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导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇水利技术论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
我国地处世界上两个最大地震集中发生地带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震较多,大多是发生在大陆的浅源地震,震源深度在20km以内。位于青藏高原南缘的川滇地区,主要发育有北西向的鲜水河-安宁河-小江断裂、金沙江-红河断裂、怒江-澜沧江断裂和北东向的龙门山-锦屏山-玉龙雪山断裂等大型断裂带[1]。该区新构造活动剧烈,绝大多数属构造地震,地震活动频度高、强度大,是中国大陆最显著的强震活动区域[2]。
而西南地区蕴藏了我国68%的水力资源,水利工程较多,且主要集中在川滇地区。据
2005年数据,四川省有大中小型水库约6000余座[3]。2008年5月12日的四川省汶川大地震,初步统计,已导致803座水库出险,受损的大型水库有紫坪铺电站和鲁班水库,中型水
库36座,小一型水库154座,小二型水库611座[3]。此外,地震还致使湖北和重庆地区各
79座水库出现险情[4,5]。为保证水利工程的安全运行,地震之后及时对水利工程进行检测,并对受损工程进行监
测和修复是必要的。有关震灾受损水利工程修复方面的文献不多,散见于各种期刊或研究报告,为便于应用参考,本文搜集、筛选了一些震灾受损水利工程的案例,并对一些实用技术进行了介绍。
2.地震对水利工程的危害
由于地震烈度、地震形态以及水库本身工程质量的不同,地震对于水利工程的危害也有所区别。高建国[6]对我国因地震受损水利工程进行分类整理,认为水库坝体险情主要可分为
3级:1级,一般性破坏,不产生渗漏;2级,严重性破坏,坝体开裂渗漏;3级,垮坝(崩塌),水库水全部流走。
我国因地震引起的水库垮坝并不多见,总结国内外地震对水利工程的危害,主要有以下几种形式:
2.1坝体裂缝
地震作为外力荷载将会导致大坝尤其是土石坝整体性降低,防渗结构破坏,引起大量裂缝。地震会产生水平和垂直两个方向的运动,并使周期性荷载增大,坝体和坝基中可能会形成过高的孔隙水压力,从而导致抗剪强度与变形模量的降低,引起永久性(塑性)变形的累积,进而导致坝体沉降与坝顶裂开。
2003年10月甘肃民乐—山丹6.1级地震引起双树寺水库大坝、翟寨子水库大坝,坝顶
均出现一条纵向裂缝,长约401~560m,最大宽度2cm左右,并有多处不同长度断续裂缝,
防浪墙局部错动约0.5cm。大坝右侧出现山体滑坡,形成长条带及凹陷,滑坡长37m左右,凹陷坑深2.5~3m、宽7m左右,凹陷处上部山体有多条斜向裂缝,缝宽20cm左右。李桥水库坝顶有纵向裂缝,多处缝宽在2~5mm,其中一条长约100m左右,出现横向贯通裂缝,防浪墙出现多处竖向裂缝。这些裂缝在坝体漏水、自然降水和温度作用下,又将产生新的冻融、冻胀破坏,影响大坝的整体性和稳定[7]。
托洪台水库位于新疆布尔津县境内,1995年被列为险库,1996年新疆阿勒泰地震(6.1级),使拦水坝出现10处横向裂缝,3处纵向裂缝,最宽处达16cm,长17m,防浪墙垂直裂缝27处。经评估,水库震后只能在低水位运行,致使发电系统瘫痪,同时对于下游构成潜在威胁[6]。
岷江上的紫坪铺水利工程位于都江堰市与汶川县交界处,2006年投产,是中国实施西部大开发首批开工建设的十大标志性工程之一。2008年5月12日的汶川地震造成紫坪铺大坝面板发生裂缝,厂房等其他建筑物墙体发生垮塌,局部沉陷,整个电站机组全部停机。[3]。此外,地震对泄水输水建筑物也将造成巨大危害。2003年8月16日赤峰发生里氏5.9级地震,使沙那水库混凝土泄洪灌溉洞产生纵向裂缝,长15m,最大裂缝15mm;环向裂缝
22m,最大裂缝宽度1.8mm;洞出口消力池两侧边墙产生竖向裂缝,总长15m,最大裂缝宽
度25mm。大冷山水库溢洪道两侧导流墙产生裂缝,以纵向裂缝为主,最大缝宽12mm[8]。
2.2坝体失稳
地震可能引起坝基液化,从而导致大坝失稳。地震时,受到周期性或波动性荷载作用,土石坝内土体将产生递增的孔隙水压力和递增的变形。粘性土体构成的土石坝在地震中相对安全。但相对密度低于75%的粉砂土和砂土,在几个循环之后孔隙水压力就会显著上升,当达到危险应力水平时,土体在周期性荷载作用下显示出极大的变形位移,坝内土体就会呈现出液化的流态,导致坝体失稳[9]。
喀什一级大坝1982年施工时,其坝体及防渗墙都未进行碾压,致使密实度降低,1985
年地震时,由于液化和沉陷,导致该坝整体失稳破坏。
美国加州的Sheffield坝,1917年建成,坝高7.63m,坝顶宽6.1m,长219.6m,水库库
容17万m3。1925年6月距坝11.2km处发生里氏6.3级地震,长约128m的坝中段突然整体滑向下游。事后,经调查研究发现,坝体溃决的主要原因是地震使饱和土内的孔隙水压力增大,造成坝下部和坝基内的细颗料无凝聚性土发生液化。
地震还会造成土石坝体脱落或堆石体沉陷,从而引起坝体失稳。在库水位较高的情况下,堆石体沉陷会造成坝体受力不均,更严重的会引起库水漫顶,引发坝体垮塌。1961年4月
13日在距西克尔水库库区约30km处发生里氏6.5级地震,该水库位于VIII度区[10],坝体出现了严重的堆石体沉陷现象,一段220m长的坝体沉陷值达到2~2.5m,崩塌范围在从坝轴线上游3~10m到下游的35~50m[11]。
前面述及的沙那水库土坝和朝阳水库因地震致使土坝排水体砌石脱落,经抗震复核下游坝坡不稳定[8]。
2.3岸坡坍塌
若水库两岸有高边坡和危岩、松散的风化物质存在,地震发生后,造成的岩体松动,可诱发产生崩塌、滑坡和泥石流,甚至形成堰塞湖等现象。
乌江渡水库处于地震多发区,1982年6月地震中,化觉乡东部厚层灰岩和白云岩地层
中发生大面积崩塌。同年8月,化觉、柏坪一带又发生较大规模的地层滑动,影响面积约
18km2[12]。
5•12汶川大地震造成四川多处山体滑坡,堵塞河道,形成34处堰塞湖。其中唐家山堰塞湖蓄水过1亿m3,另外水量在300万m3以上的大型堰塞湖有8处[13],对下游地区造成严重威胁。
另外,地震还可能对水利工程一些其它部分造成损坏。如1995年1月日本阪神淡路7.2
级地震[14,15]中,使堤防基础液化发生侧向流动,造成堤防破坏以及护岸受损。我国历次地震中,出现较严重险情的多为土石坝,且多为年代较久远的土石坝,如果发
生强地震就更容易造成损坏[16]。
3.震灾受损水利工程的修复技术
地震后受损水利工程修复措施主要包括以下几个方面:
3.1坝体监测
地震后,对于受损水利工程,应及时降低水库运行水位,并进行充分的坝体探测。对土石坝,可开挖土坑检测,对混凝土坝,则可用无损探伤检测[17]。包括使用地震波法、地质雷达、水下声纳法检测侵蚀程度,必要时还需要采取槽探、钻孔、孔内地球物理方法进行检测。根据地震前后大坝监测结果的对比分析,判明是否存在普遍的结构损伤迹象。尤其需要加强对坝体变形和渗透的观测,防止裂缝前后贯通,内部发育,产生渗漏通道。同时,加强对输水洞漏水、溢洪道裂缝的监测,以防渗漏进一步扩大[18]。
震后坝体探测中,作为一种非破坏性的探测技术,地质雷达具有探测效率高、分辨率高、抗干扰能力强等特点,可以快捷、安全地运用于坝体现状检测和隐患探查[1
9]。
2003年甘肃山丹地震后,利用地质雷达对双树寺、瞿寨子、瓦房城等水库的震后坝体裂缝、坝基渗透、溢洪道、高边坡开裂和库岸道路滑坡等进行了探测[20],效果很好。
3.2裂缝修复
对于已经出现的裂缝,要对其分布、走向、长度和开度等进行定时观测和检测。在大坝主裂缝部位设置标志,缝口要覆盖塑料布,防止雨水流入加速其恶化。对受洪水威胁的建筑物,要采取临时措施(如围堰)进行保护。
裂缝的修补应从实际出发,在安全可靠的基础上,同时考虑技术和施工条件的可行性,力求施工及时、简单易行、经济合理。常用的有以下几种处理方法:
3.2.1表面处理法
表面处理法[21]主要适用于对结构承载能力没有影响或者影响很小的表面裂缝及深层裂缝,同时还可以处理大面积细裂缝的防渗防漏。常用的有表面涂抹水泥砂浆、表面涂抹环氧胶泥以及表面涂刷油漆、沥青等防腐材料等,从而达到封闭裂缝和防水的作用。在防护的同时应当采取在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施,这样可以防止混凝土在各种作用下继续开裂。
3.2.2灌浆法
灌浆法主要应用于对结构整体有影响或有防水防渗要求的混凝土裂缝的修补。经修补
后,能恢复结构的整体性和使用功能,提高结构的耐久性。
灌浆法[22]分水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度达到1mm以上时的情况;裂缝较窄的情况下宜采用化学灌浆。此外,工程经验表明水泥浆适于稳定裂缝的灌浆处理,不适用于活缝或伸缩缝的处理。化学灌浆也存在类似问题,应用最广的环氧树脂浆固结体是脆性材料,因此对活缝应选用弹性材料。部分化学灌浆还有毒性,应加强施工人员的保护措
施。
大量实践证明,灌浆法是目前最有效的裂缝修补处理方法。
3.2.3结构加固法
危及结构安全的混凝土裂缝都需作结构补强。结构加固法适用于对整体性、承载能力有较大影响的较深裂缝及贯穿性裂缝的加固处理。混凝土结构的加固,应在结构评定的基础上进行,以达到结构强度加固、稳定性加固、刚度加固或抗裂性加固的目的。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。结构加固法还适用于处理对结构的承载能力、整体性、耐久性有较大影响的不均匀沉陷裂缝和较为严重的张拉裂缝
[23]。
3.3滑坡处理
土坝滑坡有剪切破坏、塑流破坏、液化破坏三种形式[24]。可采用“上部减载”与“下部压重”法来处理。“上部减载”就是在滑坡体上部的裂缝上侧削坡,以保持稳定;“下部压重”就是放缓下部坝坡,在滑坡体下部做压坡体等。当滑坡稳定后,应当及时进行滑坡处理[17]。主要处理方法介绍如下:
3.3.1放缓坝坡
若滑坡由于剪切破坏造成,则放缓坝坡为最好的处理方法。可填入土体将坝坡放缓,或是先削掉滑动面上坝顶的土体,使滑动面坝坡变缓,然后再加大未滑动面的断面[24]。
对存在失稳危险的土石坝也可采用水上抛石法放缓上游坝坡,施工方法简单,且不受季节和水位的变化。加固工程不破坏原坝体结构,减去拆除原有的坝体护坡石和反滤料工序,对保护原坝体非常有利。石料渗透系数大,在库水位降落时,新筑部分的自由水面线,几乎与库水位重合,这样就造成新增断面和原有断面共同承担原有坝壳中库水位降落时产生的渗透水压力及地震产生的超隙孔压力,起到压重的作用,从而有利于大坝的稳定[25]。
3.3.2压重固脚
若滑坡体底部滑出坝趾以外,则需要在滑坡段下部采取压重固脚的措施,以增加抗滑力。压重固脚的材料最好用砂石料。在砂石料缺乏的地区,也可用土工织物,代替反滤,以达到排水的要求[17]。
通过在坝体上加压盖重,或对坝体培厚加固处理,可以进一步提高防渗流土、坝体抗裂和抗渗性能,同时增加坝体稳定性。
实例:1999年山西大同堡村发生5.6级地震,对位于震中附近的册田水库造成VII度影响,坝体产生结构变形[26]。震后对主坝和北副坝下游坝坡采用石渣进行培厚加固处理。主坝所在956m高程以下石渣培厚体,坝坡分别为1:2.75,在956m高程设12m宽的平台,在
949m高程、940m高程设3.0m宽的马道,并在石渣体与原坝体设置反滤层。培厚坝体后,
即使再次遭遇地震,由于坝体在正常水位下(956m高程)宽度增加,也可避免大坝整体失
稳,从而保证大坝的安全[27]。
3.3.3库岸岩体加固
对于地震中松动的库岸岩体,应采取工程措施进行加固。地震后,首先需要对库岸岩石情况进行重新评估,选择加固方式。库岸加固通常采取锚固、支挡、排水相结合的方式。锚固措施是利用预应力锚索和锚杆固定不稳定岩层,适用于震后加固岩体滑坡和不稳定的局部岩体。通过一端与建筑物结构相连,一端打入岩体内部,在增强岩体抗拉强度的同时,
改善库岸岩体的完整性[28]。该方法在高切坡中被广泛应用。支挡方法是通过支挡体来平衡滑坡体的下滑力,确保滑坡体的稳定安全。支挡结构能有
效地改善滑坡体的力学平衡条件,阻止滑坡、泥石流等。常用的方法有重力式挡墙、拉钉挡墙、加筋土挡墙、抗滑桩等[29]。
此外,由于地震过后经常伴随暴雨,更易在松动岩石处产生滑坡、泥石流等灾害,因此需及时排水,包括地表水和地下水。可设置截水沟排除地表水;排除地下水可用廊道、竖井和水泵等。在美国、加拿大和日本等国家较多采用专用钻机打水平孔的办法排地下水[28]。
3.4渗漏修复
应根据具体情况降低库水位或放空水库,彻底修复防渗体,对由于浸润线过高而逸出坡面或者由于大面积散浸引起的滑坡,除结合下游导渗设施外,还应考虑加强防渗。
3.4.1劈裂灌浆
对于土石坝较严重的渗漏破坏,可以采取劈裂灌浆或加强防渗斜墙等方式解决。劈裂灌浆是指在垂直渗流的方向沿坝轴线劈开坝体,灌入稠泥或水泥砂浆,截断渗流通道,可以在短时间内坝体内的渗流,使大坝转危为安。
采用劈裂灌浆技术的岭澳水库具体做法如下:根据坝长选用适量的灌浆机,多台灌浆机同时开灌,为使浆液尽快硬化固结,所用浆料为掺入速凝剂的水泥加粘土。在灌浆工艺上,连续的多次复浆,使混凝土或泥浆墙尽快加厚,并使贯通的漏水通道通过灌浆压力和多次灌浆挤压膨胀与原坝土体紧密结合,最终形成垂直连续的防渗混凝土砂浆墙,防止再次出现漏水通道的可能[30]。
3.4.2开挖置换
置换技术是土石坝震后修复中的一种重要手段,尤其对于心墙开裂的土石坝具有重要意义。首先需要通过探测技术检测到侵蚀的区域,然后在心墙的下游侧补填塑性混凝土,并用颗粒反滤层加以支持。最后使用水泥膨润土混合物进行灌浆。置换技术可以有效阻止土石坝心墙的进一步破坏,达到防渗漏的目的[18]。
实例:新西兰的马拉希纳坝,在经历埃奇克姆地震后,初期表现稳定,在1987年12月后出现水位明显下降的现象。通过详细的监测发现,虽然大坝没有遭受严重的渗漏,但左坝肩心墙和下游副心墙出现明显的开裂和侵蚀,且侵蚀依然在继续发展。持续不断的侵蚀导致库水位不断下降,因而采取心墙置换的方式,即对左右岸坝肩进行开挖,喷上混凝土,置换开挖出来的材料。水库再次蓄水时没有出现新的事故[18]。
3.4.3排水设施
在阻止渗流发生的同时,需要做好排水工作,通过设置宽敞的排水带,使渗流能顺利排走,降低坝体内的浸润线,减小孔隙水压力。
4.典型水利工程抗震抢险及修复实例
4.1美国Hebgen坝
Hebgen土石坝[31]位于美国Montana州,1915年建成,1959年8月遭受里氏7.1级的强烈地震,坝和水库所在地变形并整体下沉约3.1m,右岸溢洪道严重损坏,坝体沉陷开裂,水库岸坡坍塌,库水震荡并漫溢坝坝。当时此坝并无抗震设计,承受地震对其的各种危害而未垮坝,其破坏模式和耐震经验极有借鉴意义。
当时业主Montana电力公
司采取的紧急抢救措施包括:
(1)立即将泄水底孔进水口原用迭梁封闭的二个孔口开启,以80m3/s的流量泄水降低库水位。
(2)对半角沉陷区和被流冲蚀的坝下游面填土修复。检查表明,心墙与溢洪道连接处的漏水并非通过心墙上的裂缝而是从破坏的溢洪道流出。
(3)在心墙的大裂缝处下游,打竖井检查和修补。同时对下游河岸坍方区进行了修整。此后于1960年4月开始对溢洪道、坝体心墙和上游面进行了全面的修复和加固工作。
至今运行完好。
4.2美国LowerSanFernando坝
LowerSanFernando坝[31]位于美国加州洛杉矶市北,1912年动工,最大坝高43.2m,坝顶宽6m,长634m。1971年2月在坝东北12.9km处发生里氏6.6级地震,致使主坝发生巨大滑坡,坝的上游部分带动坝上部9.2m高的坝体和坝顶一起坍落滑向水库20多米远。
事故发生后,救援人员立即采取了如下措施:一方面立即运来砂袋加固筑高坝的低陷部位;另一方面紧急撤离坝下游地区8万居民;此外,通过2条泄水道和3条引水管排放水库中的水。
经初步调查和后期进一步挖槽、钻孔取样研究得出,坝内有大范围土区在地震后液化,但液化区被强度较高的非液化土约束住,因而直到液化区内有足够扩张力,促使土向外和向下移动时,才出现大规模滑动。
4.3新疆西克尔水利工程
西克尔水库[10,11]位于新疆伽师县东北西克尔镇,1959年建成使用,为均质土坝,设计库容10053万m3,属大型拦河式平原水库。该工程自建成以来共经历了15次地震,其中较严重的有3次:1961年4月13日发生6.5级地震,震中距水库约30km,致使220m长的坝出现沉陷崩塌,余坝产生165条裂缝;1996年3月19日发生6.4级地震,坝段出现涌沙,裂缝,局部产生沉陷;2002年3月3日,阿富汗发生里氏7.1级地震,造成水库副坝段出现决口,并迅速扩大到50m左右,决口流量约120m3/s,损失惨重。
由于西克尔水库运行年限长,且早年建设时没有进行地质勘探,因此极易糟受地震破坏。多次地震后,主要采取的措施有:
(1)加高坝顶,坝后设置压重,并铺设无纺布反滤。
(2)大坝决口后,进行抢险封堵,修复缺口。
(3)按库区基本烈度八度进行设计校核,对西克尔水库主坝、副坝和其它建筑物进行加固修复。针对部分坝段坝基地震液化问题,主坝采用压盖重措施,以进一步提高防渗流土、坝体抗裂和抗渗性能。副坝部分改线,采用粘料含量高的土进行填筑,加固填筑总方量为
58.59万m3,其中粘土39.29万m3,占60%。
4.4北京密云水库
密云水库位于北京密云县城北13km处,库容43.8亿m3,是北京市民用、工业用水的主要来源。水库始建于1958年9月,分白河、潮河、内湖三个库区,主要建筑有白河主坝
(高66m,长1100m)、潮河主坝(高56m,长960m)和5道副坝等。
1976年7月28日,河北唐山发生里氏7.8级强烈地震,白河主坝发生强烈扭动,主坝水面以下6万m2的块石坡和砂砾保护层滑落,受损严重。地震后,采取的主要措施[6]有:
(1)及时探测大坝裂缝,并派潜水员进行水下探测。
(2)通过筑堰建闸,把密云水库分隔成两个库区,放空库水后,进行全面检查加固。清除白河主坝上的砂砾保护层,加厚铺盖粘土斜墙,改用碴石保护层,往水下填粘土及砂石
达20万m2。随后,打通白河廊道、削坡清基,进行坝体加固。
(3)加固了3座副坝,并增建了3条泄水隧洞、1座溢洪道等。
白河主坝加固工程于1977年11月21日完成,达到了国家一级工程标准,至今完好。
5.小结
地震后受损水利工程修复是项复杂的工作,要因地制宜尽快采取最合适的方法进行修复。几条主要结论如下:
(1)地震发生后,各级水行政主管部门应该对境内的水利工程,尤其是堤防、水库大坝、水闸等工程进行排查,及时掌握工程破坏的情况及其隐患,有针对性地制定抢修方案。对地位重要、关系重大、危险性高的受损水利工程,要抓紧修复,确保度汛安全。
(2)坝和地基土料的液化,是导致垮坝或严重破坏的主要原因,此外,较普遍的震害有滑坡、开裂、沉陷和位移。
(3)尽可能保证水坝顺利泄水,降低蓄水位,避免出现垮坝事故。
(4)目前对于水利工程一般都有相应的突发事故(如地震、洪水等)预警机制,但对于如何应对出现的险情,采取必要的工程措施,尚是一个薄弱环节,宜提高认识,加强要应的工作。
(5)对山区河流因沿岸崩山、泥石流等形成的堰塞湖,要当机力断主动尽早清除,以避免水位升高,堰塞湖溃决形成洪灾。
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Casestudiesandrepairingtechniquesrelatedtohydraulic
engineeringprojectsdamagedbyearthquakes
MaJiming,ZhengShuangling
DepartmentofHydraulicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing(100084)
Abstract
EarthquakesfrequentlyoccurinChina,especiallyintheSichuan-Yunnanregionwheredensehydro
1.2现代计算机网络技术的利用阶段上世纪九十年代末以来,计算机网络逐步进入水利行业,为水利工程建设的管理提供了发展的契机。水利系统相继开通了因特网,建立了电子政务系统、数据库以及项目管理系统等多种网络体系以及信息管理平台,除了可以有效、自动、快速、有系统地对大量的水利工程建设管理信息进行、储存、修改、查找及分析处理外,还能够跟踪管理水利工程建设管理中的各个环节。近年来,随着数码相机、扫描仪等现代电子产品在水利工程建设中的应用,利用各种表格、图形、文字、图片以及声像信息,水利工程建设管理的电子化信息得以被光速传输、无限复制、长久保存以及资源共享。水利工程建设的管理也真正进入了“数字化”和“信息化”时代。
2信息技术在水利工程中的应用
信息技术主要指在对信息整合、处理以及存储中所使用的技术的总称。这些技术主要采用计算机及通信技术来研发并安装信息系统和应用软件。GPS技术就是其中典型的一种。下面笔者将以GPS技术为例试谈信息技术在水利工程建设管理中的应用。
2.1GPS技术概况及特点GPS技术即全球定位系统,它主要包括三部分,即空间、地面控制及用户设备,这三部分也被称为GPS卫星星座、地面监控部分和GPS信号接收设备。这三大部分是GPS系统的核心组成部分。因为全球定位系统可以在短时间内使水利工程在建设管理活动中获取到大量有效准确的数据、信息,所以,GPS技术的广泛使用可以大大提高水利工程的工作效率,为水利工程建设管理工作提供技术保障。GPS技术的如上构成使得它在水利工程建设以及海洋测绘等方面也有着非常广泛的应用,并充分发挥着自己的优势特点:全球性、全天候以及高精度、自动化。首先,GPS技术可以观察到存在地球上的每一个区域,而不受国家或地区的限制。此外,对于复杂、繁琐的水利工程检测,它也有着十分重要的意义。其次,在进行观测操作时,GPS技术不受时间及天气变化的影响。它的这个特点对于需要长时间以及重点监测的水利工程来说,无疑具有一定的优势。再次,GPS技术的监测精度也非常高,表现在动态方面,其动态观测一般可以达到±(101×10-6×D)mm标准;表现在静态观测方面,它的水平精度则可以达到±(31×10-6×D)mm,垂直精度也能达到±(51×10-6×D)mm的标准,这些测量数据都是比较精确的。最后,GPS技术还具有自动化特点,GPS系统能够自动地采集、整合、存储以及运输各项信息数据,有助于节省大量的人力、物力以及时间,大大提高水利工程建设管理的效率。
施工人员是项目的直接开展人,所以要想保证项目有较高的品质,就必须保证施工人员的专业水平高,综合素养强大。在具体的组建施工队伍的时候,要选择那些素养高,能力强的人。而且在分配任务的时候也要认真的分析工作者的自身特点和长处,确保项目能够顺畅的开展。
1.2设备方面的原因
设备的好坏会对项目的施工技术产生一定的影响,具体的说能够影响到技术的落实,影响到品质。所以,在具体选购的时候,不仅要分析其技术特点,还要分析设备的适用性等,经过多重要素的对比进而选择那些便于操控,性能优越的设备。除此之外,为了增加设备的使用时间,还应该建立完善的养护制度,确保使用能够处在最佳的状态之中。
1.3方式方面的原因
使用的施工技术和方案不同,会对项目的建设品质产生不一样的影响。假如使用方案不正确,就会导致后续的品质无法保证。
1.4材料方面的原因
除了上述的要素之外,材料的品质和性能等同样会对施工工作产生很大的影响、所以,要认真的掌控材料的品质。在具体的开展工作的时候,要不定期的检查材料的品质,降低资源浪费率,只有这样才能够保证施工工作顺畅开展。
2现阶段水利施工技术改革的途径
2.1确保管理体系完善
众所周知,施工技术进步了,单位的效益也会随之增加。然而要想提升施工技术,就必须要做好管理工作。因此在当前时期必须要建立完善的管理体系。目前我们国家绝大部分的水利单位的运行机制不是很健全,缺少合理的监管模式。在大的市场背景之下,单位面对的竞争很激烈,要想获取发展必须进行合理的体制改革,只有这样才可以在提升施工品质的前提下,提升竞争水平。
2.2积极的进行技术创新工作
任何工程的发展都离不开技术的进步。最近几年,我们国家的水利项目获取了非常好的发展。水利施工单位要积极的进行技术创新工作,要不断的拓宽创新渠道,比如可以开展校企合作,以此来共同带动我国水利事业的发展。除此之外,还应该设立专门的资金,将其用到技术创新工作之中,要不断的鼓励工作者积极的开展创新工作,提升其创新的热情,提升综合素养。
2.3明确技术和市场间的关联
市场的发展会在无形中对施工技术的发展产生一定的影响。水利项目的施工单位要想获取发展,就必须要不断的提升自身的管理能力,认真的和同行开展技术层面的沟通工作。同时还要强化自身的竞争水平,积极的参加到市场竞争之中,在吸收国外的优秀发展技术的前提之下,还要结合自身的特点加以合理的利用,创造属于自己的品牌。
2.4改进技术人员与水利施工技术的关系
优化改进技术人员与水利施工技术的关系,是改进我国现阶段的水利施工的重要措施。只有改进了技术人员与水利施工技术的关系才能够促进我国水利施工技术的发展进步,而水利施工技术的发展关键还是要靠技术人员。为此,应高度重视对技术人员的培养,树立良好的观念,进一步提升其技术水平。同时,还要树立劳酬相当的分配观念,不断向多劳多得的观念转变,技术人员要根据自己实际创造的效益来获得合理性的收益,企业要在最大程度上调动技术人员的积极性,给予技术人员丰厚的报酬,这样能够促进技术的研发和升级。企业还应强化责与利的观念,建立健全管理机制,促进企业的发展。
2.5具体施工技术的改革要点
土石坝施工技术改革。对于水利工程中土石坝施工技术的改革,应认真的做好以下两个方面的工作:一是规划料场。土石坝施工中,料场的合理规划和使用,是土石坝施工中的关键技术之一,它小仅关系到坝体的施工质量、工期和工程造价,甚至还会影响到周围的农林业生产。施工前,应配合施工组织设计,对各类料场作进一步的勘探和总体规划、分期开采计划。使各种坝料有计划、有次序地开采出来,以满足坝体施工的要求,含水量高料场夏季用,含水量低料场冬季用。施工强度高时利用近料,强度低时利用远料,平衡运输强度,避免窝工。对料场高程与相应的填筑部位,应选择恰当,布置合理,有利于重车下坡。作到就近取料,低料低用,高料高用;避免上下游料过坝的交叉运输,减少干扰。二是加工土料。由于新开采的土料中含水量均较大,因此在填筑前应控制土料的含水率,保证在填筑压实时土料的含水率在最优含水率上下2%左右。如果工程使用的是台地和河滩地的土料,其含水量较高,在加工土料时就应采用自然蒸发、翻晒、掺料等方法进行处理,使土料含水量达到了填筑料的标准。在进行坝体填筑前,还应对土料中含有的超径石进行清除。导流施工技术的改革。对于水利工程中导流施工技术的改革,应从以下几个方面着手:第一,认真的选择堤坝的位置。在具体的开展设计工作之前,必须要对项目堤坝所要选取的方位进行综合化的分析论证,要将不利要素都考虑在内,设计中选坝是有效勘测地形的最重要环节。在实际的选坝的过程中,通常根据地质条件、地形地势的优缺点、水能的指标差异、工程施工难度、工程量的大小、施工工期的长短等各方面来进行全方位的分析。第二,水电枢纽工程的布置方案。这是在选坝过程中最重要的研究问题,当坝址确定之后,为了能够达到工程的分布规律、合理,一般情况下都会先从导流明渠开始进行布置。第三,编制施工计划。编制施工计划是工程实施的前提条件。在具体的编制施工计划过程中,不仅需要采用合理的施工方案,还需要考虑是否可以采用施工导流技术。
水利工程在减轻洪旱灾害方面发挥着重要作用。水利工程可以进一步提高防寒、抗洪、抗旱能力,通过科学合理的水利调控,减少自然灾害造成的损失。利用卫星检测技术对区域旱情、水情进行实时监控,为相关部门提供依据,预先做好抗旱、抗涝、抗洪计划,通过详细计划向蓄滞洪区进行放水,将水害转化为水利。
1.2调配水源
我国水资源南北分布不均,随着地球环境的不断恶化,有限可利用的水资源总量在减少,这是一个摆在我们面前非常严峻的问题,只有通过兴建水利,科学有效的调度利用好水资源,才能促进经济和社会的健康良性发展。
2衬砌技术在水利工程中的应用
2.1衬砌管道的结构
要充分了解当地地质情况,分析水利应用方向,选择不同类型的现浇衬砌管道技术,这项工程结构由多种类型组成,常见的衬砌结构是等厚度梯形单式断面结构,保持渠坡坚实稳定,将管道内坡比值设为1∶2,更加方便施工操作。充分考虑管道对防渗等级要求和管道流量,对混凝土防渗层厚度合理设置,为预防裂缝可在适当位置设置伸缩缝,对混凝土出现的裂缝具有良好的效果。
2.2衬砌工程施工过程
2.2.1准备工作水利工程施工由多个工种组合施工完成,是一个综合工程,合理的设计和安排是保证工程顺利开展的关键要素。在对水利工程设计时,一定充分考虑到各工种的位置和工作特点,避免各个工种、单项工程之间相互干扰。合理规划水、电的使用频率和时间,保证机械设备正常运转,通过前期准备,打好工程建设基础。
2.2.2土方施工事先对渠道浸水性能进行仔细分析,通过土质预沉的方法,解决渠道土质疏松产生的沉降,或者通过夯实方法,达到相关工程要求标准。对渠道放样进行严密的准备,划定渠道中心控制线,每隔200米设置一个高程控制点,每距离50米设置一个中心桩,在弯道处加大密度,每5米设一个桩,确保中心桩精度。要对土层进行仔细清理,防止夯实的土层里有杂物,影响夯实效果,把土层分为30厘米左右,保证土层厚度均匀,夯实效果会更好;对含水量低的,适当洒水提高土壤含水量,对含水量高的,要更换土壤。蛙式打夯机要保证四次以上的夯实工作,夯实密度至少达到1.5t/m3。
2.2.3工程材料
(1)水泥和外加剂。水泥尽量使用同厂出售的水泥,一般是使用325#的硅酸盐水泥,通过添加适量的外加剂,保证渠道的抗冻和抗渗性能,PC-2型引气剂成分是松香皂和热聚合物,具有良好的抗渗和抗冻作用,根据水泥标准进行适量添加,一般保持在水泥重量的1%左右。
(2)运输、储存。要把不同类型的水泥分别堆放,对先进现场的水泥先使用,防止气候变化影响水泥性能改变,为防止水泥硬化,堆放的时候,最好是在通风干燥的库房。水泥运输也是关键环节,不同材料不能同时运输,防止混合,一定要保证水泥纯度。
(3)混凝土配比。混凝土的配比是否标准,直接影响着抗冻、抗渗能力,水灰比最大值一般是0.6,塌落度掌握在3厘米以内,当渠床较湿润或是温度较低时,塌落度要适当降低,反之就要适当提高。
2.2.4混凝土渠道施工
(1)准备工作。混凝土浇筑前要有充分的准备,对各类设备进行检修,需要使用的磨光机、发电机、搅拌机一定要摆放到位,对保证机械运转的供水、供电系统要检查是否正常运行,对施工场地、道路是否清理干净,保持表面光洁平整,施工人员、技术人员是不是已经到位,准备就绪后,方可进行混凝土浇筑施工。
(2)浇筑过程。保证浇筑顺序,在渠床上放好钢模板,测量好伸缩缝,如渠床过于干燥,就要适度洒水,避免水分流失出现裂缝;混凝土搅拌机容积要大于0.4m3,合理控制塌落度和水灰比,保证混凝土的上标号不低于C15;混凝土要立即溜槽入仓,人工进行平仓,要从下至上单方向使用振动器进行振捣,保证混凝土各部分均匀;磨光机是对表面进行磨平处理的机械,出现水泥浆后,分两次进行人工压光;当混凝土达到一定强度后,进行拆模,时间的把握是关键,如果时间不足,就容易出现变形损坏;初凝之后进行几次洒水并使用软塑料布进行地表覆盖保养两周以上。
1.2软土地基存在的危害由于上述特点的存在,软土地基自身存在的危害也往往受到水利工程的重视。通常来说在水利工程的施工过程中如果软土地基没有得到有效处理,则会严重的影响水利工程正常功能的发挥和使用,与此同时往往还会缩短水利工程的使用寿命。除此之外,在水利工程施工过程中由于一些工程施工单位没有能够严格的执行工程施工质量和检测标准,从而导致了在对软土地基进行简单的处理之后就立刻进入到下一工序的施工中,这一现象会导致在水利工程施工过程和建设初期软土地基的各项指标符合设计要求,但是当水利工程施工完成并且在后期正式投入使用的过程中就会发现由于软土地基本身的原因导致了地基失稳和建筑物发生沉降或者是不均匀裂缝等问题,这些问题的存在将会直接影响到水利工程的整体质量和正常使用。
2水利施工中软地基处理技术的应用
水利施工中软地基处理技术的应用是一项系统性的工作,其主要内容包括了砂砾土垫层软土地基处理技术、置换填土软土地基处理方法、抛石挤淤进行软土地基处理方法、加固土桩软土地基处理方法、高压旋喷桩软土地基处理方法等处理方法,以下从几个方面出发,对水利施工中软地基处理技术的应用进行了分析。
2.1砂砾土垫层软土地基处理技术砂砾土垫层软土地基处理技术是目前我国许多水龙工程施工时常用的软土地基处理方法。例如在水利工程施工遇到软土区域时施工单位通过使用砂砾土垫层来进行软土地基的处理时可以在软土层的上部进行排水砂层的铺设,这一铺设的有效进行可以增加水利工程的排水量并且能够使软土地基在砂砾土填入同时也就增加了其自身整体的荷载能力。除此之外,砂砾土垫层软土地基处理技术的应用还能够加速其内部的排水过程,从而能够进一步提升其自身的强度和硬度,并且还能有效提高其稳定性能。
2.2置换填土软土地基处理方法置换填土软土地基处理方法的应用主要是在水利工程遇到一些如沼泽地带的比较难以施工的软土地域时采用的软土地基处理方法。通常来说在泥沼地带以及当软土地基的软土厚度小于一点四米并且路堤的高度较低时,置换填土软土地基处理方法的应用优先度是较高的。在置换填土软土地基处理方法的处理过程中,水龙工程施工单位应当首先将地基中的淤泥和亚粘土以及软土根据情况进行全部的挖出或是是部分的挖出,并且在挖出后采用渗水性好的材料。例如可以加入一些粉煤灰和水泥或者是石灰等材料并且进行分层填筑。除此之外,在每一层的填筑工作完成之后水利工程施工人员应当进行夯实碾压,从而能好的确保工程质量符合要求。
2.3抛石挤淤进行软土地基处理方法抛石挤淤进行软土地基处理方法是在水利工程施工建设中由于一些软土区域很难使用常见的处理技术而选择的软土地基处理方法。通常来说在软土地基的淤泥厚度小于四米并且软土区域没有硬壳与此同时呈现流动状态并且排水较为困难时则会优先选择抛石挤淤进行软土地基处理方法进行软土施工处理。在这一软土地基处理方法的应用过程中首先应当保证用料的高质量,并且采用一些不容易被风化和侵蚀的石料,与此同时对于片石的大小应当视淤泥的粘稠程度来决定,从而能够在此基础上优先保证片石的直径不大于三十五公分,并且淤泥含量不超过百分之二十五。
2.4加固土桩软土地基处理方法加固土桩软土地基处理方法通常是在一些软土地基施工的改良施工中得到有效应用。一般而言加固土桩软土地基处理方法的应用需要使用专门的施工机械设备来将软土地质局部范围内的软土加入加固材料进行改良,在这之后形成桩体并且使得桩体和桩之间软土形成复合地基。除此之外,加固土桩软土地基处理方法的应用还需要使用水泥、生石灰、粉煤灰等作为其桩身的填充加固材料,因此较为适用于含沙量较大的软土层中,。就桩身的用料比例来说,其水泥用量和软土的天然重量之间的比例不应当过大,一般控制在百分之八到百分之十六之间是较为理想的情况,因此最好使用普通水泥或是矿渣等来进行加固土桩软土地基处理。
2.5高压旋喷桩软土地基处理方法高压旋喷桩软土地基处理方法通常分为单管和双管的处理方法,这一软土地基的处理方法主要是利用旋喷钻机,将旋喷注浆装置放入预定的软土层深处,并通过旋转钻杆的转动和徐徐上升,把事先配置好的浆液,从喷嘴喷出,并且能够形成具有一定强度和硬度的人工地基,在这一过程中需要注意的是在使用高压旋喷技术时,最大有效深度不超过二十米。在片石高出原有的软土地基表层高度之后,就要使用较小的片石进行填筑,并且,使用重型碾压设备进行反复碾压,使得填石密实,然后再之后,铺上反滤层,进行填土,进行下一工序的施工。
导流施工包括导、截、拦、蓄、泄一系列环节,需遵循一定的流程。施工前通常要设计导流方案,在接到工程建设通知后,先综合经济技术指标加以考虑,对比多种方案,选出最佳的一种。若是进行一次性拦截导流,需涉及明渠、涵管等施工方式。所有工作结束后,还要对基坑进行全面检查,以确保基坑没有质量问题;若是采用分期导流的方式,需要考虑如何划分工期、如何分段,以及各段的施工顺序等问题,并制定应急方案以解决突发问题。包括导流之后的建设方法也是考虑的重点。确定大致方案后,需结合实际条件、工程要求加以优化,做更深一步地考虑。主要包括方案的可行性研究、施工所用设备、人力物力资源、建设成本、社会经济效益等。如果有必要,还需根据方案建立起相应的模型,经多次论证后给出最终方案。
1.2导流条件分析
导流工作对水利施工非常重要,需综合多方面因素加以考虑。首先是地形地质,施工现场可能是平原、也可能在山区或丘陵,地形不同,导流方式也有所差异。平原地带多选择明渠或分期导流的方式,如松嫩平原等地;山区施工则应根据地形具体考虑,如秦岭使用隧洞导流比较合适。其次是水文条件,导流主要是对河流进行拦截引导,所以水流量、水流速度、泥沙含量及混合液等都应纳入考虑范围。夏季多数地方都是雨季,降水丰富,会使得河流水量增加,在河道较狭窄处,极易出现河水淹没基坑的情况。泥沙含量较大又容易使基坑变浅,进而影响到施工进度。此时排水较为关键,多选择河床、明渠等排水方式,尽量不要选择涵管或隧洞排水;此外还要考虑枢纽因素,不同的枢纽类型,相对应的导流方式也不同。一般而言,混凝土枢纽多选择分期导流,但在土坝施工中不太适用,土坝在水流的冲击下容易被毁,所以多选择拦截导流方式。如果是高水头水利枢纽,尽量分区分段进行导流,先采用隧洞倒流的方式,然后利用泄水孔,最终促进工程顺利完成。
2水利施工中的混凝土运输
混凝土是水利施工中不可或缺的材料,随着对水利工程要求的提升,对混凝土也提出了更高的要求。混凝土施工多经过搅拌配置、运输、施工几个环节,运输则是指从配置点将混凝土运至仓面。
2.1运输条件
混凝土在搅拌后通常需要立刻运至施工现场,若在途中发生质变、分离等情况,必将会影响到施工质量。所以要重视混凝土的运输,以保证混凝土质量。在运输中须确保容器的严密性,内壁要光滑平整,不能粘附太多的混凝土,应方便清洗;运输要具有连续性,尽量不要中断,否则可能会错过施工的最佳时机;运输道路要平坦,如果颠簸太过严重,极易出现离析现象。另外还需注意一些事项,搅拌后待混凝土完全凝固方可运输,到达现场卸载时,高度不得超过2m,否则易破坏混凝土的稳定性。而且在卸载时,应保持出口通地面的垂直状。
2.2运输方式
混凝土搅拌好后运往施工现场多为水平运输,包括混凝土泵、汽车、皮带机、搅拌运输车等。在运至现场后还需利用缆机、塔机等将混凝土运至指定地点,多为垂直运输。运输类型和运输方式不同,在工具选择方面有所差异,应根据实际情况而定。汽车运输和机车运输较为常见,前者比较灵活,为避免出现分离现象,对运输距离和坍落度都有一定的要求。运输距离不超过1.5Km、坍落度不超过5cm时。工程量较大时,要考虑经济性,可选用机车运输,无需过多的设备,作业效率较高,而且成本低、具有良好的适应性,在实际中有着广泛应用。
3实例分析导流和混凝土运输技术在水利施工中的应用
3.1工程实例
某工程为库内取水工程,坝址附近地貌属典型的河谷地貌,断面呈“U”形,河床底宽116m,开口宽335m,右岸有残存一级堆积阶地发育,地形总体较平坦,微向河床倾斜。本流域的洪水是由暴雨形成的,暴雨多发生6月~9月,而7月中上旬到8月下旬一般是暴雨最为活跃的多发季节。本地区暴雨特点是面积小、强度大、历时短。由于本流域下垫面为沙土丘陵区,遇到小雨时基本不产流,遇到大暴雨时,汇流速度快,历时短,洪水陡涨陡落,一次洪水历时最多不超过24h。
3.2施工导流
结合实际情况,从水库抽水下排的方式为:将离心泵站设在坝肩一侧,从水库内抽水翻越坝顶排至下游河道;离心泵站由两台IS150-125-250型单极单吸式离心泵组成。关于挡水建筑物的设计,根据地勘所进行的区域地质调查,勘察区及与其相近区均无符合坝体防渗要求的天然土料,因此设计采用编织袋内装粉细沙土来填筑堰体,防渗土工膜做防渗心墙的形式;上下游边坡为1∶1.5,考虑交通及抢险,围堰顶宽取7.0m。经计算,考虑波浪爬高和安全超高后的围堰顶高程为1029.3m。
3.3混凝土运输
该工程所需混凝土总量为0.94万立方米,主要集中在岸边泵站。运输时选择的是机车运输,确保混凝土在搅拌凝结后及时运至现场,路面平坦干燥,没有大幅的颠簸。最终混凝土在质量安全的前提下,及时运到现场,使得施工工作顺利完成。
1.1材料完整性材料包括电子和纸质材料,完整性主要包括各阶段纸质材料按《作业指导书》资料清单要求准备,电子材料需上传“系统”,各阶段必须提交的材料包括标准文本、编制说明、开会或征求意见通知、会议纪要(含专家签名单)及意见汇总处理表等。材料格式需符合《作业指导书》相关要求,纸质材料与电子版应一致。
1.2程序符合性程序审查主要包括标准项目是否属于《水利技术标准体系表》[8]范围内,体系外项目需通过专家论证和进入体系论证,通过签报后方可列入体系内;项目需通过年度计划论证、大纲审查、征求意见、送审稿审查和报批稿审定、审签等几个环节,对于局部修订的标准,通过年度计划论证后,可略过大纲审查和征求意见;大纲审查、征求意见和送审稿审查三个环节需会签主管机构,原则上尚未通过会签的标准项目不予审查。若主持机构和主编单位相同,应由主管机构召开各阶段审查工作会。
2审查过程中存在的主要问题
对各阶段材料审查主要集中在编制说明、标准文本、意见汇总处理表、会议文件、变更情况等。
2.1格式不符合要求《作业指导书》包含22个附件和附表,对标准项目建议书、申报书、工作大纲、编制说明、意见表及其处理表、变更申请表等内容的格式均有明确规定和要求。但是在审查过程中发现不少提交的材料格式仍千差万别,除不符合相关要求外,材料的往复修改和审核也从一定程序上影响了标准编制进度。
2.2内容填写不全主要集中在编制说明基本信息填写不完整;技术要素未填写或填写不全、未正确界定、与相关标准协调性不足等;意见汇总处理表中部分采纳或不采纳意见未说明理由或沟通情况、采纳情况未在标准文本中得到落实等。
2.3标准文本存在的主要问题从标准文本看,其编制内容及过程应符合《标准的编写》相关要求。标准的体例格式是标准的表现形式,是标准区别于任何其他行政文件及科技著作的显著特点,其是否规范不仅直接关系到标准质量,而且影响到标准被接受的程度和执行的效果。体例格式主要依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》、SL1《水利技术标准编写规定》及《工程建设标准编写规定》,水利技术标准可分为工程建设类与非工程建设类,其体例编写格式应符合表1的规定。主要问题包括体例格式未按要求编写,语言不够简练,规范性、指导性不强,内容纳入角度不当,技术含量不高,层次结构划分不合理,科学性欠缺等。不少标准在审查或征求意见时,邀请单位或专家地域范围及专业领域较窄,仅限于某一相关或熟悉的领域,未邀请相关业务司局、标准化专家参会,专家代表性不足,造成标准使用范围或对象过于单一,甚至出现标准审查质量不过关,严重影响标准质量,造成后期标准被暂缓或结题的现象。无论是水利技术行业标准还是国家标准,参会或征求意见的单位和专家都应具备一定代表性。邀请参会或征求意见的单位或专家不能与编写组人员重复,应避免发生自编自审的情况。对于征求意见阶段反馈意见条数较多、处理时部分采纳或不采纳条数较多且沟通尚未达成一致情况的单位或专家应邀请参会。标准审查应邀请相关标准关联度较高的主编单位或主要起草人参会;邀请相关业务司局人员参会;邀请标准化专家参会。如果是国家标准,为保证审查的全面性,应邀请相关部委、其他非水利行业单位专家参会。
3建议
3.1加强标准的编写及体例格式等相关内容的宣贯培训在主编单位开展编制工作前,对编制组及管理人员展开标准编写及体例格式等方面的培训,尤其是GB/T1.1、SL1及《作业指导书》的培训。同时,应结合具体的标准和相关要求,与编制组就常见问题进行交流和探讨,从一定程度上提高标准编制质量,加快编制进度。
3.2提高水利技术标准基础工作的研究目前水利技术标准的审查主要依据《作业指导书》和“系统”,不少主编单位反映在实际操作过程中,需提交的材料较多,程序较为繁琐,加大了工作量,影响了编制进度,“系统”的操作人性化不足,行标审查和国标审查要求应不同等问题。因此,应真正从提高标准质量、切实做好管理工作的角度出发,除加强培训和沟通外,应做好相关基础工作的研究,优化顶层设计,简化材料和程序。
1.2将水利工程整体布局给予优化社会在发展,科技在不断进步,要使水利工程跟得上时代的步伐,就得根据施工现状,着眼于全球的市场大环境,从中不断的汲取有用成分,才能做到与时俱进,才能做到施工思想及施工设备的更新。需要指出的是,优化工程布局不是简单的设备引进,而是在全面了解施工现场的前提下,根据施工企业现有的经济基础及装备,进行全面的施工方案策划。策划中应具有最新科学技术使用、施工过程监控、施工质量管理及施工过程自动化及智能化等。
1.3制订总的施工规划要提高施工效率,提高施工适量,除了做好新技术引进及更新,施工整体布局,还得对制订总体施工规划,才能做到放眼于整个施工环境,才能做好全盘施工工作。规划不是通过简单的测量几个数据,查找数篇文献资料就能完成的,还得对施工河段的水质环境,水流特点,地形特征及其它环境因素进行全方位的考察,才能做到施工规划制订。此外,在这诸多因素考察的同时,还要放眼于全国乃至全世界的水利工程,分析它们是如何施工的,在施工中采取了那些重要措施,才建成了今天成功的水利工程。只将这两大方面的工作做到位,才能使水利工程高效、高质量完成。
2全段围堰导流技术的具体应用
2.1隧洞导流法这种方式的重要特点是,在河流的上下游分别修筑围堰,并在河流两岸挖取隧道,以便于河水分流,使围堰免于损伤。隧洞的施工方式,则根据不同的地形,具体情况具体分析。在施工中主要注意这几点:首先,为了提高排水量,避免孔径减少,应注意改善洞内的施工条件。其次,修筑的隧洞应贯通于上下游,实现上下游河水分流。但应注意和河道的交角,通常情况下,交角应在左右为宜。再次,为了便于排水,隧洞通常都为直线,但也有弯道的情况,这时应注意弯曲度不能超过5度,否则,会产生横波。另外,隧洞的进出口应和围堰保持一定距离,才能避免流水过近造成的冲刷。还有,隧洞内部是否采取衬砌,应根据施工场地而定,当所在地的土壤较为疏松时,应在洞内衬砌,以达到加固作用。否则,不给予衬砌。第四,隧洞导流发适合于地质坚硬、水流急速,并且上下游落差较大的河段,这时,不仅降低了隧洞修建成本,还提高了施工安全性。但需要指出的是,要做好汛期防护工作,以保证隧洞正常运作。如可以临时挖掘一些低高程的隧洞,和永久性隧洞相连接,便可以起到排汛作用。
2.2明渠导流法顾名思义,就是在河岸上挖取渠道,分解水流的方式。该种方式在施工中,应注意这几个方面:首先,在渠道选址时,应具备施工量少,需要挖掘的渠道短,还要保证渠道挖好之后,引流作用良好;在渠沟挖掘时,保证施工安全,不能具有安全隐患,如水流、山体滑坡等。其次,为了很好的引流,通常在渠道上设置转弯,弯度半径应在渠道宽度的5倍左右。另外,渠道的进出口应和围堰保持一定距离,避免过近被流水冲刷,造成损坏。一般情况下,进出口应距离围堰50-100m为宜。再次,一般由于基坑内不能聚集较多的水分,为达到此目的,常要求明渠和基坑间保持一定距离。最短距离应在2.5-3.0米左右。第四。明渠适合于水流平缓的河道施工,在开挖时,还得灵活应用周边的有利条件,以减少施工成本。如,当施工所在地附近有废弃的河道,则可以将渠道中间位置挖掘工作省去,只就进出口进行挖掘,这样明显降低了物力、人力及财力的使用。
2.3涵管导流法涵管是一种钢筋混凝土结构,其修建位置具有特定的选址,通常选在河岸沙滩上,并且该处的位置应在枯水位以上。选定之后,在进行围堰修筑,当围堰筑好之后,满溢的水流就会顺着涵管流出。但涵管不一定都是用钢筋混凝土浇筑而成,在施工地段河岸是岩石的情况下,通常在岩石上开挖沟槽,然后封盖,便形成不一样的涵管。不仅省去了大量的钢筋混凝土,更提高了工作效率。在涵管使用中,特别注意的一点就是水分外渗,这将给水利施工带来不便,阻碍了工程推进。针对此种情况,可在涵管外层设置截流环,可以减少外渗,也可以加长外渗距离,从而减小了外渗造成的破坏,对提高施工具有重要意义。要达到防渗效果,应压紧防渗材料,才能起到防渗效果。在具体的水利工程施工中,由于施工条件复杂、施工形式及内容也不尽相同,在防渗材料使用时,也应做到灵活应用,才能有效的提高涵管水分外渗。上面将全段围堰分流技术中常见的几种进行简单的介绍,还有不少由于篇幅问题不能一一列出。另外,上述这三种导流技术在水利施工使用中,并不是彼此分明,而是相互交错使用的。所以在施工中,应根据地理特征,水系状况,及施工条件,将这三种技术灵活应用,才能从根本上提高水利工程施工质量和效率。
主要把社会水循环过程作为主要监控对象,这个过程由“取水-输水-供水-用水-排水-回用”等环节构成。在监控时,通过监测点——包括取用水户、入河排污口、水源地、地下水监测井等,以及对线包括河流、水功能区等的信息,进而掌握面包括行政区、水资源分区以及地下水分区等的情况。接下来,通过把取用水户的取水和排水数据和行政分区的入境水量和出境水量数据以及地下水数据等进行互相校核,再加上数据信息(包括统计信息、监测信息、流域及区域水循环模型等)的互相校验,可以为实行“总量控制,定额管理”提供有力的支撑,进而实现水资源的科学、精细管理。应用物理网技术,有助于水利行业准确掌握水资源状况,并在此基础上实现社会水循环过程(包括取水-输水-供水-用水-排水-回用)和自然生态系统中的天然水循环过程(包括降雨-蒸散发-产汇流-入渗)之间的合理匹配,实现水资源的高效利用,并优化其配置以做到科学保护,实现经济、自然及社会的可持续、协调发展。
1.2防旱防风防汛决策管理方面
主要是分别针对这三类信息的采集系统(主要是工情信息采集系统、水雨情信息采集系统以及灾情信息采集系统)实现信息采集,网络、数据库将作统一建设。物联网技术应用于防旱防风防汛的预警,主要是以计算机网络、监测技术、信息处理及多媒体技术为支撑,在深入研究防汛抗旱监控特点的基础上,使流域内及相关地区的水情、工情、旱情、雨情、灾情等要素可以构成一体化数字集成平台、虚拟环境,可以做到在可视化条件下为预警提供决策支持,以增强决策的预见性和科学性。如在防洪预警预报中,主要包括两个系统:前端水雨情采集系统和预警信息系统。前端水雨情采集系统主要通过应用基于物联网M2M通信技术的无线RTU实时采集现场的水雨情信息,这些信息包括单位时间内的降雨强度和降雨量,河流水速,水库放闸水速、水量以及河流水库的水位等各种水文数据。然后通过GPRS/CDMA网络将这些信息传输到预警主控中心,以便为主控中心提供原始的水文数据。预警信息系统的设备主要包括喇叭、LED显示屏以及无线预警广播等设备。无线预警广播设备接收预警信息有三种通信方式:一,通过GPRS/CDMA网络保持与控制中心的链接,以实时侦听控制中心发出的预警通告;二,通过语音通道为紧急灾害情况提供直接的语音通告;三,通过短信通道控制中心及移动电话的终端,向预警广播设备及时预警信息。对于没有GSM/GPRS/CDMA网络的那些区域,预警信息则可以通过调频网络得以传到预警现场。
1.3在传统农业及灌溉方面
应用物联网技术实现对土壤养分以及水质的检测,以实现对水文环境及水生态的监控,以取得一定的经济效应。
水利工程堤坝出现险情包括滑坡、渗漏、裂开等类型,由于渗透引起的破坏主要体现在渗透引发的大面积的渗漏、管涌、部分泥土被冲走、严重冲刷、接触流土等。堤防渗透出现的险情主要有三种情况:第一,由于堤坝本身在施工过程中,混凝土等填充物密实度不够、不结实、不均匀;第二,由于堤坝在水利工程施工过程中没有很好地清理坝基,坝基和大坝相接处的砂石或者一些混合物质非常杂乱;第三,坝基出现险情,这主要是坝基本身的结构造成的,有些堤坝的土质里面有大量透水性很强的砂层和砂壤土层,这是造成堤坝险情的最重要的原因。
1.2对水利工程施工过程中防渗施工方案的选取
第一,要对堤坝的坝身进行防止渗漏处理,通过设置防渗墙、钻孔灌浆、扩大裂缝灌浆等方式,建立防渗体。在一定条件下还要进行加厚帮堤,对坝身的填充材料进行重新填充构筑等。第二,设立堤坝截渗墙,主要通过使用薄墙以及低廉的材料,从而使工程造价显著降低。当前经常使用开槽的方法、挤压法、深沉法建造墙体都能达到一定的标准,这里面使用深沉法打造墙体,是有较低的造价,在墙里的深度不大于20厘米,效果最好。如果使用高喷的方法打造墙体,成本造价相对较高,但是有些地方由于受到施工场地的限制,尤其在一些不宽敞的地方,而且施工场地有很多障碍物时,使用此方法效果最好。第三,一些地层中砂砾含量大、砾石块径也很大的情况下,使用冲击钻并结合开槽的其他形式进行,这样也会使成本有很大提高。
2堤坝工程防渗加固技术
2.1堤坝防渗处理
我国对防渗的原则和措施经常使用防渗墙和灌浆的方法对渗漏进行处理,有时使用减低浸润线的方法或者使用加大重量和采用防滑桩等方法,进一步提高堤坝抗滑动的能力,加大抗滑动的安全系数。当然,进行堤坝滑坡的处理方法非常复杂,要认真观察和分析产生滑坡的原因,并采取相应的办法对症下药地解决问题。如加大坝体的稳定性和牢固性,采用复合土工膜或者土工膜进行防渗漏处理,在施工材料中加进去加筋材料,进一步提高混凝土的稳定性。通常采用的方法是上游一般用帷幕灌、铺设防渗墙堵住、拦截等方法,下游经常使用疏导、减压、排出的办法,建造减压井、修建排水沟等进行坝体压力减小,从而起到防渗的处理方法。
2.2堤坝灌浆防渗的方法
2.2.1劈裂式帷幕灌浆法。
为了对堤坝坝身进行稳定加固,可以使用劈裂式帷幕灌浆的方法,使堤坝渗漏清除。具体做法是:依照堤坝的直和弯曲情况,使用轻捷简便的钻机进行钻孔,钻孔时可使用直线或梅花形状,沿着堤坝的某一中心线,由坝堤的顶部到堤坝外侧1.5米的位置实施钻孔,各空中间的距离大约3米,钻孔的深度要根据坝身的具体情况而定,可以把坝身钻透后再进行填土或者钻入1~2米较为合适。进行帷幕灌浆时,要从下到上,少灌多次进行,水泥浆液要由稀薄到黏稠,逐渐进行,并且逐渐加大压力,灵活应对。
2.2.2低压速凝式灌浆法。
在一些高危水位的抗洪抢险中,尤其是由于堵塞而发生管涌,可以使用低压速凝式灌浆法。依据堤坝管涌出现的位置以及堤坝是否是黏土层还是砂砾层的具体情况,可采用相应型号的钻机进行钻孔,并向孔内放入浸水后容易发生膨胀的大米、豆子之类的东西,从而增大产生管涌的阻力,使出现管涌时的速度变慢,不至于水泥浆液随着水流流出。再用不大于50kPa的压力慢慢对着钻孔注入混有速凝剂和水玻璃的水泥浆液,以使水泥加快凝固,尽快阻塞管涌。
2.2.3高压填充式灌浆法。
这种方法只是用在堤坝坝基的基础灌浆,也可用于因为蚂蚁巢穴溶洞的灌入。在进行基础灌浆时,可以使用50米工程钻机从坝堤顶部需要灌注的位置进行钻孔,各钻孔之间的距离可以在1~2米,钻孔的深度可以通过基础坝基然后进入砂石层大约2米的位置最好。然后用128.60~167.50kPa进行高压灌浆,套管一定要保持干燥,并要放置到填土层,基础部分的砂砾层要用水泥浆灌注,再逐渐向土层提高,再用黄泥浆把钻孔封住。这种高压填充式的灌浆方法,对治理由于坝基不牢固引发管涌,对蚁穴、溶洞的灌浆都起到很大的作用。
2.2.4建造防渗体。
对于使用水泥浆液砌石的重力坝,在堤坝的上游表面进行加固灌浆,从而使渗漏涵洞或缝隙进行填堵,使堤坝坝体得到更好的加固,也使防渗能力得到进一步加强,保证堤坝坝体的完整性和防渗能力增强。在坝体下游表面进行加固灌浆,尤其是堤坝的坝体表面出现漏水或者有混浊物流出,以至于出现水平小孔或者倾斜孔,可以使用埋设水泥浆管进行灌浆,使坝体的涵洞和裂缝产生堵塞,从而影响坝体的稳定性和抗冲刷能力。这种施工工艺对拱坝及支墩坝体工程非常适合,使用这种方法时要求坝体前面没有水,要重新在坝体表面剔除缝隙,再用高标号的水泥浆液或者防水材料和高标号的水泥砂浆配制的浆液进行嵌缝,从而提高坝体的稳定性和牢固性。
2.3混凝土防渗墙技术
2.3.1高压喷射防渗墙。
通过高压喷射对坝基的覆盖层进行冲击,然后把水泥浆液充分灌注到坝基的下面的土层里面,使其与土层颗粒充分融合,从而构筑成防渗墙。
2.3.2自凝灰浆防渗墙。
使用膨润土、水泥、缓凝剂等制造成自凝灰浆,在凝固的时候可以当作凝固时凿孔壁的水泥泥浆,在完成后自然凝固,从而起到防止渗漏,强化孔壁的作用。这项技术在国外得到广泛应用,在我国只是刚刚开始运作。
2.3.3垂直铺塑。
通过使用链斗式的挖槽机,把挖出的槽渣通过链斗运出,这样槽孔的连续性就形成了,再用水泥浆液加固槽孔壁,待水泥槽成型后再在上面把防渗薄膜铺设上,然后再进行黏土回填。槽的深度不能超过15厘米,宽度大约在15~30厘米之间。这种方法对沙化土层较为适宜,施工效率也很高。