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坝体过流技术在堆石坝填筑中的应用分析

2017-03-27张力

科技创新与应用 2017年4期
关键词:技術水利工程

张力

摘 要:堆石坝坝体过流技术的安排以及施工对整个水利大坝施工质量影响重大,同时也会对同期以及后期的施工作业造成影响。过流技术的合理应用是坝体施工作业的基础要求。实际的施工中无论是客观条件还是主观条件都有可能影响到技术应用效果,因此技术人员应当严格操作,规范各项施工环节,以保证作业进度的顺利推进。基于这一点文章以某工程为例,简要分析了坝体过流技术,并以全面控制的角度提出相应的质量控制手段,从而保证堆石坝施工质量及作业安全,切实提高堆石坝填筑水平及工程效益。

关键词:水利工程;堆石坝;坝体过流;技術

堆石坝是我国水利大坝施工中应用最为广泛的,但是混凝土面板坝体往往容易受到外界各类因素的影响,因此各类施工问题层出不穷,其中不乏质量病害以及施工安全事故等问题。由于堆石坝是防水治水的主要结构,这些问题严重影响到了堆石坝的质量、使用寿命,因而对水利工程的整体质量造成了不利影响,严重时会使得一个工程项目废黜。因此,堆石坝的施工中必须采用复合实际施工需要的填筑手段,全面把控工程各个环节的衔接,因此坝体过流技术应时而生,通过该技术能够有效提高坝体填筑适量,降低水流对坝体的侵蚀作用,提高堆石坝防水治水性能。基于这一点,本文结合某一混凝土面板堆石坝作为实际案例对坝体过流技术进行分析。

1 工程概况

某水利工程施工环境为河谷区域,河谷高差100-150m,宽度范围为10-25m,该工程坝体采用混凝土面板梯形堆石大坝。施工前通过勘察,河谷两岸山坡山势较陡,河谷左岸坡角为42°,右岸坡角为65°,河床及山坡基岩均裸露在外。为了保证施工安全以及施工质量,确保完工后堆石坝能够发挥应有水利功能,填筑施工设计确定采用坝体过流技术。

通过测量计算,堆石坝填筑的总量为45万m3,并且填筑分区设计内容相对较多,从上游到下游包括垫层区、特殊垫层区、过度料区、堆石区、干砌石护坡区。主要通过开采石灰岩获得填筑料,灰岩软化系数为0.79,饱和抗压强度可以达到64MPa,干容重平均为27.5kN/m3,弹性模量为67GPa,下面便针对坝体过流技术的实际应用进行简要叙述。

2 坝体过流技术分析

坝体过流技术应用过程中必须严格设计规范,通过这种限制确保施工作业操作的规范性。该大坝的填筑的土方量不多,但是由于工程施工区域复杂,因而施工过程中存在一定困难,施工过程中容易受到外界因素影响,致使施工效率低下。为了避免施工质量和施工效率受到施工环境影响,并在此基础上保证施工人员的安全,可以应用坝体过流技术。通过结合工程的实际需要,设计出科学合理的坝体过流施工方案:1050m高程下课结合沿河路当成填筑道路;填筑到1050m后,毁坏沿河路修建中线填筑道路,选择马道填筑到1080m高程;1080m高程以上选择上坝路实施填筑。受到道路结构形式的影响,在施工时要估计好不同的参数指标,这样才能达到导流洞和坝体同时过流的要求。

2.1 边墙

为了切实发挥堆石坝防水治水的作用,该工程在暴雨中心部位施工,该区域在暴雨天气下水体很容易出现暴涨暴跌的现象,因而坝体容易受损。因此施工过程中必须首先考虑上游坝体的保护问题,降低水流冲击对上游坝体的损害。为此施工人员可以加大上游坝体施工质量投入,保证过流技术的顺利实施。

2.2 坝体

进行堆石坝坝体填筑前需要预先处理填筑区域,并做好相应的保护工作。预处理期间需要依照实际流域流量对大坝洪水进行控制,以免由于水量过大导致坝体被损毁。另外需要注意填筑所需的石灰岩应当现开现用,而石灰岩本身具有的特性使得填筑区在施工过程中无需多家保护,只需要将填筑材料按照规定摊铺、碾压。但是汛期施工不同于平常的施工,需要适当的对大坝进行提升,提高坝面高度后再进行填筑作业,若这一过程受到汛期影响而令坝体损坏,则应当立即修复。完成坝体的修复后才能继续坝体浇筑,浇筑时坝体填筑的最后工序,浇筑完成后坝体填筑基本完成。这里还需要注意,为了保证大坝各区域间的有效性,提高坝体施工质量,应当尽可能分区施工。

2.3 坝后坡

石干切削法是坝后坡常用的施工方式,实际施工中结合了反铲法以及人工削坡法两种填筑方式,从而有效提高了坝体的施工效率以及工程质量水平。坝后坡的该种施工方式可以有效提高坝体的抗冲压性。但是需要注意坝后坡施工同其他施工环节一样同样需要严格控制施工质量,确保施工安全。此外,基于大坝抗冲击性能的要求,坝后坡的填筑区域要求填筑深度到坝尾处,填筑厚度不低于11m。

在施工过程中安放钢筋笼,可以给后期阶段的作业处理提供便利,此外还需要对坝后1035以及1045高程进行合理的调整。具体操作步骤如下:将钢筋笼安放在坝后,通过人工块石进行填充,接着再对钢筋以及钢筋笼进行焊接使其融合,以连接钢筋笼以及锚杆,进而促使施工顺利进行。

3 结合案例分析过流技术应用效果

某大坝总填筑工期接近1年,期间,大坝所在地区曾发生过一场特大洪灾,洪灾平息后,相关技术研究人员对大坝性能作了观察和检测,发现在此次洪水冲刷下,大坝坝体主体结构并没有受到严重损伤,只有大坝下游部位,临近大坝填筑区域处有一条洪水冲刷形成的深槽。这说明坝体过流技术能对大坝坝体进行洪水保护,能提高大坝坝体的抗冲击能力,减少洪水对坝体的损害。

再次过流时大坝已采取中线对道路进行填筑,整个坝面都上升。这次过流持续了6小时,流速以及坝面水深分别为3m/s以及2-3米。过流后对其进行了察,发现坡脚,坝面以及坝后均没有受损,只在坝后坡发现一些漂浮物需要进行处理。这次的过流,意味着对电站堆石坝采取的过流保护方法是正确的。与此同时,还对损坏处的修复结果进行了检验,表明对首次过流损害采取的修复手段是积极有效的。

第三次过流持续了3个小时,流速以及坝面水深分别为1m/s以及1米。过流后对其进行了观察,发现坡脚,坝面以及坝后都没有受损,只在坝面发现一些漂浮物需要进行处理。

通过对该大坝的实际过流情况进行分析可以看出,坝体在挤压边墙的保护下可以有效抵挡水流的侵蚀破坏,因而挤压边墙具有一定的保护功能。另外垫层区以及过渡区在错台填筑的保护下过流损害有效降低。其中过流保护最为关键的是坝后坡设置的大石以及钢筋笼,过流时该结构是保护的重要结构。通过实际过流保护效果可以看出,过流时应当尽可能提高整个填筑堆石区,从而才能有效提高过流效果。

4 结束语

上述技术分析以及实例分析可以看出,堆石坝过流技术是目前水利大坝施工中相对较为常见的技术,通过过流技术不但能够提高堆石坝的整体质量,降低水患灾害的破坏,有效发挥大坝的治水、防水功能,同时坝体的抗冲击性能也可以得到有效提升,减少水灾对坝体的损害,确保堆石坝的稳定以及使用寿命。本文仅大致对堆石坝的过流技术进行了简要叙述,并针对施工流程进行了分析,希望可以和广大同仁进行讨论,共同为我国水利事业的发展贡献一份力量。

参考文献

[1]任怀璋.水利混凝土面板堆石坝填筑施工中的坝体过流技术[J].黑龙江科技信息,2014(6):252-252.

[2]潘家军,饶锡保,徐晗,等.坝料流变对高面板堆石坝的应力变形影响研究[J].西北地震学报,2011(S1):27-31.

[3]刘攀,唐芬芬.苏家河口水电站混凝土面板堆石坝坝体填筑质量管理综述[J].水利水电技术,2011(5):53-54.

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