位的變化及施工導流使上游水位抬高的影響。供料規劃上要近料、上游易淹料先用;遠料,下游不淹料后用。含水量高料場(chǎng)夏季用;含水量低料場(chǎng)雨季用。施工強度高時(shí)利用近料,強度低時(shí)利用遠料,平衡運輸強度,避免窩工。對料場(chǎng)高程與相應的填筑部位,應選擇恰當,布置合理,有利于重車(chē)下坡。作到就近取料,低料低用,高料高用;避免上下游料過(guò)壩的交叉運輸,減少干擾。
充分合理地利用開(kāi)挖棄渣料,對降低工程造價(jià)和保證施工質(zhì)量具有重要的意義。作到棄渣無(wú)隱患,不影響環(huán)保。在料場(chǎng)規劃中應考慮到挖、填各種壩料的綜合平衡,作好土石方的調度規劃,合理用料。料場(chǎng)的覆蓋剝離層薄,有效料層厚,便于開(kāi)采,獲得率高。減少料物堆存、倒運,作好料場(chǎng)的防洪、排水、防止料物污染和分離。不占或少占農業(yè)耕地,作到占地還地、占田還田。
總之,在;料場(chǎng)的規劃和開(kāi)采,考慮的因素很多而且又很靈活。對擬定的規劃、供料方案,在施工中不合適的即使進(jìn)行調整,以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。
第二節 土石料開(kāi)挖運輸
土石壩施工中,從料場(chǎng)的開(kāi)挖、運輸,到壩面的平料和壓實(shí)等各項工序,都可由互相配套的工程機械來(lái)完成,構成“一條龍”式的施工工藝流程,即綜合機械化施工。在大中型土石壩,尤其在高土石壩中,實(shí)現綜合機械化施工,對提高施工技術(shù)水平,加快土石壩工程建設速度,既有十分重要的意義。
一、開(kāi)挖運輸方案
壩料的開(kāi)挖與運輸,是保證上壩強度的重要環(huán)節之一。開(kāi)挖運輸方案,主要具壩體結構布置特點(diǎn)、壩料性質(zhì)、填筑強度、料場(chǎng)特性、運距遠近、可供選擇的機械型號等多種因素,綜合比較確定。土石壩施工中開(kāi)挖運輸方案主要有以下幾種。
1.正向鏟開(kāi)挖,自卸汽車(chē)運輸上壩
正向鏟開(kāi)挖、裝載,自卸汽車(chē)運輸直接上壩,通常運距小于10km。自卸汽車(chē)可運各種壩料,運輸能力高,設備通用,能直接鋪料,機動(dòng)靈活,轉彎半徑小,爬坡能力較強,管理方便,設備易于獲得,在國內外的高土石壩施工中,獲得了廣泛的,且挖運機械朝著(zhù)大斗容量、大噸位方向發(fā)展。在施工布置上,正向鏟一般都采用立面開(kāi)挖,汽車(chē)運輸道路可布置成循環(huán)路,裝料時(shí)停在挖掘機一側的同一平面上,既汽車(chē)魚(yú)貫式地裝料與行駛。這種布置形式,可避免或減少汽車(chē)的倒車(chē)時(shí)間,正向鏟采用60°~90°的轉角側向卸料,回轉角度小,生產(chǎn)率高,能充分發(fā)揮正向鏟與汽車(chē)的效率。
2.正向鏟開(kāi)挖、膠帶機運輸
國內外很多水利水電工程施工中,廣泛采用了膠帶機運輸土、砂石料。國內的大伙房、岳城、石頭河等土石壩施工,膠帶機成為主要的運輸工具。膠帶機的爬坡能力大,架設簡(jiǎn)易,運輸費用較低,比自卸汽車(chē)可降低運輸費用1 /3~1/2,運輸能力也較高,膠帶機合理運距小于10km,膠帶機可直接從料場(chǎng)運輸上壩;也可與自卸汽車(chē)配合,作長(cháng)距離運輸,在壩前經(jīng)漏斗由汽車(chē)轉運上壩;與有軌機車(chē)配合,用膠帶機轉運上壩做短距離運輸。,國外已發(fā)展到可用膠帶機運輸塊徑為400~500mm的石料,甚至向運輸塊徑達700~1000mm的更大堆石料發(fā)展。
3.斗輪式挖掘機開(kāi)挖,膠帶機運輸,轉自卸汽車(chē)上壩
當填筑方量大,上壩強度高的土石壩,料場(chǎng)儲量大而集中,可采用斗輪式挖掘機開(kāi)挖,它的生產(chǎn)率高,具有連續挖掘、裝載的特點(diǎn),斗輪式挖掘將料轉入移動(dòng)式膠帶機,其后接長(cháng)距離的固定式膠帶機至壩面或壩面附近經(jīng)自卸汽車(chē)運至填筑面。這種布置方案,可使挖、裝、運連續進(jìn)行,簡(jiǎn)化了施工工藝,提高了機械化水平和生產(chǎn)率。石頭河土石壩采用DW-200型斗輪式挖掘機開(kāi)采土料,用寬1000mm、長(cháng)1200余m、帶速150m/min膠帶上壩,經(jīng)雙翼卸料機于壩面用12t自卸汽車(chē)轉運卸料,日強度平均達4000~5000m^3,最高達10000m^3(壓實(shí)方)。美國圣路易土石壩施工中,采用特大型斗輪式挖掘機,開(kāi)采的土料經(jīng)兩個(gè)卸料口輪流直接裝入100t的底卸汽車(chē)運輸,21個(gè)工作小時(shí)裝車(chē)1000車(chē),取土高度12m,前沿開(kāi)挖寬度18.3m。
4.采砂船開(kāi)挖,有軌機車(chē)運輸,轉膠帶機(或自卸汽車(chē))上壩
國內一些大中型水電工程施工中,廣泛采用采砂船開(kāi)采水下的砂礫料,配合有軌機車(chē)運輸。在我國大型載重汽車(chē)尚不能充分滿(mǎn)足需要的情況下,有軌機車(chē)仍是一種效率較高的運輸工具,它具有機械結構簡(jiǎn)單修配容易的優(yōu)點(diǎn)。當料場(chǎng)集中,運輸量大,運距較遠(大于10km),可用有軌機車(chē)進(jìn)行水平運輸。有軌機車(chē)運輸的臨建工程量大,設備投資較高,對線(xiàn)路坡度和轉彎半徑的要求也較高。有軌機車(chē)不能直接上壩,在壩腳經(jīng)卸料裝置至膠帶機或自卸汽車(chē)轉運上壩。
壩料的開(kāi)挖運輸方案很多,但無(wú)論采用何種方案,都應結合工程施工的具體條件。組織好挖、裝、運、卸的機械化聯(lián)合作業(yè),提高機械利用率;減少壩料的轉運次數;各種壩料鋪填及設備應盡量一致,減少輔助設施;充分利用地形條件,統籌規劃和布置;運輸道路的質(zhì)量標準,對提高工效,降低車(chē)輛設備損耗,具有重要作用。
二.開(kāi)挖運輸機械設備容量確定
分期施工的土石壩,應根據壩體分期施工的填筑強度和開(kāi)挖強度來(lái)確定相應的機械設備容量,可按qd=K*K1*Vd/T*N
式中qd——壩體分期填筑強度,m^3/h;Vd——壩體分期填筑方量,m^3;K——施工不均勻系數,可取1.2~1.3;K1——考慮沉降,削坡、損失等系數,可取1.15~1.2;T——分期時(shí)段的有效工作日數,d;按分期時(shí)段的總日數,扣除節假日、降雨及氣溫影響可能的停工日數,即為有效工作日數;N——每日的工作小時(shí)數,以20h計。壩體分期施工的開(kāi)挖強度qc(m^3/h)為 qc=K2*qd*rd/rn 式中 K2——開(kāi)挖及運輸中的損失系數,可取1.05~1.10;rd——土料的設計干表觀(guān)密度,t/m^3;rn——土料的天然干表觀(guān)密度,t/m^3。
滿(mǎn)足上壩填筑強度要求的挖掘機數量Nc為 Nc=qc/Pc 式中 Pc——一臺挖掘機的生產(chǎn)率,m^3/h。
滿(mǎn)足上壩填筑強度要求的汽車(chē)總數量Na為 Na=qc/Pa 式中 Pa——一輛汽車(chē)的生產(chǎn)率,m^3/h 。配合一臺挖掘機所需的汽車(chē)數量n,其總的生產(chǎn)率應略大于一臺挖掘機的生產(chǎn)率,因此應滿(mǎn)足nPa>Pc。
為了充分發(fā)揮自卸汽車(chē)的運輸效能,應根據挖掘機械的斗容選擇具有適當斗容量(或載重量)的汽車(chē)。挖掘機裝滿(mǎn)一車(chē)斗數的合理范圍應為3~5斗,通常要求裝滿(mǎn)一車(chē)時(shí)間不超過(guò)3.5~4min,卸車(chē)是不超過(guò)2min。
第三節 土料壓實(shí)
土石料的壓實(shí),是土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。維持土石壩自身穩定的土料內部主力(粘結力和摩擦力)、土料的防滲性能等,都是隨土料密實(shí)度的增加而提高。例如,干表觀(guān)密度為1.4t/m^3的砂壤土,壓實(shí)后若提高到1.7t/m^3,其抗壓強度可提高4倍,滲透系數將降低至1/2000。由于土料壓實(shí)結果,可使壩坡加陡,加快施工進(jìn)度,降低工程投資。
一.土料壓實(shí)特性
土料壓實(shí)特性,與土料自身的性質(zhì),顆粒組成情況、級配特點(diǎn)、含水量大小以及壓實(shí)功能等有關(guān)。
對于粘性土和非粘性土的壓實(shí)有顯著(zhù)的差別。一般粘性土的粘結力較大,摩擦力較小,具有較大的壓縮性,但由于它的透水性小,排水困難,壓縮過(guò)程慢,所以很難達到固結壓實(shí)。而非粘性土料則相反,它的粘結力小,摩擦力大,具有較小的壓縮性,但由于它的透水性大,排水容易,壓縮過(guò)程快,能很快達到壓實(shí)。
土料顆粒粗細作成也影響壓實(shí)效果。顆粒愈細,空隙比就愈大,所以含礦物分散度愈大,就愈不容易壓實(shí)。所以粘性土的壓實(shí)干表觀(guān)密度低于非粘性土的壓實(shí)干表觀(guān)密度。顆粒不均勻的砂礫料,比顆粒均勻的細砂可能達到的干表觀(guān)密度要大一些。土料的含水量是影響壓實(shí)效果的重要因素之一。用原南京水利實(shí)驗處擊實(shí)儀(南實(shí)儀)對粘性土的擊實(shí)試驗,得到一組擊實(shí)次數、干表觀(guān)密度與含水量的關(guān)系曲線(xiàn)。
非粘性土料的透水性大,排水容易,壓實(shí)過(guò)程快,能夠很快達到壓實(shí),不存在最優(yōu)含水量,含水量不做專(zhuān)門(mén)控制。這是非粘性土料與粘性土料壓實(shí)特性的根本區別。壓實(shí)功能大小,也影響著(zhù)土料干表觀(guān)密度的大小,擊實(shí)次數增加,干表觀(guān)密度也隨之增大而最優(yōu)含水量則隨之減小。說(shuō)明同一種土料的最優(yōu)含水量和最大干表觀(guān)密度并不是一個(gè)恒定值,而是隨壓實(shí)功能的不同而異。
一般說(shuō)來(lái),增加壓實(shí)功能可增加干表觀(guān)密度,這種特性,對于含水量較低(小于最優(yōu)含水量)的土料比對于含水量較高(大于最優(yōu)含水量)的土料更為顯著(zhù)。
二.土石料的壓實(shí)標準
土料壓實(shí)得越好,物理力學(xué)性能指標就越高,壩體填筑質(zhì)量就越有保證。但土料的過(guò)分壓實(shí),不僅提高了壓實(shí)費用,而且會(huì )產(chǎn)生剪力破壞,反而達不到應有的技術(shù)效果?梢(jiàn)對壩料的壓實(shí)應有一定的標準,由于壩料性質(zhì)不同,因而壓實(shí)的標準也各異。
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粘性土的壓實(shí)標準,主要以壓實(shí)干表觀(guān)密度和施工含水量這兩指標來(lái)控制。1.用擊實(shí)試驗來(lái)確定壓實(shí)標準;2.用最優(yōu)飽和度于塑限的關(guān)系;最大干表觀(guān)密度;3.施工含水量確定。
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砂土及砂礫石是填筑壩體或壩殼的主要材料之一,對其填筑密度也應有嚴格要求。它的壓實(shí)程度與粒徑級配和壓實(shí)功能有密切的關(guān)系,一般用相對密度Dr來(lái)表示:Dr=(emax-e)/(emax-emin) 式中emax——砂石料的最大空隙比;emin——砂石料的最小空隙比;e——設計空隙比。
在施工現場(chǎng),對相對密度進(jìn)行控制仍不方便,通常將相對密度換算成相應的干表觀(guān)密度rp(t/m^3),作為控制的依據.rp=rmax*rmin/[rmax-Dr(rmax-rmin)] 式中rmax——砂石料最大干表觀(guān)密度, t/m^3; rmin——砂石料最小干表觀(guān)密度, t/m^3,設計的相對密度,于地震等級、壩高等有關(guān)。一般土石壩,或地震烈度在5讀以下的地區, Dr不宜低于0.67;對高壩,或地震烈度為8~9度時(shí), Dr應不小于0.75。對砂性土,還要求顆粒不能大小和過(guò)于均勻,級配要適當,并有較高的密實(shí)度,防止產(chǎn)生液化。
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石渣或堆石體作為壩殼材料,可用空隙率作為壓實(shí)指標。根據國內外的工程實(shí)踐經(jīng)驗,碾壓式堆石體空隙率應小于30%,控制空隙率在適當范圍內,有利于防止過(guò)大的沉陷和濕陷裂縫。一般規定其壓實(shí)空隙率為22%~28%左右(壓實(shí)平均干表觀(guān)密度為2.04~2.24t/m^3)以及相應的碾壓參數。
三.壓實(shí)機械及壓實(shí)參變數
壓實(shí)機械對工程進(jìn)度,工程質(zhì)量和造價(jià)有很大的影響。壓實(shí)機械的選擇原則:應根據筑壩材料的性質(zhì)、原狀土的結構狀態(tài)、填筑、施工強度及作業(yè)面積的大小等,選擇性能能達到設計施工質(zhì)量標準的碾壓設備類(lèi)型。如按不同材料分別配置不同的壓實(shí)機械,就會(huì )出現機械閑置的情況。所以確定機械種類(lèi)和臺數時(shí),還應從填筑整體出發(fā),考慮互相配合使用的可能。
1.羊腳碾
羊腳碾的羊腳插入土中,不僅使羊腳底部的土料受到壓實(shí),而且使側向上午土料也受到擠壓,從而達到均勻的壓實(shí)效果。羊腳碾僅適用于壓實(shí)粘性土料和粘土,不適合壓非粘性土。土料壓實(shí)層在一定深度的范圍內,可以獲得較高的壓實(shí)干表觀(guān)密度,但土體的干表觀(guān)密度沿深度方向的分布不均勻。羊腳碾的獨特優(yōu)點(diǎn)是能夠翻松表面土層,可省去刨毛工序,保證了上下土層的結合質(zhì)量。此外,羊腳碾還能起到混合土料的作用,可以使土料級配和含水量比較均勻。羊腳頂端接觸應力的過(guò)大或過(guò)小,都會(huì )降低碾壓效果。
2.氣胎碾
氣胎碾適用于壓實(shí)粘土料,也適合于壓實(shí)非粘性土料,如粘性土、粘土、砂質(zhì)土和沙礫料等,都可以獲得較好的壓實(shí)效果。氣胎碾的充氣輪胎,在壓實(shí)過(guò)程中具有一定的彈性,可以和壓實(shí)的土料同時(shí)發(fā)生變形,輪胎與土料的接觸應力,主要取決于輪胎的充氣壓力,與輪胎的荷載大小無(wú)關(guān)。
3.振動(dòng)碾
振動(dòng)碾是一種以碾重靜壓和振動(dòng)力共同作用的壓實(shí)機械,較之沒(méi)有振動(dòng)的壓實(shí)機械,土中應力可提高4~5倍,因而它能有效地壓實(shí)堆石體、砂礫料和礫質(zhì)土;也可用與壓實(shí)粘性土和粘土。
4.夯實(shí)機械(重錘)
夯板使用于壓實(shí)沙礫料、礫質(zhì)土和粘性土,也可用于壓實(shí)粘土。
第四節 壩體填筑
土石壩的壩基開(kāi)挖、基礎處理及隱蔽工程等驗收合格后,就可以全面展開(kāi)壩體填筑。壩體填筑包括基本作業(yè)(卸料、平料、壓實(shí)及質(zhì)檢)和輔助作業(yè)(灑水、刨毛]清理壩面和接觸縫處理)。
一.壩面流水作業(yè)
土石壩填筑必須嚴密組織,保證各工序的銜接,通常采用分段流水作業(yè)。分段流水作業(yè),是根據施工工序數目,將壩面分段,組織各工種的專(zhuān)業(yè)隊伍,依次進(jìn)入各工段施工。對同一工段來(lái)講,各專(zhuān)業(yè)隊按工序依次連續施工;對各專(zhuān)業(yè)隊來(lái)講,依次連續地在各工段完成固定的專(zhuān)業(yè)工作。進(jìn)行流水作業(yè),有利于施工隊伍技術(shù)水平的提高,保證施工過(guò)程中人、地和機具的充分利用,避免施工干擾,有利于壩面連續有序的施工。
1.組織流水作業(yè)原則
1)流水作業(yè)方向和工作段大小的劃分,要與相應高程的壩面面積相適應,并滿(mǎn)足施工機械正常作業(yè)要求。寬度應大于碾壓機械能錯車(chē)與壓實(shí)的最小寬度,或卸料汽車(chē)最小轉彎半徑的2倍,一般為10~20m;長(cháng)度主要考慮碾壓機械的作業(yè)要求,一般為40~100m。其布置形式(A.垂直壩軸線(xiàn)流水;B.平行壩軸線(xiàn)流水;C.交叉流水)。
2)壩體填筑工序,按基本作業(yè)進(jìn)行劃分(輔助作業(yè)可穿插進(jìn)行,不過(guò)多占用基本作業(yè)時(shí)間),其數目與填筑面積大小,鋪料方式、施工強度和季節等有關(guān)。一般多劃分為鋪料和壓實(shí)2個(gè)工序;也有劃分為鋪料、壓實(shí)、質(zhì)檢3個(gè)工序或鋪料、平料、壓實(shí)、質(zhì)檢4個(gè)工序。為保證個(gè)工序能同時(shí)施工,壩面劃分的工作段數目至少應等于相應的工序數目;在壩面較大或強度較低的情況下,工作段數可大于工序數。
3)完成填筑土料的作業(yè)時(shí)間,應控制在一個(gè)班以?xún),最多不超過(guò)一個(gè)半班,冬夏季施工為防止熱量和水分散失,應盡量縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。
4)應將反濾料和防滲料的施工緊密配合,統一安排。
2.擬定流水作業(yè)程序
1)擬定工序數目n.
2)擬定流水作業(yè)單位時(shí)間t(h):t=a*T/n式中T--一個(gè)班內有效工作時(shí)間,h/班;n-- 工序數目;a-- 同一段各工序循環(huán)一次所用的班數,一般取1~1.5.
3)計算工作段面積w(m^2):w=q/h*t/T式中q-- 壩體填筑相應高程的松土上壩強度,m^3/班;h-- 每層鋪松土厚度,m;T--一個(gè)班內有效時(shí)間,h/班;t-- 單位時(shí)間(h).
4)計算工作段數目m,即:m=S/w 式中S--壩體相應高程的填筑面積,m^2;w--工作段面積,m^2。
若m<n時(shí),流水作業(yè)不能正常進(jìn)行,需要進(jìn)行適當調整,使兩者相等。調整途徑為合并某些工序以減少n;縮短流水單位時(shí)間t以增加m。
二.卸料及平料
通常采用自卸汽車(chē)、膠帶機直接進(jìn)入壩面卸料,由推土機平鋪成要求的厚度。自卸汽車(chē)倒土的間距應使后面的平料工作減少,而且便于鋪成要求的厚度。在壩面各料區的邊界處,鋪料會(huì )有出入,通常規定其它材料不準進(jìn)入防滲區邊界線(xiàn)的內側,邊界外側鋪土距邊界線(xiàn)的距離不能超過(guò)5cm。
為配合碾壓施工,防滲體土料鋪筑應平行于壩軸線(xiàn)方向進(jìn)行。
1.自卸汽車(chē)卸料
自卸汽車(chē)可分為后卸、底卸和側卸三種。底卸式汽車(chē)可邊行駛邊卸料,但不能運輸大粒徑的塊石或漂石;側卸式汽車(chē)適用運輸反濾料及有固定卸料點(diǎn)的運輸。自卸汽車(chē)上壩的運輸線(xiàn)路布置,取決于壩址兩岸地形條件,樞紐布置,壩的高低,上壩強度等因素。主要有兩種布置方式:一種為汽車(chē)自?xún)砂叮ɑ蛞话叮┌镀律蠅喂飞蠅,因此采用由兩岸向中央(或一岸想另一岸)進(jìn)占方式;另一種為汽車(chē)沿壩坡“之”字形公路上壩。
。1)土料 當用自卸汽車(chē)防滲土料時(shí),為了避免重型汽車(chē)多次反復在已壓實(shí)的填筑土層上行駛,會(huì )使土層產(chǎn)生彈簧土、光面與剪力破壞,嚴重影響結合層的質(zhì)量,應采取進(jìn)占法卸料與平料。即汽車(chē)卸料方向向前進(jìn)展,一邊卸料,推土機也隨即平料,交替作業(yè),汽車(chē)在剛平好的松土上行駛,重車(chē)行駛壩面路線(xiàn)應盡量不重復。
。2)砂礫料,一般粒徑較小,推土機很容易在料堆上平土,因此,可采用常規的后退法卸料,即汽車(chē)卸料方向后退擴展。
。3)堆石料 堆石料往往含大量的大塊徑石料,不僅影響推土機、汽車(chē)在卸料上行駛,還容易損壞推土機履帶和汽車(chē)的輪胎;而且也難以將堆石料散開(kāi)?刹捎眠M(jìn)占法卸料,推土機隨即平料,這樣大粒徑塊石易推至鋪料前沿的下部,細部粒料填入堆石體上部的空隙,使表面平整,便于車(chē)輛通行。
2.膠帶機上壩布置及卸料
。1)上壩布置 上壩膠帶機應根據地形、壩長(cháng)、施工場(chǎng)地具體條件、運輸強度以及施工分期等因素進(jìn)行布置。布置方式主要有:①岸坡式布置;②壩坡式布置。
。2)膠帶機壩面卸料 與鋪土厚度或壓實(shí)工具有關(guān),可適用于粘性土、砂礫料、砂質(zhì)土。其優(yōu)點(diǎn)是可利用壩坡直接上壩,不需專(zhuān)門(mén)道路,但要配合專(zhuān)門(mén)機械或人工散料,隨著(zhù)壩體升高,將經(jīng)常移動(dòng)膠帶機,一般有以下幾種卸、散料方式:①搖臂膠帶機卸料、推土機散料;②搖臂膠帶機卸料,人工——手推車(chē)散料。
三.碾壓
壩面的填筑壓實(shí),應按一定的次序進(jìn)行,避免發(fā)生漏壓與超壓。防滲體土料的碾壓方向,應平行壩軸線(xiàn)方向進(jìn)行,不得垂直于壩軸線(xiàn)方向碾壓,避免局部漏壓形成橫穿壩體的集中滲流帶。碾壓機械行駛的行與行之間必須重疊20~30cm左右,以免產(chǎn)生漏壓。此外,壩料分區之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱帶,必須特別注意要互相重疊碾壓。
根據工程實(shí)踐經(jīng)驗,碾壓機械行駛速度大小,對壩料(如粘性土)壓實(shí)效果有一定的,各種碾壓機械的行駛速度,一般應通過(guò)試驗確定。自行式碾壓機械的行駛速度以1~2檔為宜。羊腳碾、氣胎碾可采用進(jìn)退錯距法或轉圈套壓法兩種。
四.結合部位施工
土石壩施工中,壩體的防滲土料不可避免地與地基、岸坡、周?chē)渌ㄖ倪吔缦嘟Y合;由于施工導流、施工方法、分期分段分層填筑等的要求,還必須設置縱橫向的接坡、接縫。所以這些結合部位,都是影響壩體整體性和質(zhì)量的關(guān)鍵部位,也是施工中的薄弱環(huán)節,處理工序復雜,施工技術(shù)要求高,且多系手工操作,質(zhì)量不易控制。接坡、接縫過(guò)多,還會(huì )影響到壩體填筑速度,特別是影響機械化施工。對結合部位的施工,必須采取可靠的技術(shù)措施,加強質(zhì)量控制和管理,確保壩體的填筑質(zhì)量滿(mǎn)足設計要求。1.壩基結合面;2.與岸坡及砼建筑物結合;3.壩體縱橫向接坡及接縫。
五.反濾層施工
反濾層的填筑方法,大體可分為削坡體、檔板法及土、砂松坡接觸平起法三類(lèi)。土、砂松坡接觸平起法能適應機械化施工,填筑強度高,可做到防滲體、反濾料與壩殼料平起填筑,均衡施工,被廣泛采用。根據防滲體土料和反濾層填筑的次序,搭接形式的不同,可分為先土后砂法和先砂后土法。
無(wú)論是先砂后土法或先土后砂法,土砂之間必然出現犬牙交錯的現象。反濾料的設計厚度,不應將犬牙厚度在內,不允許過(guò)多削弱防滲體的有效斷面,反濾料一般不應伸入心墻內,犬牙大小由各種材料的休止角所決定,且犬牙交錯帶不得大于其每層鋪土厚度的1.5~2倍。
第五節 砼面板堆石壩墊層與面板的施工
一.墊層施工
墊層為堆石體坡面上最上游部分,可用人工碎料或級配良好的砂礫料填筑。墊層須與其他堆石體平起施工,要求墊層坡面必須平整密實(shí),坡面偏離設計坡面線(xiàn)最大不應超過(guò)3~5cm,以避免面板厚薄不均,有利于面板應力分布。施工程序:①先沿坡面上下無(wú)振碾壓數遍,隨即將突出及凹陷處加以平整;②然后用振動(dòng)碾沿坡面自下而上用振動(dòng)碾壓數遍,再次對凹突處進(jìn)行平整;③在坡面上涂抹三次陽(yáng)離子瀝青乳膠,每涂抹一次用手或機械噴撒一些粒徑小于3mm的砂子,并再在坡面上自下向上用振動(dòng)碾碾壓。涂抹瀝青乳膠的目的是:用以粘結墊層坡面的松散材料不被振動(dòng)滾落,可防止雨水對墊層坡面的沖刷,提高墊層的阻水性和使面板易于沿墊層坡面滑移,避免開(kāi)裂。
二.砼面板的分縫止水及施工
砼防滲面板包括主面板及砼底座。面板砼應滿(mǎn)足設計和施工強度、抗滲、抗侵蝕、抗凍及溫度控制的要求。1.面板的分縫止水;2.砼面板施工,底座的基坑開(kāi)挖、處理、錨筋及灌漿等項目,應按設計及有關(guān)規范要求進(jìn)行,并在壩體填筑前施工。砼面板,是面板堆石壩擋水防滲的主要部位,同時(shí)也是影響進(jìn)度與工程造價(jià)的關(guān)鍵。在確保質(zhì)量的前提下,還必須進(jìn)一步快速的施工技術(shù),如施工機具的研制、砼輸送和澆筑方案的選擇、施工工藝及技術(shù)措施等方面的。
第六節 質(zhì)量檢查控制及事故處理
土石壩施工的整個(gè)過(guò)程中,加強施工質(zhì)量的檢查與控制,是保證施工質(zhì)量的重要措施;同時(shí),對施工中出現的質(zhì)量事故,必須及時(shí)地認真處理,確保壩體的安全運用。
一.質(zhì)量檢查控制
施工質(zhì)量是直接影響壩體土料物理力學(xué)性質(zhì),從而影響到大壩安全的重要因素。我國在已查明滑坡原因的107座土壩中,因施工質(zhì)量差而滑坡潰壩的有73座,占68%。土石壩施工中,質(zhì)量檢查控制的項目較多,從壩基的開(kāi)挖及處理、直到壩體的填筑,都應按國家和部頒發(fā)的有關(guān)標準、工程的設計和施工圖、技術(shù)要求以及工地制定的施工規定進(jìn)行。
二.事故處理
最常見(jiàn)的事故是土石壩的防滲土體發(fā)生裂縫、滑坡、壩體及壩基漏水等。
1.干縮、凍融裂縫
干縮裂縫多發(fā)生在施工期上下游壩坡或壩頂的填筑面上,其特征是性差,呈龜裂狀。如不及時(shí)處理,將加速水力劈裂或不均勻沉陷裂縫的產(chǎn)生和,造成嚴重的危害。其防止方法是及時(shí)做好護坡和保護層。對已出現的裂縫,可視深淺的不同,采用開(kāi)挖回填或將裂縫全部鏟除重新回填處理。
2.沉陷裂縫
由于岸坡過(guò)陡或坡率變差大,地基不均勻沉降,黃土濕陷變形,壩體施工期填筑高度過(guò)大及壩體壓實(shí)不夠等原因而產(chǎn)生沉陷裂縫。這種裂縫有橫向和縱向兩種,而以橫向裂縫危害更大。對橫向裂縫,不論其大小,都應進(jìn)行嚴格的處理,防止貫穿壩體漏水失事。如裂縫深度在1.5m以?xún),可沿縫開(kāi)挖成梯形斷面,應挖至裂縫尖滅后再加深0.2~0.5m。以防止遺漏“多”字形成或“紡錘形”裂縫的存在;在裂縫水平方向的開(kāi)挖寬度,應延伸裂縫尖滅后再加長(cháng)1~2m。裂縫開(kāi)挖后應避免日曬雨淋,防止雨水滲入縫內,回填時(shí)要注意新老土料的結合。
3.滑坡裂縫
土壩的滑坡多出現在均質(zhì)土壩的施工期或初期運行中,據裂縫的不同特點(diǎn),可分成滑弧形式和塑流滑動(dòng)兩大類(lèi)。
第七節 雨季和冬季施工
受外界氣象環(huán)境的影響,尤其是對防滲土料影響更大。雨季會(huì )給土料增大含水量;而冬季土料又會(huì )凍結成塊,都會(huì )影響壓實(shí)效果和施工質(zhì)量。此外,為了保證壩體的施工速度,降低工程造價(jià),也需要解決好雨季和冬季中的施工措施問(wèn)題。
一.雨季施工
土石壩防滲體土料,在雨季施工總的原則是“避開(kāi)、適應和保護”。一般情況下應盡量避免在雨季進(jìn)行土料施工;選擇對含水量不敏感的非粘性土料適應雨季施工,爭取小雨日施工,以增加施工天數;在雨日不太多,降低強度大,花費不大的情況下,采取一般性的防護措施也常能奏效。
運輸道路也是雨季施工的關(guān)鍵之一。一般的泥結碎石路面,當遇雨水侵泡時(shí),路面容易破壞,即使天晴壩面可復工,但因道路影響了運輸而不能即時(shí)復工,不少工程有過(guò)此教訓。所以應加強雨季路面維護和排水措施,在多雨地區的主要運輸道路,可考慮采用砼路面。
二.冬季施工
寒冷地區,當日平均氣溫低于0°C時(shí),粘性土料按低溫季節施工。日平均氣溫低于-10°C時(shí),一般不宜填筑土料,否則應進(jìn)行技術(shù)論證。冬季施工的主要問(wèn)題在于;土的凍結使土體強度增高,不易壓實(shí);而凍土的融化卻使土體的強度和土坡的強度和土坡的穩定性降低;處理不好,將使土體產(chǎn)生滲漏或塑流滑動(dòng)。外界氣溫降低時(shí),土料中水份開(kāi)始結冰的溫度低于0°C,即所謂過(guò)冷現象。1.負溫下的土料填筑;2.負溫下的沙礫料填筑;3.架設暖棚。
第二章 水工隧洞施工
水工隧洞施工的主要是開(kāi)挖、出渣、襯砌或支護、灌漿工作等。常用的開(kāi)挖掘進(jìn)方法為鉆孔爆破法,也有采用掘進(jìn)機直接開(kāi)挖的。襯砌和支護的型式,常用現澆鋼筋砼以及噴錨支護。隧洞灌漿的目的是為了加固圍巖或充填襯砌與圍巖之間的空隙。
鉆爆法開(kāi)挖掘進(jìn)的施工過(guò)程為測量放線(xiàn)、鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)散煙、安全檢查與處理、裝渣運輸、洞室臨時(shí)支護、洞室襯砌或支護、灌漿及質(zhì)量檢查等。同時(shí)還需要進(jìn)行排水、照明、通風(fēng)、供水、動(dòng)力供電等輔助作業(yè),以保證隧洞施工的順利進(jìn)行。
上述各項工作,絕大部分是在地面以下,施工場(chǎng)地狹窄的情況下進(jìn)行的,施工干擾大,勞動(dòng)條件差,施工組織復雜,安全問(wèn)題突出。如果遇到不良的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,如大的斷層和破碎帶、大的溶洞和地下暗河、高壓含水層等,將嚴重影響施工進(jìn)度和安全。正確處理安全、質(zhì)量、進(jìn)度和經(jīng)濟的關(guān)系,采用有效的機械設備與新的施工技術(shù),加強安全措施,嚴密組織施工。
第一節 隧洞開(kāi)挖
一.開(kāi)挖方式
隧洞開(kāi)挖方式有全斷面開(kāi)挖法和導洞開(kāi)挖法兩種。開(kāi)挖方式的選擇主要取決于隧洞圍巖的類(lèi)別、斷面尺寸、施工機械化程度和施工水平、合理選擇開(kāi)挖方式對于加快施工進(jìn)度,節約投資,保證施工安全和施工質(zhì)量均有重要的意義。
。ㄒ唬┤珨嗝骈_(kāi)挖法
是在整個(gè)斷面上一次鉆爆開(kāi)挖成型。在隧洞斷面不大,圍巖穩定性好,不需要臨時(shí)支護或局部支護,又有完善的機械設備時(shí),可采用這種開(kāi)挖方式。全斷面開(kāi)挖上午凈空面積大,個(gè)工序相互干擾小,有利于機械化作業(yè),施工組織較簡(jiǎn)單、掘進(jìn)速度快。但這種方式受到機械設備、地質(zhì)條件和斷面尺寸的限制。全斷面開(kāi)挖又分為垂直掌子面掘進(jìn)和臺階掌子面掘進(jìn)兩種。
。ǘ⿲Ф撮_(kāi)挖法
導洞開(kāi)挖法就是先開(kāi)挖斷面的一部分,稱(chēng)為導洞,然后開(kāi)挖至整個(gè)設計斷面。這種開(kāi)挖方式,可利用導洞進(jìn)一步了解和掌握地質(zhì)情況,并在擴大開(kāi)挖時(shí)增大爆破臨空面,提高爆破效果。根據導洞與擴大部分的開(kāi)挖次序,有導洞專(zhuān)進(jìn)法和并進(jìn)法兩種。
根據導洞在橫斷面位置的不同有下導洞、上導洞、中導洞、雙導洞等;1.下導洞開(kāi)挖法,導洞布置在斷面的下部,又稱(chēng)漏斗棚架法;2.上導洞開(kāi)挖法,對稱(chēng)頂拱掘進(jìn)法,常用的“上導洞邊挖邊襯,先拱后墻襯砌法”。
二.導洞的形狀和尺寸
導洞一般采用上窄下寬的梯形斷面,這樣的斷面受力條件較好,也便于利用斷面底角,布置風(fēng)、水、電等管線(xiàn)。
三.炮孔布置和裝藥量計算
。ㄒ唬┡诳撞贾 布置在開(kāi)挖面上的炮孔,按其作用不同為掏槽孔、崩落孔和周邊孔等三種。
1.掏槽孔 布置在開(kāi)挖面中心部位,首先炮出一個(gè)小的槽穴,其作用是增加爆破臨空面,提高周?chē)诳椎谋菩Ч?
2.崩落孔 均勻布置在掏槽孔與周邊孔之間,爆破順序次于掏槽孔,其作用是爆落巖體。崩落孔通常與開(kāi)挖面垂直,要求孔底落在同一平面上,以保證掘進(jìn)后的開(kāi)挖面平整。
3.周邊孔 布置在開(kāi)挖面的四周,一般最后起爆(采用預裂爆破例外),其作用是控制開(kāi)挖輪廓線(xiàn)。
。ǘ┡诳讛的亢蜕疃 隧洞開(kāi)挖斷面上的炮孔總數N,常用下面經(jīng)驗公式估算,即N=k1*(f*S)^1/2式中k1--系數,一個(gè)臨空面用2.0;f--巖石的堅固系數;S--開(kāi)挖斷面面積,m^2.
。ㄈ┭b藥量 隧洞爆破中,炸藥用量多少直接影響開(kāi)挖斷面的輪廓、掘進(jìn)速度、圍巖穩定和爆破安全。此外,爆落石塊的大小還影響裝渣運輸。由于巖性質(zhì)和巖層的構造差別甚大,斷面大小、爆落塊度及炸藥性質(zhì)也不完全相同,因此裝藥輛必須經(jīng)過(guò)現場(chǎng)試驗確定。開(kāi)工前,可按下式估算 Q=K*S*L 式中Q--一次掘進(jìn)中的炸藥用量,kg;K--單位炸藥消耗量,kg/m^3;S--開(kāi)挖斷面面積;L--崩落孔炮孔深度,m。
四.鉆孔作業(yè)
鉆孔作用在掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間中占有很大的比重。鉆孔的機具有風(fēng)鉆和鉆孔臺車(chē)。
五.裝渣運輸作業(yè)
隧洞裝渣和出渣是一項很繁重的工作,約占循環(huán)時(shí)間的50~60%,也是影響掘進(jìn)速度的關(guān)鍵。包括裝渣和運輸兩項工作。
六.隧洞臨時(shí)支護
隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中,穩定性差的圍巖容易發(fā)生坍塌和個(gè)別石塊跌落,為了確保施工安全,必須對開(kāi)挖出來(lái)的空間進(jìn)行有效的支護。只有在圍巖穩定的情況下,才可以不加臨時(shí)支護。(分噴錨支護和構架支撐)
七.隧洞開(kāi)挖的輔助作業(yè)
隧洞開(kāi)挖的輔助作業(yè)有通風(fēng)、防塵、防有害氣體、供水、排水、供電、照明等。很明顯,這些輔助工作是改善洞內勞動(dòng)條件和工程順利進(jìn)行的必要保證。
八.隧洞開(kāi)挖循環(huán)作業(yè)
指在一定時(shí)間內,使開(kāi)挖面掘進(jìn)一定的深度(即循環(huán)進(jìn)尺)所完成的各項工作。
第二節 隧洞襯砌與灌漿
在現澆砼或鋼筋砼襯砌、砼預制塊或拱石襯砌、噴錨支護等。
一.隧洞襯砌
現澆襯砌的施工程序與一般水工基本相同,也需要分縫(段)、分塊、立模、扎筋、砼運輸入倉、振搗密實(shí)。
二.隧洞灌漿
隧洞灌漿有回填灌漿和固結灌漿兩種。
第三節 隧洞噴錨支護
是采用噴射砼、鋼筋錨桿、鋼筋網(wǎng)對洞室圍巖進(jìn)行單獨或聯(lián)合支護的統稱(chēng)。
鋼筋砂漿錨桿,可在鉆孔內先注入砂漿后插入錨桿,或先插錨桿后注入砂漿,待砂漿凝結硬化后即形成鋼筋砂漿錨桿。
噴射砼水泥用量較大,而且又摻有速凝劑,所以凝結硬化快,必須加強養護。一般在噴射砼后1~2小時(shí)即開(kāi)始灑水養護,灑水次數一保持砼有足夠的濕潤狀態(tài)為宜,養護時(shí)間不小于7~14天。
實(shí)踐篇
云鵬電站引水隧洞開(kāi)挖及支護。
云鵬電站引水隧洞巖性為長(cháng)石石英砂巖與灰質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層,進(jìn)口段巖體完整性較差~很差,其余較好。在地下水位以下,統籌安排化整為零,以新奧法為依據,噴錨支護按期完成任務(wù)。
就云鵬電站引水隧洞最樂(lè )觀(guān)的安排是采用隧洞掘進(jìn)機。其原因為:①在條件適合情況下,掘進(jìn)速度快,本電站引水隧洞沿線(xiàn)地表坡度30~40°,有零星基巖出露,大部分坡表被第四系覆蓋,厚度約5m,被5#沖溝口切割,但深度不大,除進(jìn)、出口段外,隧洞埋深多在15~45m間。
引水隧洞沿線(xiàn)穿過(guò)三疊系上統鳥(niǎo)格組上段T3地層,巖性為長(cháng)石石英砂巖與灰質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層,薄~中厚層狀結構巖層產(chǎn)狀N60°~70°W,SW∠70~80°,以弱、微風(fēng)化巖石為主。沿線(xiàn)穿過(guò)1條Ⅱ級結構面(F13),3條Ⅲ級結構面(F14、F15、F16),此外層間擠壓面較為發(fā)育。
隧洞進(jìn)水口段,地形相對較為平緩,表面坡積層2~4m,全風(fēng)化底界埋深34.24m,強風(fēng)化底界埋深60.4m,弱風(fēng)化底界埋深80.14m,全、強風(fēng)化層較厚。進(jìn)水口最大開(kāi)挖深度約40m,基礎地基為強風(fēng)化巖體,該地段巖層陡傾角向坡外,且強風(fēng)化巖體結構面松弛,節理連通性好,抗剪強度較底,洞臉邊坡穩定條件差,需加強支護處理,除引水隧洞進(jìn)、出口段巖體完整性較差~很差,其余洞段巖體完整性一般較好。所有洞段均在地下水位以下。
采用掘進(jìn)機開(kāi)挖隧洞的速度可比鉆爆法快50%以上。
、陂_(kāi)挖洞壁光滑,糙率低,其曼寧糙率系數約在0.0154~0.016之間,更相當于鉆爆法不加襯砌洞室糙率系數的一半左右。因此水頭損失也比鉆爆法所需斷面的70%左右。
、蹨p少支護及襯砌工程量。洞型多為光滑圓形,有利于圍巖穩定,對圍巖的破壞遠小于鉆爆法。
、芫蜻M(jìn)機采用電力驅動(dòng),無(wú)爆破后的煙塵廢氣,而且多數可用電瓶車(chē)牽引出渣,無(wú)內燃機廢氣。一般單頭掘進(jìn)可達10~12km,節省施工支洞及進(jìn)路,縮短了工期。
、輰鷰r及地面建筑物施工較小,不產(chǎn)生爆破需動(dòng),對多洞近距離開(kāi)挖有利。本電站三條隧洞間距僅11m左右。
此起彼伏,盡管掘進(jìn)機是代表最先進(jìn)的生產(chǎn)力,但對于現實(shí)及特殊地區、將出現如下缺點(diǎn):①設備比較復雜,價(jià)格較貴,安裝費時(shí),對于洞長(cháng)較短時(shí),采用掘進(jìn)機并不經(jīng)濟。當洞徑為3~4m時(shí),使用掘進(jìn)機的洞長(cháng)不宜短于2~3km;洞徑若為4~7m,則不宜短于4~5km。而本電站最長(cháng)引水隨洞為272.332m,開(kāi)挖洞徑6~7m;②采用掘進(jìn)機要求較大的曲率半徑,因為整套掘進(jìn)機機身長(cháng)度較大,一般達16~20m,加之機后聯(lián)接的輔助設備限制了轉彎半徑不能小于150~450m;③采用掘進(jìn)機施工,洞徑變化不能太大,掘進(jìn)機直徑可由1.2m到12m,對于一定的掘進(jìn)機設備,其洞徑變化不能大于+-10%;④巖石條件合適時(shí)才能發(fā)揮掘進(jìn)機的效能。實(shí)踐證明,堅硬多節理的巖體對掘進(jìn)機工作不利,速度減慢,刀具磨損嚴重。在這方面,本工程滿(mǎn)足要求;⑤運輸及維修工作較復雜,其設備大、長(cháng)、重,對運輸及維修有特殊要求;⑥初期設備投資大,國外開(kāi)挖洞徑為2.4m隧洞,掘進(jìn)機施工費用為鉆爆法的88%,但設備費為鉆爆法的3~4倍左右。
據本工程地形、不能滿(mǎn)足要求。因此,本工程放棄了掘進(jìn)機,而采用鉆爆法。
第一章 鉆爆開(kāi)挖
通過(guò)鉆孔、裝藥、引爆炸藥而破碎巖土介質(zhì)的地下隧洞的開(kāi)挖,稱(chēng)鉆爆法。
地下隧洞鉆爆開(kāi)挖施工前一般須作好以下工作:1.詳細了解、地質(zhì)情況,作出洞線(xiàn)方向巖體質(zhì)量評價(jià)及等級劃分,掌握洞線(xiàn)方向巖體結構產(chǎn)狀,如斷層節理、破碎帶等地質(zhì)缺陷的性質(zhì);2.據鑿巖機械、爆破器材性能條件選擇開(kāi)挖方法;3.開(kāi)挖斷面上(工程界稱(chēng)掌子面)的鉆孔布置,包括孔數、深度、方位,不同類(lèi)型鉆孔參數的設計;4.裝藥量、裝藥結構的設計。
本電站引水隧洞分上平段、下平段、中間斜井段,其鉆爆開(kāi)挖方法亦有不同。
一.平洞段開(kāi)挖
其開(kāi)挖方法的選定,主要是依據地質(zhì)條件,斷面大小,施工機械的作業(yè)高度和范圍。據本工程實(shí)際情況采用全斷面開(kāi)挖法,就是在整個(gè)設計斷面上一次鉆爆實(shí)現一個(gè)進(jìn)尺的開(kāi)挖方法。特點(diǎn)是施工凈空大,可布置大型高效施工機械,便于機械化施工,施工組織比較簡(jiǎn)單。對于一個(gè)進(jìn)尺深度的巖體爆破而言,炸藥用量多于分部開(kāi)挖的用量,因此爆破震動(dòng)的相對也較大,但完成一個(gè)進(jìn)尺深度的開(kāi)挖需要多次鉆爆,對圍巖的擾動(dòng)次數增多。
全斷面開(kāi)挖之后,如支護不及時(shí),則圍巖變位往往較大,因此對中軟質(zhì)且裂隙發(fā)育的巖體的圍巖穩定不利;若能采取合理的技術(shù)措施,嚴格遵循開(kāi)挖與支護協(xié)調進(jìn)行,在中軟質(zhì)巖體中進(jìn)行較大斷面的全斷面開(kāi)挖,也是可行的。
全斷面開(kāi)挖對洞軸線(xiàn)方向巖體性狀的預見(jiàn)性較差,這就要求事先做好地質(zhì)勘測工作。
二.斜井開(kāi)挖
斜井的開(kāi)挖一般分為兩類(lèi):正挖法(即自上而下開(kāi)挖法)和反挖法(即自下而上開(kāi)挖法)
第二章 支護
我們進(jìn)行開(kāi)挖破壞了巖體,使圍巖的應力集中。唯一的辦法用更強的強度、穩定性、剛度的材料去抗消這種應力,使它達到新的平衡。
事實(shí)證明,除了圍巖的表層支護,還需要深入巖體(內部)如:錨桿、灌漿等。
隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中,穩定性較差的圍巖容易發(fā)生坍塌和個(gè)別石塊跌落,為了確保施工安全,必須對開(kāi)挖出來(lái)的空間進(jìn)行有效的臨時(shí)支護。只有在圍巖穩定的情況下,才可以不加臨時(shí)支護。
臨時(shí)支護可分為噴錨支護和構架支撐兩類(lèi)。出特殊情況外,應優(yōu)先選用噴錨支護。本工程用的是鋼支撐,鋼支撐適用于破碎而不穩定的巖層,它能承受很大的山巖壓力、耐久性好、所占空間小。鋼支撐可以多次,也可以留住永久性襯砌中不再撤除。(本工程采用后者)
第三章
物質(zhì)世界是靈活多變的東西,隧洞的開(kāi)挖與支護同樣如此。不斷的探索和尋找新的、安全、經(jīng)濟、快捷的施工方案是我們共同的希望。
立志篇
昨天,我也許在世界取得了一點(diǎn)薄績(jì),但從今天開(kāi)始一切從零開(kāi)始。時(shí)間在前進(jìn),思維方式也應該前進(jìn)。我們每個(gè)人就是一個(gè)局域網(wǎng),我們共同的目標是Internet。
忘記昨天,把握今天,開(kāi)創(chuàng )未來(lái)。努力實(shí)現理論邏輯向實(shí)踐邏輯過(guò)渡,不斷的提升自己的經(jīng)驗值。
成功是我唯一追求的目標,在沒(méi)有成功之前我決不退縮。盡管前面有許多黑色,但我相信黎明就在前面。
欲于意志作為指南針,以務(wù)實(shí)的鐵器為信念,明天一定是黎明(意志——生命的永恒動(dòng)力)。
資料
1.武漢水利電力大學(xué) 楊康寧主編.水利水電工程施工技術(shù)第二版.北京:水利水電出版社,1997.6
2.成都水力發(fā)電學(xué)校 廖德全主編.水利工程施工第三版.北京:中國水利水電出版社,1996.5
3.天津大學(xué) 祁慶和主編.水工建筑物第三版.北京:中國水利水電出版社,1997.5
4.徐招才 劉申合邊編.水電站第一版.北京:中國水利水電出版社,1994.10
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