中国水电建设技术成就

中国水电建设技术成就中国成立以来我国水电事业进展很快，坝工技术也有了长足的进步。除对常规坝型外，重点对碾压混凝土坝和钢筋混凝土面板堆石坝的设计和筑坝技术，开展了大规模的争论和广泛的应用。对在特定条件下建设高坝方面，如简单地形、地质条件，高地震烈度区，在狭窄河谷宣泄大洪水等，进展过专题攻关。此外，还围绕设计与施工中的关键技术问题，开展了多学科的综合争论，取得了可喜的成就。坝型优选和筑坝技术从我国的资源、建筑材料及劳动力优化动身，优选坝型可以在碾压混凝土坝、钢筋混凝土面板堆石坝和高薄拱坝等方面，应用广泛，成就突出。碾压混凝土坝198650100ｍ以、江垭〔131ｍ〕、百色〔126ｍ〕、大朝山〔121ｍ〕、棉花滩〔111ｍ〕，其中碾压混凝土量6065％左右，施工月顶峰浇筑强度超过25万ｍ3，到达世界先进水平。的我国碾压混凝土筑坝技术在国际上独树一帜。混凝土面板堆石坝技术混凝土面板堆石坝是近二三十年进展起来的一种坝型，我10多年来，已建、在建和拟建面板堆石坝坝高在100ｍ10多座，如在建的广西区南盘江天生桥一级面板堆石坝坝高178ｍ，232ｍ。如黑泉面板坝，按８度设防〕也有独到之处。高混凝土拱坝技术30ｍ300多座，是世界上拱坝最多的国家之一。20世纪８0年月以来，我国间续建成高度大于100ｍ以上的拱坝多座。已建设的双曲拱坝有黄河李家峡〔坝高165ｍ、B/H=0.163〕、雅窘江二滩〔250ｍ、B/H=0.232〕，在建和拟建的有乌江构滩〔225ｍ〕、黄河拉西瓦〔250ｍ〕、澜沧江小湾〔坝高292ｍ〕金沙江溪浴渡〔坝高295ｍ〕尤其是在300ｍ级特高混凝土拱坝特地技术和在高地震烈度区高拱坝的合理体型争论己取得突破性进展，为在我国兴建300ｍ高混凝土拱坝挺供了坚实的科学理论依据。46000MW〔7000MW〕，坝体受总水推170295ｍ，装机125000MW100000MW，地震烈度为８度。溪浴渡水电站坝体受总水推力为202~3混凝土重力坝筑坝技术三峡水电工程大坝〔175ｍ〕也是实体重力坝。三峡工程重力坝身泄洪68000ｍ3／s，10％的洪水也都集中在坝身宣泄。坝身孔数之多、尺寸20世纪８0度设计理论、坝体优化、坝体温度应力仿真计算、断裂力学、坝体裂奠定了坚实的根底。高坝大流量泄水建筑物及消能工技术我国水电工程泄水建筑物的特点.一是高水头、大流量、窄河谷、单宽流量大；二是低水头、低佛氏数、宽河谷。这两种泄洪水流的消5亿MW，而我国的大型电站〔如二滩、构皮滩、小湾和溪洛渡等工程消能要求大都是在河床宽８0～110ｍ5亿MW3.16亿MW3.9亿MW，小湾4.6亿MW9.8亿MW。我国水电工程不仅泄洪功率大，而且泄洪、导流流量也大，泄洪建筑的单宽流量和流速均很大。我国还有多座水头超过200ｍ以上的高坝的泄洪建筑物，流速大于50ｍ／s.，泄洪建筑的单宽流量都大于200ｍ3/s的黄河小浪底水电站，最大含沙量为８00kg／m3以上，泄水头高遮水流空化和有泥沙磨蚀的状况。在泄洪建筑物及消能工的争论方面，我国实行了多种途径和方联合消能工技术为一体，即坝身、坝上、隧洞和水垫塘联合消能，圆满地解决了实践中消灭的技术难题。钢筋混凝土引水岔管技术2060土岔管。90年月我国建成的广州天荒坪大型抽水蓄能电站，水头高700～800ｍ，8～9ｍ、支洞直径3.5～4.2ｍ，由于充分利用围岩的支承作用，钢筋混凝土衬砌体厚仅为0.6ｍ。对的抽水蓄能电站积存了阅历。高坝地基处理技术(加固处理，防渗处理)在混凝土坝修建过程中常常遇到不良地质条件，如断层裂开带、节理、裂隙等密集带或脆弱夹层，需要进展处理。我国在坝基不良地4号断层〔G4〕。这一断层系伟晶岩劈理带，在经过高压水泥灌浆处理后，度、单位吸水率都符合设计要求。其次是铜街子水电站，该工程地质简单，断层、层间错动发育，固结灌浆处理，喷射压力、固结灌浆压力均到达施工要求。设计均有独到之处。岩质高边坡预应力锚固处理1965年在梅山水库大坝，首次承受顶应力锚索加固坝肩滑物中广泛应用，特别是在岩质高边坡处理中应用较多，在龙羊峡、天生桥二级、浸湾、隔河岩、五强溪、李家峡、小浪底及三峡工程上都广为应用。另外，对顶应力锚固构造、锚固体系、内外锚头型式、拖取得了良好的效果。地下建筑物建设400400ｋｍ，40多座。如云南鲁布革水电站，其地下洞室群上下重叠，穿插布置，共有42个洞室，总长3.12ｋｍ，开挖量为238万ｍ3，地18m*38.4m*125m。二滩水电站导流隧洞尺寸17.5m*23m，是我国目前开挖尺寸最大的隧洞。溪洛渡水电站，两岸各有８条泄洪、引水、交通、变电室等地下洞室群，地下厂房有18800MW，两座地下厂房分别布置在左右两岸山体内，将成为世界上规模最大的地下厂房。浇灌工程均为地下洞室，集中布置在左岸山体内，洞群密集、纵横穿插，堪称世界地下工程建筑奇观。另外，拉西瓦、龙滩、小湾水电站的地下工程的规模及十三陵、天荒坪、广州抽水蓄能电站的地下洞室群工程规模也很大。水利工程施工技术爆破开挖技术及争论1400年前；直到1867年诺贝尔制造硝化甘油破、再到深孔爆破、洞室爆破的进展过程。直到三门峡工程〔1958年〕和刘家峡水电站〔1964年〕建设时才刚刚开头使用毫秒电雷管，爆破技术的应用起步很晚。20世纪70年月葛州坝工程上马，开头引入孔径80――150mm破的大规模试验争论工作。试验争论的主要内容为：规律；预裂爆破及深孔爆破各种参数的试验争论等。此后的1983年我国公布了《水工建筑物岩石根底开挖工程施工技术〔SDJ211-8，使得现代爆破技术在水利水电行业得以推广应用。水利水电工程爆破技术争论：①坝基开挖爆破技术②边坡开挖爆破技术③隧洞及地下厂房爆破技术④围堰及岩坎爆破技术⑤水下爆破技术⑥定向爆破技术几种：水利水电工程爆破依据起爆方法分类：水利水电工程爆破依据钻孔装药施爆分类：近年我国水利水电工程爆破技术进步主要表现：①深孔台阶爆破〔应用于大方量的石方开采〕50mm，7m自由面以上的爆破，多排炮孔间可以承受毫秒延期起爆，具有一次爆破方量大、裂开效果好振动影响小等优点。因此得以广泛使用。②预裂爆破与光面爆破预裂爆破是在开挖过程中，沿设计开挖轮廓线打密集孔装少量炸药预先爆炸成缝，以防止爆破区炮孔爆破引起爆破区外保存岩体或其他建筑物破坏的一种技术。③高边坡开挖爆破160m，云南澜沧江小湾水电站开挖最高700320m，拉西瓦坝肩边坡700m④孔内、孔间微差有序爆破⑤保护层开挖爆破：保护层分层开挖→小台阶爆破法→水平预裂爆破法〔取消保护层〕→水平光面爆破一次爆除保护层⑥面板堆石坝级配料开采爆破料直接上坝填筑。问题的提出：面板堆石坝的石料填筑到坝上经碾压使其干容重低、抗剪性高、稳定性好、渗透稳定性好。因此堆石体中的填筑石料保证。配包络线范围之内。面板坝坝料开挖.doc堆石坝级配料的这一特性是与其他石料或矿石开采的最大区分。适用。得满足设计要求的级配料。级配料开采争论现状：先后在鲁布革水电站、西北口面板坝、龙滩水电站、天生桥水电站进展过专题争论和试验，积存了相关资料。论争论中。2060年月的系统论、信息论、掌握论；70年月的耗使岩石裂开理论争论进入了一个崭的阶段。们组成的构造面掌握着岩体的裂开。粒径大于10－80cm的块度，由50%――75%10cm的岩如当粒径为10cm和1.0cm时，构造面影响所占的比例从50%减到10%。对于爆破的破岩机理，有以下生疏1〕爆破后应力波的作用先于高压气体。岩体中原有构造面与应力波的作用根本划定了岩块尺寸。应力波裂开的特征是原有裂隙扩展、激发裂隙、促使一些裂隙贯穿或裂开〔2〕爆破的加载速度对裂隙的生长有较大作用。慢加载〔3〕高压气体的作用除在孔壁近区外，对块度的划定不起主要作用，而主要使已裂开的岩体裂开和分别。工程爆破中的不确定性〔〕岩体本身的不均匀性，不连续，地应力、地下水作用；岩体出露条件的局限性，使得岩体裂隙系统的几何参数难以精准描述2〕有限的试验难以代表整个工程特性，人们还无法进展大量的爆破块度分布的测量工作〔3、特性、炸药种类、爆破参数等；因此建立在上述参数根底上的数学模型也就会有极大的不确定性级配料开采争论内容：爆破块度分布规律：地质因素对爆破裂开块度的影响，爆破孔网参数对块度的影响；爆破块度的分布模型及预报，堆石坝级配料开采深孔台阶爆破参数的优化，块度级配参数与爆破参数的相关分析⑦围堰及岩坎撤除爆破围堰及岩坎爆破方法用于导流洞、明渠进水口的挡水堤埂撤除、围堰撤除、堤坝爆破抢险分洪、船坞坞首岩坎撤除。破一次爆通成型，能满足泄水、进水要求。同时保证爆破区四周各种倒或滑移至水库中。州坝水利枢纽大江混凝土心墙围堰的撤除，装药量47.8t，324响，撤除7.8s200666日三峡水利枢纽三期RCC〔碾压式混凝土围堰，全长580m〕撤除爆破，撤除围堰总长480m，装药192250890012.88690k撤除混凝土总方量18.67110m40010层楼。标志着我国围堰撤除技术上升到一个的阶段。围堰撤除爆破距建筑物最近者：田坝电站2m，禹门口〔提水工程〕4m。⑧定向爆破筑坝 松动倒塌；抛掷爆破；⑨岩塞爆破我国承受岩塞爆破打通水库放空洞与库内联接段的爆破工程2019799m，4.1t。爆炸处理承受聚渣和泄渣两种方式。⑩爆破开挖技术标准修订和爆破测量技术1963年的行业爆破标准――以手风钻为主的爆破开挖技术标准；1983年行业爆破标准――潜孔钻为主要机械、深孔台阶爆破及预裂爆破为核心的开挖施工技术标准；1994年修订标准――承受先进爆破技术，降低单响药量，程加强爆破监测。破，并将其与预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破等方法组合，形成优质高效的开挖工艺。面板堆石坝混凝土挤压式边墙技术〔面板坝上游垫层区施工技术〕面板坝上游面传统的施工方法：将垫层料铺填超出设计垫层区0.3—0.5m40cm；待垫层料填筑至肯定高度后，进展人工削坡整理，并反复进展斜坡碾压，然后再进展削坡整理、喷砂浆固坡等工序，直至符合设计坡面要求。实行上述传统垫层料超填和整理工作量大，而且坡面长期无防护易受雨水冲刷。混凝土挤压边墙技术即在每填筑一层垫层料之前，沿设计断面层料，待本层垫层料碾压合格后再重复以上工序。该施工技术应用突破的技术难点：混凝土挤压机械，挤压式边墙的混凝土特性须考虑三方面因素：挤压出的混凝土能否满足渗透要求〔k=1-10-cm/s协作比是否适合施工要求。公伯峡面板堆石坝建设中开发研制的挤压机行进速度掌握在2小时后,即可进展垫层料的铺填和碾压作业.挤压式边墙施工技术特点:(1)大坝施工进度明显提高。挤压式边墙混凝土浇注施工速度达50m/h,2-3h即可进展垫层料填筑,二者几乎同步上升。由于挤压边墙在上游坡垣的限制作用，垫层料无需超填，作业，施工难度和施工安全性大大提高。料的压实度得到保证。挤压边墙施工技术使得上游坡面施工工序、施工设备、机具得以简化。传统工艺所需的坡面平坦和碾压设备、沥青喷涂设备、水泥砂浆施工模具等被挤压机取代，人工修整作业量大为削减。工治理和混凝土面板的浇注施工。流度汛安全性亦有提高。地基处理技术的进展①水工建筑物对地基的根本要求主要表现在以下三个方面：地基承载力和稳定性问题；渗透问题。正常使用。水利工程中常见软土地基有：软黏土〔脆弱黏性土〕海相、泻湖相、三角洲相和湖泊相软黏土的特点是自然含水量高，35%－80%；空隙比大，1.0-2.0；抗软黏土地基承载力低，沉降变形大，不均匀沉降也大，沉降稳定历时也很长。这种地基广泛分布于我国沿海以及内地河流两岸和湖泊地区。系指由碎石、砂或粉土、黏土中的系指人类活动形成的无规章积存物，主要由建筑垃圾、生活垃圾、工业废料组成，成分简单，性质不同，在同一场地的不同位置，其承载力和压缩性可能有较大差异；冲填土地基系指由水利冲填泥沙形成的，其性质与所冲填泥沙的组成、性质、冲填时的水力条件亲热相关。大量震陷变形，地基因液化而丧失承载力。速破坏，并发生显著下沉，其强度也快速降低的黄土。性，然后考虑是否需地基处理和如何处理。有机质土和泥炭土地基：5%为有机质土，60%时称为泥炭土。这类土有机质含量高，强度低，压缩性大，不宜作为自然地基。地基土粘粒成分主要由亲水性黏土矿物组成的黏性土，在环境温度和湿度变化时会产生猛烈的膨胀变形。3300度以下，并含有冰的土层。岩溶和山区地基②经处理形成的人工地基根本型式浅根底；复合地基；桩根底。依据地基处理方法加固地基的原理，地基处理可以划分为三大类：置换型地基：局部置换形成复合地基；全置换形成浅根底。〔换填垫层法，挤淤置换法，振冲置换法，强夯置换法，〕土质改进型地基：挤密、振密〔强夯法，振冲密实法，挤密沙、排水固结〔堆载预压法，真空预压法，堆载预压与真空预压联合作用，降低地下水位等、灌入固化物〔深层搅拌法，高压喷射注浆法，渗入性灌浆法，劈裂灌、冷热处理加筋型地基：竖向加筋〔桩根底；水平向加筋〔加筋土法〕③地基处理工程的争论进展方向地基处理理论的争论：加固机理及设计计算理论地基处理技术争论：伴随材料工艺机械消灭的方法争论。地基处理机械争论地基处理技术综合应用争论地基处理测试技术：方法检验和地基处理效果评价无盖重的固结灌浆技术〔小浪底、三峡水电站工程地下连续防渗墙〔造孔，固壁，塌孔处理等；〔〕超软黏土地基的爆破挤淤置换法；〔土工布，土工格栅等〕坝基防渗墙技术1、应用领域修建在掩盖层上的土石坝及围堰工程大多要使用混凝土防渗墙防的防渗加固，其中有的地段也需建筑混凝土防渗墙。实现了国内很多高难度的、在世界上也不多见的地下防渗工程。2、国外防渗墙技术和进呈现状1950年首先在法国和意大利应用，击钻联合作业成槽的ICOS法，单斗挖槽的ELSE法；法国的冲击回转式钻机成槽法；德国的反循环法等。1959年日本引进了意大利的施工技术，在坝工建设中成功应用。并间续开发研制成功了很多独创的地下连续墙施工设备和施工方法。至今欧、日仍领导着这项技术的潮流。造孔机具冲击钻：国外早期有用的造孔机械，构造建单，操作便利，适于钻进漂石和基岩，凿钻深度可达150m；70年月加拿大修建的马尼克131m深的防渗墙就是用这类钻机建成的。回转钻机：效率高于冲击式钻机，适于脆弱土层、沙层、沙砾石层的造孔。钢绳抓斗、液压抓斗：80年月以来，国外大量使用抓斗挖槽机造墙，抓斗不需对土渣进展充分裂开，比上述机械工效高。液压铣槽机：是目前最先进的防渗墙造孔设备。1973年法国研802.—2.8100m100MPa的基岩。铣槽机价格昂贵，造墙本钱很高。1992年。日本横跨东京湾的高速大路使用EM-320136m2.8m的防渗墙，是现今世界上最深的防渗墙，代表了国外防渗墙的最高水平。泥浆固壁技术墙间接缝技术防渗墙槽段间的接缝质量是防渗墙施工质量的关键。钻凿法：双反弧接头法：拔管法：接缝设置止水：墙体材料25-35MPa；1-1.5MPa，弹性模量400-800MPa；自凝灰浆：自凝灰浆由水泥、膨润土、缓凝剂和水配置而成的浆液，在造孔过程中起固壁作用，造孔完成后自行凝固城墙。建墙速度快，本钱低，用于低坝和临时工程中。3、国内混凝土防渗墙技术进展状况1958年山东青岛月子口水库在沙砾石地基中首次建筑了桩472m20m43cm。1959年北京密云水库大坝根底防渗墙制造出钻劈法建筑槽953m44m0.8m；开创了统方法。19631979年、1996年我国防渗墙技术应用：开创了土石围堰引用防渗墙的先例；29.6m0.8m，是我国渗墙施工技术到达了水平。70年月混凝土防渗墙技术作为病险土石坝处理的最正确手段被广泛应用。1977年建成的甘肃碧口水库大坝是当时国内最高的心墙土1.3m，是当时国内厚度最大的防渗墙。80年月，葛洲坝大江围堰承受了混凝土防渗墙作为防渗体，47.3m0.8m，199043.6m，是我国首次使用塑性混凝土防渗墙，取得良好效果。19941.4m。1997年四川冶勒水电站完成了我国至今最深的防渗墙施工，墙体材料强度最高的混凝土防渗墙。深度81.9m，厚度1.2m，设35MPa。长江三峡一二期围堰防渗墙是我国已建防渗墙中规模最大、代表了我国防渗墙的最高水平。土工合成材料的应用与进展国外土工材料的应用可以追溯到上个世纪五十年月，1977年在巴黎进展了第一届土工材料应用与争论的国际会