水利工程土石方施工技術(shù)探討

呂萬(wàn)華

（綿陽(yáng)佳成建設(shè)有限公司 四川綿陽(yáng) 621000）

水利工程土石方施工技術(shù)探討

呂萬(wàn)華

（綿陽(yáng)佳成建設(shè)有限公司 四川綿陽(yáng) 621000）

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)主義事業(yè)的快速穩(wěn)步發(fā)展，我國(guó)的水利工程的土石方施工技術(shù)得到了不斷的完善。水利工程建設(shè)是一項(xiàng)較為基礎(chǔ)的工程，它能給我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大的便利。本文旨在通過(guò)對(duì)水利工程中土石方施工技術(shù)進(jìn)行探討，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，希望能在一定的程度上，為未來(lái)的水利工程建設(shè)提供一定的借鑒作用。

水利工程；土石方施工；施工技術(shù)

在水利工程的施工過(guò)程中土石方施工技術(shù)具有十分重要的地位，如果該施工技術(shù)得不到發(fā)展，那么，眾多在水利工程中的施工項(xiàng)目將無(wú)法順利的進(jìn)行。在近十幾年我國(guó)水利工程項(xiàng)目的發(fā)展進(jìn)程中，對(duì)于該如何解決此類問(wèn)題已經(jīng)逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，為此我國(guó)在水利水電土石方施工方面，逐步加強(qiáng)了對(duì)施工規(guī)模、機(jī)械化水平、強(qiáng)度以及爆破技術(shù)的改進(jìn)與完善，力圖使我國(guó)的水利工程土石方施工技術(shù)水平不斷提升，以應(yīng)對(duì)未來(lái)發(fā)展的發(fā)展與挑戰(zhàn)。

1 水利工程中土石方工程技術(shù)概述

1.1 土石方工程技術(shù)定義

土石方工程技術(shù)是水利工程中最為重要的一項(xiàng)技術(shù)。土石方工程施工技術(shù)是指在水利工程實(shí)施中，合理的為其安排施工計(jì)劃，在多雨季節(jié)要避免實(shí)行，還應(yīng)該減少過(guò)多的占用可用耕地，同時(shí)合理的為土石方做出調(diào)配。[1]只有在這樣的安排下，水利工程才能更好地為自然界的諸多水資源進(jìn)行控制和調(diào)配，為人民造福。在水利工程中的土石方工程施工技術(shù)主要包括：土石方爆破技術(shù)，土石方挖掘技術(shù)，土石方固坡技術(shù)以及地下洞室工程施工技術(shù)等。

1.2 土石方工程施工特點(diǎn)

我們都知道，水利工程極為龐大，往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和物資來(lái)進(jìn)行建造。例如：著名的三峽工程，歷時(shí)十多年，斥資高達(dá)900多億元才建造完工。而作為水利工程中的重要組成部分——土石方工程施工也具備施工時(shí)間長(zhǎng)、耗費(fèi)資源量大等特點(diǎn)。另外，土石方工程施工也具備工程面涉及較廣的特點(diǎn)。而且因?yàn)橥潦焦こ淘谶M(jìn)行施工時(shí)與地形地貌等地質(zhì)因素相關(guān)，因此在施工條件上，也表現(xiàn)出難度系數(shù)大和復(fù)雜多變的現(xiàn)象。

2 土石方工程施工技術(shù)

2.1 土石方爆破技術(shù)

對(duì)于爆破技術(shù)而言，影響其發(fā)展的有兩點(diǎn)：①炸藥；②起爆器。[2]而為了加快其發(fā)展步伐，還需要相關(guān)的能對(duì)其起到輔助作用的機(jī)械設(shè)備，這樣才可以順利完成工程，達(dá)到理想的施工效果。基于這些前提條件，在施工建設(shè)中運(yùn)用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，對(duì)爆破技術(shù)的發(fā)展是極為有利的。在完成工程的爆破后，我們還需要進(jìn)行一項(xiàng)挖掘工作，潛孔鉆由此因運(yùn)而生。在以前的施工中由于我們都慣常使用手風(fēng)鉆，它往往費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，達(dá)到的效果又不理想。這樣隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手風(fēng)鉆已經(jīng)由潛孔鉆代替，它在一定程度上強(qiáng)化了風(fēng)壓，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，不僅擴(kuò)大了鉆孔直徑，還提升了施工效率，進(jìn)一步展現(xiàn)了革新技術(shù)的重要。另外，在施工過(guò)程中，施工單位通過(guò)引進(jìn)世界先進(jìn)的技術(shù)，促使鉆孔技術(shù)的準(zhǔn)確度更高。通常在水利工程中所應(yīng)用的鉆孔機(jī)械主要有兩種：①多臂鉆機(jī)；②反井鉆機(jī)，它們作為重要的土石方工程的施工設(shè)備，標(biāo)志著新技術(shù)的誕生。

2.2 土石方挖掘技術(shù)

在對(duì)土石方進(jìn)行挖掘的過(guò)程中，主要需要的設(shè)備是鑿巖機(jī)和爆破器材，運(yùn)用這兩種設(shè)備，可以有效的使土石方施工效率得到提高，并且效果比較理想。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，我國(guó)水利工程施工通過(guò)施工設(shè)備和技術(shù)的轉(zhuǎn)變，在土石方的開挖量上已經(jīng)有上億立方米了，這些成績(jī)的得來(lái)主要在于土石方的施工技術(shù)得到了發(fā)展。

另外，在水利工程的建設(shè)過(guò)程中，要保證土石方的開挖在準(zhǔn)確性、精準(zhǔn)性上過(guò)關(guān)，施工單位會(huì)擇優(yōu)選取那些高度邊坡的開挖方案，這種方案可以有效管控開挖精準(zhǔn)度，確保土石方的穩(wěn)定性，也能夠?qū)Ρ萍夹g(shù)進(jìn)行控制，有效提高爆破的準(zhǔn)確率。并且相比傳統(tǒng)的開挖技術(shù)而言，現(xiàn)代的開挖技術(shù)因?yàn)槲{了新工藝和新技術(shù)，在小梯段爆破和光面預(yù)裂等方面均具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠在極大程度上降低工程建設(shè)的周期，節(jié)約工程所需的建設(shè)成本，還能通過(guò)提供相應(yīng)的技術(shù)保障開挖的質(zhì)量，確保水利工程能夠在總體質(zhì)量方面符合建設(shè)的需求。[3]

2.3 土石方固坡技術(shù)

2.3.1 混凝土抗滑結(jié)構(gòu)

在水利工程的建設(shè)中，滑坡危險(xiǎn)容易出現(xiàn)，剛好抗滑樁能很好的解決這個(gè)問(wèn)題，尤其是應(yīng)對(duì)滑動(dòng)面角度較小的滑坡，使用抗滑樁的效果將更好。能在滑坡工程中擔(dān)抗滑樁作用的是沉井，它可以如擋土墻一樣的擋住滑坡。影響滑坡體局部受力情況的混凝土結(jié)構(gòu)的擋墻，可以防止滑坡產(chǎn)生變形。另外，在質(zhì)地和性能上，混凝土抗滑結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此在防滑坡的工程中經(jīng)常使用。

2.3.2 錨固技術(shù)

在土石方的施工中預(yù)應(yīng)力錨索也經(jīng)常的被使用。使用它不僅可以快速且靈活的完成操作，并且在承載力和受力等方面它都沒(méi)有問(wèn)題。更重要的是，它對(duì)巖體結(jié)構(gòu)不會(huì)造成破壞。

2.4 地下洞室

水利工程要想充分發(fā)揮其能效，確保地下洞室施工質(zhì)量非常關(guān)鍵。所以，施工人員必須進(jìn)行傳統(tǒng)施工模式的創(chuàng)新和發(fā)展，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的施工技術(shù)和手段，從而確保地下洞室的施工水平得到提高，其整體的施工質(zhì)量也能獲得有力的技術(shù)支撐。另外，伴隨著對(duì)我國(guó)水利工程需求的提升，地下洞室的施工難度系數(shù)也在增加，而土石方技術(shù)方案中的錨桿支護(hù)，不僅耗費(fèi)的施工成本較低，需要的技術(shù)要求較小，還能極大的提升地下洞室的穩(wěn)定性，保障水利工程的整體質(zhì)量，因而在地下洞室的施工中常常被使用。[4]錨桿支護(hù)見(jiàn)圖1。

圖1 地下洞室的錨桿支護(hù)

3 水利工程應(yīng)用土石方施工技術(shù)實(shí)例分析

某水利工程的拱壩主要以混凝土為材料，設(shè)計(jì)方案預(yù)算該工程的建設(shè)周期為10個(gè)月，應(yīng)用土石方施工技術(shù)進(jìn)行挖掘作業(yè)，總挖掘量大約是3900萬(wàn)/m3，混凝土澆筑的總量為1380萬(wàn)/m3。工程建設(shè)主要選取的系統(tǒng)有兩種：①人工砂石料系統(tǒng)；②混凝土系統(tǒng)，在這之外，還有石料場(chǎng)兩個(gè)、中轉(zhuǎn)場(chǎng)3個(gè)和棄渣場(chǎng)6個(gè)，在實(shí)際的施工過(guò)程中，對(duì)土石方工程展開有效合理的調(diào)度與調(diào)配比較困難。

3.1 工程施工的準(zhǔn)備

施工單位要控制好工程建設(shè)和施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，對(duì)于工程實(shí)施土石方爆破技術(shù)作業(yè)時(shí)，在確定爆技術(shù)的方案時(shí)，施工人員應(yīng)主要選擇復(fù)式交叉起爆網(wǎng)絡(luò)，這種技術(shù)在穩(wěn)定性和可靠性方面比較有保障性；在開展挖掘作業(yè)的過(guò)程中，可選擇小梯段的爆破法，將柔軟性良好的墊層放置于孔底；在水利工程中對(duì)土石方技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，施工人員需要對(duì)其展開合理的計(jì)算與規(guī)劃，這不僅對(duì)土壩標(biāo)高需要進(jìn)行計(jì)算，還要能夠?qū)Φ叵露词业臉?gòu)建數(shù)量進(jìn)行預(yù)算；最后，還需對(duì)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行配備，從而保障工程的施工質(zhì)量和效率。

3.2 施工工序

3.2.1 爆破工序

施工單位在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，可選用非電起爆中的復(fù)水利式交叉網(wǎng)絡(luò)。由于該工程的預(yù)計(jì)爆破段數(shù)是261，炮孔的總數(shù)大約是2500個(gè)，在其起爆的過(guò)程中，會(huì)有一定的延期時(shí)間，延時(shí)總長(zhǎng)大約是7.9s，采用一次性起爆的方案，總藥量控制在大約36000t即可。在進(jìn)行拆除圍堰的過(guò)程中，需要以爆破的方式將混凝土防滲墻拆除，該墻體中所含有的灌漿鋼管厚度大約是80cm。該工程上橫和下橫的圍堰長(zhǎng)分別是612m、875m，施工單位對(duì)其進(jìn)行了劃分，分為278段，配備了9000t藥品，展開一次性爆除，延時(shí)總長(zhǎng)大約是9.3s。具體可見(jiàn)表1。

表1 爆破工序

3.2.2 挖掘工序

施工單位主要是利用現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備對(duì)該工程開展挖掘作業(yè)，除了運(yùn)用到鉆井機(jī)械設(shè)備、挖裝機(jī)械設(shè)備以及運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備外，還需要一系列輔助的機(jī)械設(shè)備。拱壩標(biāo)高是238m，開挖總量大約是900萬(wàn)/m3，建筑邊坡為325m。

3.2.3 施工工序

混凝土是土石壩的主要建筑材料，通過(guò)運(yùn)用混凝土面板的壘砌石壩能極大的節(jié)約工程的施工成本，此外，該技術(shù)對(duì)于地形、地質(zhì)條件方面的要求不高，機(jī)械化應(yīng)用的水平較低，能有效的減少工程的作業(yè)量，抗干擾性能良好，對(duì)于提高工程的施工效率有利。而滑膜技術(shù)則具有施工難度系數(shù)小、施工周期短以及成本低等特點(diǎn)，該技術(shù)能使工程的整體質(zhì)量獲得安全保障；該技術(shù)的應(yīng)用還能完善混凝土的配合比，有助于提升固坡的穩(wěn)定程度。

3.2.4 平衡工序

在調(diào)配方案方面施工單位應(yīng)該嚴(yán)格選擇，確保其可行性與合理性，從而保證土石方能實(shí)現(xiàn)平衡。在作業(yè)時(shí)，施工人員需要對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合的運(yùn)用，確保工程的施工效率水平和土石方需要處理的環(huán)節(jié)能融合充分。

3.2.5 地下洞室

針對(duì)該工程地質(zhì)松散性和軟弱度較大，所以，對(duì)地下洞室展開爆破時(shí)，施工單位選取了斷面爆破的方案，該方案能保證地下洞室穩(wěn)定性較好，對(duì)于實(shí)施隧洞的導(dǎo)流有利。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，施工單位還應(yīng)該裝置相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，確保工程能順利的進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

在土方施工中我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了較長(zhǎng)的時(shí)間的探索，并且也取得了一定的進(jìn)展，在該過(guò)程的發(fā)展中，需要不斷對(duì)土石方施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和完善，使其在土方工程的施工應(yīng)用中，得到長(zhǎng)足發(fā)展。而隨著時(shí)代的快速發(fā)展和科技水平的進(jìn)步，相信對(duì)于加快我國(guó)土方工程的發(fā)展規(guī)模、促進(jìn)水利工程的整體質(zhì)量的進(jìn)步和推動(dòng)水利工程行業(yè)的發(fā)展一定有所助益。

[1]梅錦煜，鄭桂斌.我國(guó)水利水電工程土石方施工技術(shù)綜述[J].水力發(fā)電，2003，04：63～66.

[2]程培松.淺析水利水電工程中土石方施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2014，07：183.

[3]胡斌寶.水利水電工程中土石方施工技術(shù)[J].江西建材，2012，05：104～105.

[4]趙所琦.水利工程中土石方施工技術(shù)的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技，2013，12：230.

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2016-7-29