關(guān)于東圳水庫建設(shè)施工技術(shù)思考

任永聰

(莆田市東圳水庫管理局，福建 莆田351137)

0 前 言

東圳水庫位于莆田市西北6 km處，是莆田市唯一的一座大型水庫，是莆田人民的“大水缸”和生命線工程。水庫于1958年6月動工興建，1960年4月竣工通水。是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電和城鎮(zhèn)工業(yè)與生活供水等綜合利用的多年調(diào)節(jié)大型水庫。壩址上游集雨面積321 km2，年平均 降 水 量 1 740 mm，總 庫 容 4.35 億m3，興 利 庫 容2.787 億m3。水庫正常蓄水位80.5 m，多年平均來水量3.13 億m3。在東圳水庫建設(shè)施工中，防洪標(biāo)準(zhǔn)為1 000 a一遇洪水設(shè)計(jì)、10 000 a一遇加20%洪水校核，在引入新技術(shù)的同時需要不斷強(qiáng)化、升級原有的施工技術(shù)，爭創(chuàng)一流質(zhì)量工程。

1 現(xiàn)代水利水電工程需要強(qiáng)化的施工技術(shù)

1.1 預(yù)應(yīng)力錨固的施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力巖錨和預(yù)應(yīng)力拉錨的統(tǒng)稱為預(yù)應(yīng)力錨固施工技術(shù)，它是基于預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)開發(fā)的一種錨固技術(shù)，其施工步驟一般為:造孔→編束→放束與錨固→張拉→防護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)預(yù)先計(jì)算設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力大小、錨固方向和深度，在建筑結(jié)構(gòu)變形之前對其施加主動預(yù)應(yīng)力，使其穩(wěn)定避免變形。另外預(yù)應(yīng)力技術(shù)還能夠通過結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行傳遞拉應(yīng)力，這是相對其他加固措施最突出的特點(diǎn)。

大噸位黏著式錨固段造孔的具體工序?yàn)? 鉆孔→測孔→擴(kuò)孔→固結(jié)灌漿→掃孔，每道工序必須按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。其造孔過程應(yīng)根據(jù)具體工程有各自的錨固段型式而定，不可盲目套用。

編束技術(shù)的要求: ①保證全束平順，且每根鋼絞絲或鋼絲均無相互交叉，防止在高應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生集中或剪斷; ②確保錨束鋼絞絲與鋼絲之間有一定空隙，保證砂漿能充填密室，從而使鋼絲充分被握裹和保護(hù); ③保證進(jìn)漿管道暢通，也可以預(yù)埋漿管和排氣管; ④保證錨束綁扎牢固，且在運(yùn)輸和吊裝過程中不散、不亂;⑤在放束入孔前，確保錨束無銹蝕。

1.2 大面積混凝土碾壓施工技術(shù)

1) 大面積混凝土碾壓技術(shù): 采用大型運(yùn)輸和振動碾壓機(jī)，將干硬的混凝土壓實(shí)，并采用大體積進(jìn)行分層碾壓，常用于大面積和大體積的混凝土結(jié)構(gòu)的工事。技術(shù)特點(diǎn): ①通過薄層分層鋪料施工; ②碾壓結(jié)構(gòu)表面承載力大; ③干硬混凝土拌合料坍落度為零; ④施工方法和土石壩填筑方法相似。在實(shí)際施工中，常用碾壓混凝土使施工速度快且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2) 采用新型建材，碾壓混凝土大致分為3 類型: ①高粉煤灰摻量型混凝土; ②貧碾壓混凝土; ③采用天然砂卵石與少量水泥拌制型碾壓混凝土。碾壓混凝土的原材料主要有水、水泥、砂石骨料及一些外添加劑等，原材料配合比和平常混凝土大不一樣，相比之下碾壓混凝土有五點(diǎn)區(qū)別: ①拌合的水泥漿量少;②由于碾壓機(jī)械能量和施工方法的制約，骨料半徑不可過大，需要過篩;③拌合砂量多; ④粉煤灰摻量較多;⑤拌合物要求稠度高，但范圍不大。在實(shí)際應(yīng)用中，對碾壓混凝土配合比有具體要求。該拌合物粘稠度很高，填充灌漿時需要碾壓振動。在整個施工過程中不允許出現(xiàn)明顯的材料離析現(xiàn)象，拌合物VC 值應(yīng)控制在相應(yīng)的要求范圍內(nèi)，確保碾壓施工的正常進(jìn)行。

3) 大面積碾壓混凝土碾壓施主要包括分層攤鋪、碾壓施工。碾壓層之間是受力最薄弱的地方，層間黏結(jié)不良對整個工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性具有不利影響。在用垂直水平縫鉆取的芯樣兩端黏結(jié)鋼拉板，然后進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn)，最終測得水平施工縫的黏結(jié)強(qiáng)度，即反映了水平縫兩側(cè)黏結(jié)強(qiáng)度

1.3 施工導(dǎo)流及圍堰的技術(shù)

在水庫建設(shè)施工尤其是修建閘壩工程中，施工導(dǎo)流是關(guān)鍵的工程措施，即全面部署控制河床水流，提供空間供水利工程的施工，其方案的選定不但影響到整個工程造價、質(zhì)量、工期和安全度汛等方便問題，還關(guān)系到發(fā)電、灌溉、防洪、航運(yùn)和供水等相應(yīng)部門的利益。因此要事先完成周密的設(shè)計(jì)。在水域上施工，必須修筑圍堰來解決施工導(dǎo)流問題。在導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)中，必須考慮的因素包括地勢、地形、降雨、氣候、和汛期等。通常河流每年都一個洪枯期，因此利用好洪枯期的周期性變化自然因素可以降低工事難度，降低造價、縮短工期。結(jié)合地形等自然條件，最經(jīng)濟(jì)合算的是采用分期圍堰導(dǎo)流方案。

所有水利工程施工均必需修筑圍堰，有的只占一部分河床，而有的直接截?cái)嗾麄€河床。大型水利工程所需的圍堰平面布置一般需要經(jīng)過模型試驗(yàn)來驗(yàn)證。修建圍堰會使原河流的截面減小，由于流量不便，從而加大了流速，堰體必將承受巨大的水流沖擊力，因此圍堰結(jié)構(gòu)施工要求高。

1.4 混凝土板面堆石壩

目前混凝土板面堆石壩的施工方案和技術(shù)已經(jīng)很成熟，東圳水庫分樞紐工程和渠道工程兩大部分，樞紐工程由大壩、輸水涵洞、溢洪道等三大建筑物組成。大壩為黏土心墻土石混合壩，壩長367 m，頂寬8.34 m，壩高58.6 m。其面板分一、二期面板，面板是無軌滑板模進(jìn)行分塊澆筑而成。經(jīng)過一年擋水期，若面板無裂痕，說明擋水效果極佳。

2 新技術(shù)在現(xiàn)代水利水電工程的應(yīng)用

2.1 GPS 技術(shù)的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)( Global Position System，GPS) 是利用衛(wèi)星進(jìn)行通過無線電波對無線接收機(jī)定位的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS 定位測量技術(shù)因其具有高效率、高速度、高精度、操作便捷、適用領(lǐng)域廣等諸多顯著的優(yōu)勢而為水利工程測量帶來了徹底性變革，為水利工程施工提供了全新的技術(shù)手段，并逐漸取代了常規(guī)測量定位技術(shù)。GPS 定位測量已經(jīng)從靜態(tài)發(fā)展至動態(tài)，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從地面擴(kuò)展至空中、水下和地下等。

2.2 GIS 技術(shù)與數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

隨著信息時代里信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程測量數(shù)據(jù)的采集和處理等工作已逐步自動化和智能化。就目前而言，通過建立相應(yīng)的地理信息系統(tǒng)( Geographic Information System，GIS) 和數(shù)據(jù)庫，有序地儲存大量的工程測量信息和數(shù)據(jù)，進(jìn)而建立三維地形模型，用于搜索、分析、研究，以實(shí)現(xiàn)智能化管理和信息化施工，最大程度提升測量數(shù)據(jù)的利用率。當(dāng)GIS 技術(shù)應(yīng)用于水利工程建設(shè)時，通過三維全景虛擬顯示出總的施工組織藍(lán)圖，直接反應(yīng)工程施工過程的時、空關(guān)系，同時能夠可視化查詢、計(jì)算、分析和調(diào)用各種信息，實(shí)現(xiàn)動態(tài)仿真模擬水利工程施工整個過程。

2.3 AutoCAD 技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)( Computer Aid Design，CAD) 是山歌世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一門新興科技型應(yīng)用軟件，如今已得到廣泛的普及應(yīng)用。CAD 在水利水電工程中的應(yīng)用使工程技術(shù)人員工作效率得到大幅度提升。水利水電工程設(shè)計(jì)和施工中不乏復(fù)雜的計(jì)算，尤其對于計(jì)算各種不同體形的銜接處相交線，都要用到空間解析幾何的解算方法。如果僅靠計(jì)算器進(jìn)行收工計(jì)算，工作量重大，過程相當(dāng)繁瑣，而且無法保證準(zhǔn)確性。目前一些常用的計(jì)算程序通常采用AutoCAD配合Auto Lisp 語言編制而成，運(yùn)用這類程序建立數(shù)字化模型，利用點(diǎn)坐標(biāo)查詢功能即可得到精確可靠的結(jié)果。Auto-CAD 不僅提供了全新直觀圖形計(jì)算的方法，還可用于繪制各種工程的縱、橫斷面。

3 貫穿生態(tài)理念 建設(shè)健康水利工程

在工程構(gòu)造設(shè)計(jì)過程中要“堅(jiān)持以人為本，實(shí)現(xiàn)人水和諧”。考慮到大壩流域內(nèi)外的生態(tài)環(huán)境，通過生態(tài)設(shè)計(jì)盡最大可能使水利工程建設(shè)不過于破壞周邊的生態(tài)環(huán)境，在保證水利工程正常建設(shè)的同時，實(shí)現(xiàn)水資源的良性循環(huán)及可持續(xù)發(fā)展利用。因此做好水利工程的生態(tài)維護(hù)工作也是工程的一部分。

為了避免上游淤泥累積造成河床逐年上升，日后重復(fù)建設(shè)，東圳水庫大巴溢洪道為開敞式，凈寬50 m，共設(shè)5 扇10 m×7 m的升臥式平面鋼閘門，最大泄量為4 045 m3/s。此外工程建設(shè)必須在與自然生態(tài)環(huán)境“和諧共處”的前提下進(jìn)行合理開發(fā)水土資源。具體做法如下: ①注重施工現(xiàn)場的環(huán)保措施。例如采用較好的施工路面和封閉式專用垃圾道等，以防止施工過程造成不必要的大氣和水土污染;②采用先進(jìn)的設(shè)備和工藝，并妥善安排作業(yè)時間，以防止噪音污染; ③對于有毒廢棄物和生產(chǎn)及生活污水的處理要嚴(yán)格，以防止水源污染;④選擇合理的工程措施、施工時機(jī)，解決水流控制、下游用水等生態(tài)環(huán)境問題。⑤綜合利用土地。如利用棄碴填平溝坑，既減少工程造價，還增加生態(tài)效益; ⑥在設(shè)計(jì)閘口時，注意盡量降低閘底高，以使上游河床泥沙能夠水利通過閘口流入下游，防止上游泥沙堆積，河床升高。

4 系統(tǒng)工程的運(yùn)用

系統(tǒng)工程的職能是通過編制模擬軟件進(jìn)行模擬仿真分析整個項(xiàng)目施工過程，將得到的結(jié)果作為工程實(shí)踐的重要參考信息。在實(shí)際應(yīng)用中個，系統(tǒng)工程還必須根據(jù)考慮進(jìn)其他因素，如施工場地地質(zhì)地形、環(huán)境和氣候等條件，再采用系統(tǒng)工程分析方法建立各個影響因素相對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系、合理的數(shù)學(xué)模型，并以控制優(yōu)化的方式模擬分析整個工程施工過程，以實(shí)現(xiàn)加快施工進(jìn)度和降低項(xiàng)目成本等目的。

5 結(jié) 語

水利水電工程施工技術(shù)的每一個環(huán)節(jié)都關(guān)系到工程質(zhì)量、進(jìn)度和成本問題，因此在工程項(xiàng)目的施工過程中，在強(qiáng)化常規(guī)可用施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，大力支持高科技含量的新技術(shù)應(yīng)用，這對于提高項(xiàng)目的施工質(zhì)量、進(jìn)度和成本有著重大的意義和巨大的前景。在實(shí)際領(lǐng)域技術(shù)中還有激光技術(shù)和微電子技術(shù)等也為水利水電工程施工做出巨大貢獻(xiàn)。只有成熟地、嚴(yán)格按照要求地運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)，才能保證工程施工不僅快速順利完成，而且更重要的是使保證了工程質(zhì)量。

［1］孫光年. 粉細(xì)砂筑堤設(shè)計(jì)中的幾個問題［J］. 黑龍江水利科技，2004，32(04) :69.

［2］周忠謨. GPS 衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用［M］. 北京: 測繪出版社，2002.