水利水電工程土石方施工技術的發展
水利水電工程建設中的土石方施工是技術性要求最高、危險系數系數最高的一個項目,作為基礎性工程,它的施工質量直接決定了工程項目的整體質量和性能結構。土石方工程主要分為爆破工程、土石方挖掘工程、基巖支護工程、土石壩建設工程以及地下工程幾個部分,每項工程幾乎都需要使用到大型機械或高危材料。文章對水利水電工程土石方施工技術發展進行分析的目的就在于降低施工危險性,提高工程綜合效益。
一、爆破技術發展與應用
傳統的土石方爆破采用的是土制的炸藥,需要人工進行爆破,爆破時,清理現場人員和設備,專業爆破人員躲在足夠安全的位置,進行拉線爆破,爆破位置則主要是依據火藥的藥量爆破范圍來確定,爆破精度低,危險系數高,也因此傳統的水利水電工程土石方施工作業總是會出現人員傷亡;進入新世紀之后,人們研發了更多先進的爆破儀器,包括定位儀、電子爆破器、遠程爆破設備等等,這些爆破設備擁有了更高的精度,根據需要爆破的面積和火藥爆炸力,選擇合適爆破點,技術人員可在遠處進行遠程爆破控制,安全系數更高,電子爆破器則是一種不需要火藥的爆破設備,這種爆破設備的安全性更上一層。傳統的爆破施工也從傳統的手風鉆轉變為現在的潛孔鉆技術,不僅如此,傳統的手工火藥配比和裝藥也轉變為了現代的全自動化機械裝藥技術,該技術的使用可以對火藥容量實現更加精確和安全的控制。
爆破技術實施的的第一步是根據爆破面積設置爆破點,準備實施爆破前,清理現場人員,避免造成人員誤傷;爆破完成之后需等待片刻才能夠進入現場進行其它作業,避免松動的土石滾落,造成人員受傷。
二、土石方施工技術的發現簡介
按照施工步驟,可將土石方施工技術分為土石方挖掘技術、基巖支護技術、土石壩建設技術以及地下工程施工技術,隨著近幾年來國家水利水電工程施工項目的增加,傳統的一些施工技術都進行了發展和創新,它們同時也為水利水電工程的建設作出了重要的貢獻。下面,筆者就將對土石方施工技術進行分析。
(一)基巖開挖支護技術
基巖開挖前一定要對地層解剖結構有一個詳細的了解,逐層對巖石進行挖掘,挖掘時注意做好開挖支護工作,可用防護網將周圍已爆破但未進行挖掘的土方覆蓋起來,避免石頭墜落砸傷施工人員,挖到一定深度時,則需要進行樁支護和排水工作。根據挖掘面積和機械使用情況,估算作業是地層受到的振動力大小,科學排布支護樁,均勻分散作業壓力。使用大型機械進行挖掘作業時,地層受到的壓力很大,而且非常集中,一旦發生坍塌,作業人員和機械將一并被掩埋的土方當中,救援難度非常大,因此,務必要做好土石方挖掘的支護技術,對于地層較為松軟的地層,應當適當的進行硬化處理,避免發生塌陷。
(二)土石方施工機械設備的發展
在我國,由于應用土石方施工技術并不發達,起步較晚,在與一些西方國家相比較會存在一定的差距由于我國在上個世紀末,在建設一些大型的項目當中一般都是使用半機械化應用,而轉變為全機械化的速度非常慢,在我國60年代末,施工過程當中使用機械化的能力水平是非常低下的,主要還是應用手風鉆設備,挖掘機以及自卸汽車等,效率比較低下,在建設大型的土石方工程時,就必須大量的引進國外的先進技術設備但發展到上個世紀末,施工技術機械水平便開始大力發展,并且速度很快,從一開始的緩慢期逐漸的發展為飛速期,在這個階段我國在建設施工時所常用的機械設備包括了幾種,有運輸、挖裝機、鉆孔以及輔助機械等,它們可以配套使用,并且成為最重要的機械設備。
(三)土石壩施工平衡技術
土石壩施工中難度較大的是如何保持作業機械的平衡,凸顯其作業質量和作業優勢。由于水利水電工程的建設地區地質環境通常比較復雜,現場地面平整度差,機械在進行作業時,很難保持其平衡度,這就需要使用到平衡技術;榆次同時,超高形土石壩的建設同樣需要平衡技術的支持。平衡技術的研發有力的推動的推動了土石壩建設施工的發展,并在其中起到了關鍵性的作用。大型的水利水電工程建設數目較多,很多的土石壩高度都超過了30m,對于這一類型的土石壩工程,必須要使用上平衡技術才能保障建設施工的安全性和土石壩結構的穩定。傳統的土石壩建設一般是通過利用物理學原理人工計算并設計平衡結構,現代的虛擬現實技術和計算機技術可以實現對土石壩建筑的預施工,以此確定土石壩的建設結構。
(四)地下工程施工技術
水利水電工程由很多的地下洞室,而且其規模和數量還在隨著工程的增加而增加。傳統的爆破和施工技術施工效率低、機械化程度低、安全系數低,可控性也比較差,現代支護技術、新型施工機械和其它技術的研發和創新革新了傳統地下施工的局面,如今,人們已經可以利用大型的機械進行洞室挖掘,先進的支護技術,例如錨桿支護技術也為施工提供了可靠的安全保障。針對一些地下環境較為復雜、地下水資源豐富、巖溶發育不規律的地區,可通過技術勘察、模擬施工、大型的施工機械和先進的施工技術為工程質量提供基礎,不需要再像傳統的地下施工那樣遭遇問題、解決問題,現代的地下工程施工已經轉變為了發現問題、預處理、遭遇問題、處理問題的作業步驟,大大的提高了施工進度。
(五)混凝土施工技術
土石壩施工中作業周期最長、工程量最大的就是混凝土施工技,一般來說,30m的土石壩,混凝土施工量就占據了80%。現代的混凝土施工技術主要分為預制混凝土和現澆筑混凝土兩種,預制混凝土是根據施工現場需要的混凝土尺寸和形狀在別處澆筑完成之后,運輸到現場進行對接,形成需要的混凝土整體;現澆筑混凝土則是在施工現場直接拌合混凝土進行澆筑,前者具有性能好、成本低、操作性強的特點,后者則多用于建筑物施工。在土石壩施工中,可根據實際情況進行選擇,筆者認為,工程量比價小的土石壩可優先選擇預澆筑混凝土施工方式,注意控制模板的安全和拆卸工作,現場需預留足夠的運輸通道,加強混凝土的后期養護管理;對于工程量較大的土石壩,則可選取現澆混凝土方式,注意事項與預制混凝土相同。
結束語:
科學技術的發現給水利水電工程建設提供了良好的技術支持,推動了國家水利水電系統的完善,其中發展較快的便是關于土石方施工的技術,雖然目前看來我國的水利水電工程土石方施工技術已經處于一個較為先進的狀態,但是未來國家水利水電工程的發展要求還需進一步的發展土石方施工技術,以提高工程質量。

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