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【摘 要】水利水电混凝土工程施工在水利水电建设事业中占有重要地位,特别是以混凝土大坝为主体的枢纽工程,各种费用约占工程总投资的50--70%。因此在实际工作中,不断强化混凝土施工技术在水利水电施工中的应用有效性是很有必要的。
【关键词】水利水电;混凝土;技术;措施
1、混凝土施工技术的基本特点及意义
为保证水利水电工程的安全性,混凝土结构必须具备相当高的强度。由于施工区域的地理因素和环境因素各有不同,在施工过程中应当充分考虑具体的外部因素,合理调节混凝土结构,保证工程在抗震、抗冻、防渗和耐久性等各方面符合安全和使用要求。同时,由于水利水电工程通常都是需要长期运行的工程,因此外部环境会不可避免地发生改变,而混凝土随着时间推移,会发生老化现象,同时在运行过程中经常发生的载荷变化,这都将影响混凝土施工技术的施工质量,进而影响到大坝、地基、防渗墙等关键设施的安全性。
水电工程作为一项利国利民的工程,以三峡水利工程为例,它的竣工首先极大提高了该段的滞洪和泄洪能力,消除了存在几千年的长江水患;其次,三峡工程的年均发电量可达840亿千瓦/时,在很大程度上缓解了华中和华东地区的能源供应紧张局面,间接减少了发电用煤的消耗,保护环境;另外,三峡工程在改善航运、推动发展农村养殖业、旅游业等方面都有着十分重要的作用,对地区经济发展的推动显而易见。因此,作为水利水电工程的施工质量的重要影響因素,施工人员必须保证混凝土施工技术的不断完善。
2、混凝土施工技术在水利水电施工中的具体应用
2.1、混凝土坝分缝分块技术
在进行坝体的混凝土浇筑中,没有硬性规定要将其一次完成,而是要求将坝体分解成不同的几个浇筑块,再分别进行浇筑。一般情况下,混凝土建造的土坝首先要划分坝段,确定永久横缝的位置,然后使用临时性纵缝和水平缝将其分成若干块,常见的坝体分缝分块有三种形式,分别为通仓浇筑、错缝分块、纵缝分块。具体的施工技术如下:1)通仓浇筑,此法不用设置纵缝。而是根据整个坝段逐层进行混凝土的浇筑。由于关涉的仓面比较大,方便了机械化施工,可以大大提高工作效率。但因为浇筑的距离较长,极容易产生温度上的变化,从而造成裂缝,应将温度控制好;2)错缝浇筑,则是根据高度防线,对竖块进行错开分块浇筑,与通仓浇筑相比,错缝浇筑不需要较高的温度要求而且浇筑工程中无需接缝灌浆。但浇筑块之间的相互制约加大了温度裂缝的发生几率,使得施工中的各个浇筑块间的相互干扰明显;3)纵缝分块,在温度控制和施工工艺上的操作性比较强是其最大的优势,浇筑块间的干扰也小,有利于保证施工中的安全生产。值得注意的是,及时的对坝体的裂缝进行混凝土填浆,以便保证坝体完整性,减少漏水的情况发生。
2.2、混凝土坝接缝灌浆技术
1)接缝灌浆管路系统布置方式坝接灌浆是混凝土坝体施工中非常重要的技术,通常情况下,重复式、盒式、骑缝式是灌浆管路的三种方式。重复式灌浆管路的优点是既可以保证重复灌浆,又不会产生管路的堵塞。盒式灌浆管路可有效减少进浆和回浆管堵塞的情况,使灌浆的质量达到标准。但它也有缺点,那就是纵缝灌浆消费的管材比较多。综合来比较,骑缝式灌浆所具有的优势更为显著:灌浆流畅,管路不易堵塞,升降均匀;2)接缝灌浆施工技术先要将施工方案进行确定,然后基于方案,应用科学合理的施工方法和施工工序,也要科学的安排灌浆的材料和顺序,通常是先灌浆横缝,再进行纵缝处理,要向稳固坝块的侧向,也可采取先纵缝后横缝的方式,但是切忌不能将横缝和纵缝同时进行。只有在这种科学合理的施工顺序下,施工进度才能得以控制,使施工顺利进行。
2.3、堆石混凝土技术的应用
由清华大学于2003年创新发明的堆石混凝土技术近些年来在水利水电工程中也得到了广泛应用,将粒径不小于30cm的块石堆满仓面,然后利用自密实混凝土的流动性和抗分离性最大限度的降低了水泥用量和水化热,提高了施工过程中的机械化程度,有效的降低了施工投入,同时简化了施工程序,使得工程质量更加便于控制。从2003年该项技术诞生到现在,已经在山东蒙山水库、山西恒山水库等水利水电工程中得到了应用,体现了该项技术的优势
2.4、混凝土新技术的应用
2.4.1、高性能混凝土
高性能混凝土是在传统混凝土的基础上运用现代技术提高混凝土的耐久性和力学性能的一种新型混凝土材,另外这种混凝土材料还具有较高的强度、适应性以及体积的稳定性。此种混凝土在制作时采用的是优质的原材料、地水胶比和足量的添加剂配制而成。
2.4.2、高强混凝土
我们对于高强混凝土的定义是其强度等级≥C60,而混凝土强度等级≥C100时,则被称为超高强混凝土。高强度混凝土的原材料是砂、水泥和石,另外添加由矿渣、硅粉和减水剂等集合而成的一种高强度的人工建筑材料。高强度混凝土材料具有抗压强度高、抗变形能力强、密度大等优势,此类混凝土经常被用到高层建筑或某些特殊结构中。高强度混凝土的高抗压强度是他最大的特性,其抗压轻度是普通混凝土的5倍左右,因此能够减少构件的截面,在水利施工中最适用。
2.4.3、轻集料混凝土
这种混凝土的配置原料是轻砂、轻粗集料。此材料具有较好的耐久性隔热、自重轻以及其抗震性能较好等优势,因此在水利施工中很适用。
3、混凝土施工过程中常见的问题及解决方法
3.1、施工中产生裂缝及解决方法
3.1.1、表面修补技术
表面修补属于一项操作较为简便且应用较为广泛的修补技术,比较适合表面裂缝结构较为稳定或者不会给结构水利水电工程承载力造成影响的各类表面裂缝,也适用于部分深层裂缝。一般性的处理方式,是直接在裂缝表面重新涂抹水泥浆或者直接于混凝土表面区域涂抹尤其或沥青等各类防腐蚀性能较好的材料。在采取防护措施的同时,为避免混凝土因外界作用力再次开裂或已有裂缝继续扩大,需要在裂缝表面额外加上防护措施,如黏贴一层玻璃纤维方格布等等。 3.1.2、灌浆、嵌缝封堵技术
部分混凝土裂缝会给水利水电工程整体造成影响,也有部分裂缝会给水利水电工程防渗性能造成较大影响,针对这一类裂缝多采用灌浆技术进行修补。在实际施工中,运用压力设备,从而使胶结填充材料充分融入裂缝,待胶结材料凝固硬化后,即可同混凝土结构融为一体,达到封堵密实加固的目的。灌浆技术中应用较普遍的胶结材料包括水泥浆、聚氨酯等多种材料,应根据水利水电工程规模等特点,进行合理选择。在裂缝的封堵固化中,嵌缝法的应用也较为普遍。该技术在进行封堵时,会顺着裂缝凿取空槽,使用相应的止水材料对空槽进行嵌填,从而使得混凝土裂缝得到充分密实。根据水利水电工程建筑的情况在刚性(如含聚合物的水泥砂浆等)与塑性(如丁基橡胶等等)材料中进行选择。
3.1.3、结构加固技术
若裂缝给混凝土的结构性能带来较大影响,此时相应的为混凝土结构实施加固工艺。在为混凝土结构实施加固工艺时,常用的方法包括:适当扩展其截面面积,并针对结构构件的角部外包型钢,使用预应力法、黏贴钢板、加设质点或额外喷射混凝土等方式进行加固。
3.2、混凝土露筋现象及解决方法
露筋是指建筑内部的主筋或架立筋等钢筋因没有混凝土包裹而外露的现象。如果不及时有效的处理露筋现象,建筑内部钢筋从暴露处开始腐蚀,逐渐延伸,会对建筑的坚固性和安全性造成极大影响,有可能造成极为严重的后果。如果在钢筋的安装过程中或浇筑过程中发生了偏移、混凝土振捣不完全,仍有下沉或气泡等现象,均可造成此情况。如果安装时将钢筋放置在正确的位置,固定好,防止其跑脱,便可减少这一情况的发生。一旦发生露筋现象,要清理残土,摆正钢筋,重新被覆足够的混凝土,将其加厚包裹起来。
3.3、冬季混凝土施工瓶颈与解决方法
在冬天施工时,化学反应均在低温下进行,水泥与水的反应尤其缓慢,而且刚浇筑的混凝土对温度变化十分敏感,此时混凝土强度增长慢,各项特性发展不理想,甚至无法达到混凝土强度标准,工程质量不合格。而由于种种原因,冬季施工不可避免。因此,解决水工混凝土的冬季施工质量问题极为重要。
总言之,水利水电工程建设是现代社会经济迅速发展的基础前提,同时也能够有效推动整个社会的现代化发展。在工程施工建设中,混凝土技术的应用极为广泛,对此项技术科学应用能够帮助有效提升水利水电工程的施工质量,必须得到我们的重视发展。
参考文献:
[1]连新强.浅析混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].中华民居(下旬刊),2013,12:356+358.
[2]杨晓鹏.混凝土施工技术在水利水电工程中的应用探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,04:238.
[3]闭利品.对水利水电施工中现代新技术的分析[J].科技与企业,2014,15:242.
[4]安雪晖,黄绵松,于玉贞,金峰,周虎.堆石混凝土技术在水利水电工程中的应用进展[A].中国大坝协会、中国水力发电工程学会.水电2013大会——中国大坝协会2013学术年会暨第三届堆石坝国际研讨会论文集[C].中国大坝协会、中国水力发电工程学会:,2013:5.
[5]徐偉民.混凝土防渗墙施工技术在水利水电工程中的应用[J].科技致富向导,2014,26:331.
【关键词】水利水电;混凝土;技术;措施
1、混凝土施工技术的基本特点及意义
为保证水利水电工程的安全性,混凝土结构必须具备相当高的强度。由于施工区域的地理因素和环境因素各有不同,在施工过程中应当充分考虑具体的外部因素,合理调节混凝土结构,保证工程在抗震、抗冻、防渗和耐久性等各方面符合安全和使用要求。同时,由于水利水电工程通常都是需要长期运行的工程,因此外部环境会不可避免地发生改变,而混凝土随着时间推移,会发生老化现象,同时在运行过程中经常发生的载荷变化,这都将影响混凝土施工技术的施工质量,进而影响到大坝、地基、防渗墙等关键设施的安全性。
水电工程作为一项利国利民的工程,以三峡水利工程为例,它的竣工首先极大提高了该段的滞洪和泄洪能力,消除了存在几千年的长江水患;其次,三峡工程的年均发电量可达840亿千瓦/时,在很大程度上缓解了华中和华东地区的能源供应紧张局面,间接减少了发电用煤的消耗,保护环境;另外,三峡工程在改善航运、推动发展农村养殖业、旅游业等方面都有着十分重要的作用,对地区经济发展的推动显而易见。因此,作为水利水电工程的施工质量的重要影響因素,施工人员必须保证混凝土施工技术的不断完善。
2、混凝土施工技术在水利水电施工中的具体应用
2.1、混凝土坝分缝分块技术
在进行坝体的混凝土浇筑中,没有硬性规定要将其一次完成,而是要求将坝体分解成不同的几个浇筑块,再分别进行浇筑。一般情况下,混凝土建造的土坝首先要划分坝段,确定永久横缝的位置,然后使用临时性纵缝和水平缝将其分成若干块,常见的坝体分缝分块有三种形式,分别为通仓浇筑、错缝分块、纵缝分块。具体的施工技术如下:1)通仓浇筑,此法不用设置纵缝。而是根据整个坝段逐层进行混凝土的浇筑。由于关涉的仓面比较大,方便了机械化施工,可以大大提高工作效率。但因为浇筑的距离较长,极容易产生温度上的变化,从而造成裂缝,应将温度控制好;2)错缝浇筑,则是根据高度防线,对竖块进行错开分块浇筑,与通仓浇筑相比,错缝浇筑不需要较高的温度要求而且浇筑工程中无需接缝灌浆。但浇筑块之间的相互制约加大了温度裂缝的发生几率,使得施工中的各个浇筑块间的相互干扰明显;3)纵缝分块,在温度控制和施工工艺上的操作性比较强是其最大的优势,浇筑块间的干扰也小,有利于保证施工中的安全生产。值得注意的是,及时的对坝体的裂缝进行混凝土填浆,以便保证坝体完整性,减少漏水的情况发生。
2.2、混凝土坝接缝灌浆技术
1)接缝灌浆管路系统布置方式坝接灌浆是混凝土坝体施工中非常重要的技术,通常情况下,重复式、盒式、骑缝式是灌浆管路的三种方式。重复式灌浆管路的优点是既可以保证重复灌浆,又不会产生管路的堵塞。盒式灌浆管路可有效减少进浆和回浆管堵塞的情况,使灌浆的质量达到标准。但它也有缺点,那就是纵缝灌浆消费的管材比较多。综合来比较,骑缝式灌浆所具有的优势更为显著:灌浆流畅,管路不易堵塞,升降均匀;2)接缝灌浆施工技术先要将施工方案进行确定,然后基于方案,应用科学合理的施工方法和施工工序,也要科学的安排灌浆的材料和顺序,通常是先灌浆横缝,再进行纵缝处理,要向稳固坝块的侧向,也可采取先纵缝后横缝的方式,但是切忌不能将横缝和纵缝同时进行。只有在这种科学合理的施工顺序下,施工进度才能得以控制,使施工顺利进行。
2.3、堆石混凝土技术的应用
由清华大学于2003年创新发明的堆石混凝土技术近些年来在水利水电工程中也得到了广泛应用,将粒径不小于30cm的块石堆满仓面,然后利用自密实混凝土的流动性和抗分离性最大限度的降低了水泥用量和水化热,提高了施工过程中的机械化程度,有效的降低了施工投入,同时简化了施工程序,使得工程质量更加便于控制。从2003年该项技术诞生到现在,已经在山东蒙山水库、山西恒山水库等水利水电工程中得到了应用,体现了该项技术的优势
2.4、混凝土新技术的应用
2.4.1、高性能混凝土
高性能混凝土是在传统混凝土的基础上运用现代技术提高混凝土的耐久性和力学性能的一种新型混凝土材,另外这种混凝土材料还具有较高的强度、适应性以及体积的稳定性。此种混凝土在制作时采用的是优质的原材料、地水胶比和足量的添加剂配制而成。
2.4.2、高强混凝土
我们对于高强混凝土的定义是其强度等级≥C60,而混凝土强度等级≥C100时,则被称为超高强混凝土。高强度混凝土的原材料是砂、水泥和石,另外添加由矿渣、硅粉和减水剂等集合而成的一种高强度的人工建筑材料。高强度混凝土材料具有抗压强度高、抗变形能力强、密度大等优势,此类混凝土经常被用到高层建筑或某些特殊结构中。高强度混凝土的高抗压强度是他最大的特性,其抗压轻度是普通混凝土的5倍左右,因此能够减少构件的截面,在水利施工中最适用。
2.4.3、轻集料混凝土
这种混凝土的配置原料是轻砂、轻粗集料。此材料具有较好的耐久性隔热、自重轻以及其抗震性能较好等优势,因此在水利施工中很适用。
3、混凝土施工过程中常见的问题及解决方法
3.1、施工中产生裂缝及解决方法
3.1.1、表面修补技术
表面修补属于一项操作较为简便且应用较为广泛的修补技术,比较适合表面裂缝结构较为稳定或者不会给结构水利水电工程承载力造成影响的各类表面裂缝,也适用于部分深层裂缝。一般性的处理方式,是直接在裂缝表面重新涂抹水泥浆或者直接于混凝土表面区域涂抹尤其或沥青等各类防腐蚀性能较好的材料。在采取防护措施的同时,为避免混凝土因外界作用力再次开裂或已有裂缝继续扩大,需要在裂缝表面额外加上防护措施,如黏贴一层玻璃纤维方格布等等。 3.1.2、灌浆、嵌缝封堵技术
部分混凝土裂缝会给水利水电工程整体造成影响,也有部分裂缝会给水利水电工程防渗性能造成较大影响,针对这一类裂缝多采用灌浆技术进行修补。在实际施工中,运用压力设备,从而使胶结填充材料充分融入裂缝,待胶结材料凝固硬化后,即可同混凝土结构融为一体,达到封堵密实加固的目的。灌浆技术中应用较普遍的胶结材料包括水泥浆、聚氨酯等多种材料,应根据水利水电工程规模等特点,进行合理选择。在裂缝的封堵固化中,嵌缝法的应用也较为普遍。该技术在进行封堵时,会顺着裂缝凿取空槽,使用相应的止水材料对空槽进行嵌填,从而使得混凝土裂缝得到充分密实。根据水利水电工程建筑的情况在刚性(如含聚合物的水泥砂浆等)与塑性(如丁基橡胶等等)材料中进行选择。
3.1.3、结构加固技术
若裂缝给混凝土的结构性能带来较大影响,此时相应的为混凝土结构实施加固工艺。在为混凝土结构实施加固工艺时,常用的方法包括:适当扩展其截面面积,并针对结构构件的角部外包型钢,使用预应力法、黏贴钢板、加设质点或额外喷射混凝土等方式进行加固。
3.2、混凝土露筋现象及解决方法
露筋是指建筑内部的主筋或架立筋等钢筋因没有混凝土包裹而外露的现象。如果不及时有效的处理露筋现象,建筑内部钢筋从暴露处开始腐蚀,逐渐延伸,会对建筑的坚固性和安全性造成极大影响,有可能造成极为严重的后果。如果在钢筋的安装过程中或浇筑过程中发生了偏移、混凝土振捣不完全,仍有下沉或气泡等现象,均可造成此情况。如果安装时将钢筋放置在正确的位置,固定好,防止其跑脱,便可减少这一情况的发生。一旦发生露筋现象,要清理残土,摆正钢筋,重新被覆足够的混凝土,将其加厚包裹起来。
3.3、冬季混凝土施工瓶颈与解决方法
在冬天施工时,化学反应均在低温下进行,水泥与水的反应尤其缓慢,而且刚浇筑的混凝土对温度变化十分敏感,此时混凝土强度增长慢,各项特性发展不理想,甚至无法达到混凝土强度标准,工程质量不合格。而由于种种原因,冬季施工不可避免。因此,解决水工混凝土的冬季施工质量问题极为重要。
总言之,水利水电工程建设是现代社会经济迅速发展的基础前提,同时也能够有效推动整个社会的现代化发展。在工程施工建设中,混凝土技术的应用极为广泛,对此项技术科学应用能够帮助有效提升水利水电工程的施工质量,必须得到我们的重视发展。
参考文献:
[1]连新强.浅析混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].中华民居(下旬刊),2013,12:356+358.
[2]杨晓鹏.混凝土施工技术在水利水电工程中的应用探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,04:238.
[3]闭利品.对水利水电施工中现代新技术的分析[J].科技与企业,2014,15:242.
[4]安雪晖,黄绵松,于玉贞,金峰,周虎.堆石混凝土技术在水利水电工程中的应用进展[A].中国大坝协会、中国水力发电工程学会.水电2013大会——中国大坝协会2013学术年会暨第三届堆石坝国际研讨会论文集[C].中国大坝协会、中国水力发电工程学会:,2013:5.
[5]徐偉民.混凝土防渗墙施工技术在水利水电工程中的应用[J].科技致富向导,2014,26:331.