水利水电工程土石方施工探究

　　摘要：作为我国的基础建设项目，水利水电建设对人们的生活和地区经济的发展，而作为水利水电工程施工的重要组成部分，土石方施工的直接影响着整个工程的质量。加上水利水电工程建设的环境变化大、地质条件复杂等因素，使得施工的难度加大。本文介绍水利水电工程中常用的土石方施工技术，并对水利水电工程中土石方施工技术的创新进行了分析。
　　关键词：水利水电工程；土石方；施工技术
　　引言
　　随着我国经济的不断发展，地区用电需求量不断上升推动了我国水利水电工程的建设和发展。水利水电工程的建设，对于提供生产生活用水、调整地表水和地下水以及抗洪减灾都有深刻的意义，近年来我各地区建设水利工程取得了较好的成效，水利水电工程中土石方技术的应用极大地提高了工程的质量，促进了水利水电建设的发展，因此，对水利水电工程中土石方施工技术进行探讨，能够有效的促进土石方施工技术的发展和应用。
　　1水利水电工程中常用的土石方施工技术
　　1.1土石方平衡的控制
　　大型水利水电工程规模较大，为了确保土石方施工的安全和水利水电工程的质量，可利用方格网法和断面法来确保土方开挖时土石方填挖的平衡性，同时充分考虑测量数据及计算精度、开挖区土层孔隙比变化、回填压实度、回填区地基沉降和岩石松散系数等因素对土方平衡的影响。
　　1.2对保护层爆破的控制
　　对水利水电工程施工中建（构）筑物岩石基础开挖应优先采用预留保护层的开挖方法，并布设预裂孔，爆破钻孔不应钻入预留的保护层内，并由现场爆破试验确定岩体保护层厚度，开挖时对爆破进行有效的控制，能够在保障施工进度的同时提高工程建设的质量。岩石基础开挖采用水平预裂爆破+水平孔台阶爆破法、水平预裂爆破+上部竖直浅孔台阶爆破法、岩石较软或较坚硬选用水平光面爆破+水平孔台阶爆破法、孔底加柔性或复合垫层的台阶爆破法，布置在同一控制面上的预裂孔，宜用导爆索网路同时起爆，预裂爆破孔与相邻主爆破孔或缓冲爆破孔起爆时差应不小于75ms，并控制单段爆破药量、一次爆破总装药量和起爆排数。
　　1.3高、陡边坡施工
　　水利水电工程电站大坝施工中地形坡度陡峻，地质及水文条件复杂的高、陡边坡较为常见，大坝坝址上下游高、陡边坡施工过程中边坡的安全稳定尤为重要，为确保边坡开挖稳定性及开挖的质量，开挖施工多采取＂挖、排、锚、挡＂等综合措施同时施工。＂挖＂为挖除不稳定的堆积体（如架空的大粒径孤石等）、剪切裂隙发育岩体和卸荷岩层等。开挖前，选择地势较为平缓的部位或结合设计的马道高程设置公路，并在公路沿线形成拦渣墙与集渣平台。＂排＂主要是排出山体内的潜水。在滑坡形成和发育中，地下水是重要的促进因素，由于滑坡富水、排泄不畅，在地下水的作用和动态变化的情况下，会引起山体原有的应力状态及机械性质的破坏，从而导致山体移动。因此，在坡面利用斜孔排水法或在山坡内设置排水洞来排掉山体内的水，减低地下水水压，是治理滑坡的重要技术手段之一。＂锚、挡＂主要是以阻止边坡局部变形和边坡变形、截断山体滑移面，阻止边坡变形的目的。在开挖边坡上设置锚索、喷射混凝土（素喷与网喷）、锚杆、SNS柔性防护网、网格梁、混凝土锚拉板、钢筋混凝土抗滑桩和挡墙等措施，在进行边坡开挖时，支护紧跟开挖进行。
　　1.4机械设备的合理选配
　　在水利水电工程建设中，土石方工程量大，施工强度高，随着科学技术的发展，新技术、新结构和新工艺已广泛应用于施工机械设备中，大大提高了机械设备的生产效率、工作精度和施工质量。机械设备选型是进行土石方工程施工的重要环节之一，不仅关系到机械能否合理利用发挥其最大效能，而且直接关系到土石方工程的施工成本，施工工期和质量。因此，对于土石方工程施工机械的选择必须进行全面系统的分析比较，实现优化选择，以达到经济合理的目的[1]。土石方工程施工的运离、土壤等级、气候条件、工程量是机械设备选型的重要指标。在进行土石方施工机械选择时，要严格按照土石方机械的使用范围选择，所选的土石方施工机械的性能一定要与作业工况、作业内容相适应[2]。机械设备的选型首先要进行分析比较，多机、多工序作业时，应以主要的施工机械的作业能力为选择基准，并保证施工机械相互间的配合配套协调，选择优质、高效、安全、经济合理（性能好能充分发挥其生产效率；操作过程中要确保人、机的安全可靠；机械间组配运行本低），其性能和参数应与施工条件、施工方案和工艺流程相适应，并充分了解机械的通用性和专用性、型号、功率、油耗量、生产效率、维修和保养、节能环保等。
　　1.5土石方施工爆破技术
　　近年来随着起爆器材和炸药技术的不断发展，土石方施工的机械化水平有了很大的提高，传统的手风钻爆破技术很难适应社会发展的需求，潜孔钻爆破技术逐渐在水利水电工程中得到广泛的应用。随着科学技术水平的不断提高，此种爆破技术逐渐得到发展和完善，在提升爆破速度的同时，增大了钻孔的直径；同时，水利水电工程中，各类新型设备例如反井钻机和液压钻机的应用，极大的提高了钻孔的精确度和效率。当前，我国水利水电工程建设中，施工技术得到进一步的发展，新型二氧化碳爆破设备利用液态二氧化碳经过4ms加热到800~1000 ，由液态二氧化碳气化膨胀600倍的气状二氧化碳，产生300MPA以上的膨胀力，瞬间释放高压气体断裂和松动土石方，解决了炸药爆破开采预裂中破坏性大、危险性高、灰尘大等缺点，为土石方爆破和松动提供了良好的技术保障。
　　1.6土石坝施工技术
　　土石坝施工在水利水电工程中较为常见，也是应用较广的坝型，随着土石坝坝型数量的增加，加上近年来我国各类新型施工设备的出现，使得我国土石坝施工技术得到了较快的发展；同时心墙土石坝、混凝土面板以及沥青混凝土面板堆石坝的工期和造价相对较低，逐渐得到重视。在影响土石坝质量的众多因素中，土石坝坝基与岸坡处理直接影响土石坝的安全，一旦发生事故较难补救，因此，对于坝基和岸坡表层的粉土细砂、淤泥、腐植土、泥炭、风化岩石、坡积物、残积物、滑坡体等必须按要求处理。防渗体部位的坝基、岸坡岩面开挖应使开挖面基本上平顺，高坝防渗体坝基和岸坡的岩面不应向河流下游方向倾斜过陡，开挖时优先选用预裂爆破法，在接近设计岩面线尽量避免爆破，使用机具配合人工挖除或采用小浅孔小炮爆破。坝体填筑质量不良、坝体产生裂缝等也是影响土石坝质量和造成安全隐患的重要因素，坝体填筑过程中重点控制填筑坝料的质量、铺土厚度和碾压参数、防渗压实土体每层铺土前表面刨毛与洒水湿润情况、坝体与坝基岸坡及刚性建筑物的结合，纵横向接缝的处理与结合，对可能影响坝体填筑质量的因素做好相应的质量控制与检验是土石坝施工质量管理的重要内容，也是提高坝体填筑质量的必要措施。
　　1.7地下工程施工技术
　　灌溉、防洪泄洪是水利水电工程的重要任务，因此水利水电工程对水源的调节是其必备的功能。在水利水电工程中，调节水源的重要工程为地下洞室群，因此，水利水电土石方地下施工技术的发展对确保地下洞室质量具有重要意义。在不断的工程建设实践中，工程人员实现了对地下工程施工技术的改造和发展，技术的不断完善，能够很好的适应各类工程的不同要求，在技术传承和发展的同时，促进了我国水利水电工施工技术经验的积累。对地下洞室的开挖质量与施工安全的控制尤为重要，洞室开挖应根据围岩的稳定状况和工期要求研究开挖方式并选定采用开挖支护与衬砌交叉或平行作业；软岩和极软岩洞段开挖应严格控制开挖进尺软岩洞段开挖进尺不宜超过1.5m、极软岩洞段开挖进尺不宜超过1.5m、不良地质条件洞段应采用短进尺和分部开挖方式施工，每部位开挖后根据围岩条件、洞室断面型式、断面尺寸、开挖方法、围岩自稳时间等因素，确定以锚杆、喷射混凝土为主的支护方案立即进行临时支护。
　　2水利水电工程土石方施工技术创新
　　就我国目前土石方施工的技术现状来说，还有很大的发展空间，随着近年来科学技术水平和水利水电工程建设的不断发展，对土石方施工技术的发展带来了新的机遇和挑战，为了更好的适应水利水电建设发展的新趋势，笔者认为土石方施工技术应当不断加强创新，实现可持续发展，主要发展方向为：
　　2.1土方建设材料的创新
　　随着近年来科学技术水平的不断提高，对新物质的需求不断增加，新物质研究的重要性日益突出。相对于传统的膨胀锚栓，化学锚栓在水利水电工程中的应用具有明显的优势，其利用的范围和空间较为广泛，因此，应当加强对水利水电工程应用材料的研究和创新。
　　2.2土壤加固技术创新
　　现有的土壤加固技术主要有高分子土壤加固、电化学土壤加固以及硅化土壤加固，依旧存在较大的发展空间，加强对突然加固方式的研发和创新，利用更多的化学方式进行土壤加固[3]。例如，利用各物质之间的化学反应形成的凝胶物质对土壤颗粒表面进行活化，从而加强土层的荷载强度和连接力度，使得土石方工程的稳性得以提升。
　　2.3土方开挖技术创新
　　结合水利水电工程的土石方施工技术，通过不断的实践，根据该工程的地质条件、地形地貌、交通设施等进行施工方案的确定和优化，根据不同的环境变化，灵活制定开挖的方案，同时加强对开挖方式的创新，在实践中不断总结和实践，加强基土结构的稳定性。
　　3结语
　　综上所述，水利水电工程的建设，对社会经济的发展和人们的日常生活都具有重要的意义，随着社会经济发展和生活水平的提高，对我国水利水电工程建设的质量提出了更高的要求。因此，加强对水利水电工程土石方施工技术的应用以及创新，在推动水利水电工程建设发展的同时，有利于我国社会经济的可持续发展。
　　参考文献
　　[1]鲁冬林，丛伟，等.土石方机械的施工选择[J].建筑机械，2007（5）：74.
　　[2]王泽民.土石方工程施工机械的合理选择[J].河北水利与南水北调，2011（16）：71~72.
　　[3]李靖.论水利水电工程土石方施工技术的发展[J].广东科技，2014（20）.
　　作者:齐双双廖申超单位:中国水利水电第十六工程局有限公司