《水利工程施工》

在寬河床上建壩，多采用分期導(dǎo)流；在狹谷河床建壩，多采用一次圍堰斷流，并以隧洞導(dǎo)流或明渠導(dǎo)流。中國龔咀水電站采用明渠導(dǎo)流，避免大量洞挖，減少施工難度，從開工起僅用10個(gè)月就挖完明渠，進(jìn)行截流，明渠實(shí)際最大過流量達(dá)5680立方米/秒，平均年漂木量達(dá)100萬立方米?！∈┕?dǎo)流的圍堰形式中，用得最普遍的是土石圍堰。此外，還有混凝土圍堰、過水土石圍堰等。中國黃河青銅峽工程采用傳統(tǒng)的草土圍堰，經(jīng)受了4200立方米/秒的洪水考驗(yàn)。

河道截流方法有平堵、立堵及平立堵。平堵有用船舶、浮橋、纜機(jī)施工等方式；立堵有單戧、雙戧或多戧等形式；平立堵有先立堵后棧橋平堵的方式。所用材料除土石外，多用混凝土多面體、異形體及混凝土構(gòu)架等。蘇聯(lián)斯大林格勒（現(xiàn)名伏爾加格勒)水電站截流流量為4700立方米/秒；托克托古爾水電站截流最大落差7.13m，龍口最大單寬流量為33立方米/(m·s)。巴西伊泰普水電站截流流量達(dá)8000立方米/秒。中國黃河三門峽水利樞紐單戧立堵截流流量為2030立方米/秒，流速6.6m/s，落差4.37m；長江葛洲壩水利樞紐雙戧立堵截流最大流量4800立方米/秒，最大落差3.23m。

水利工程施工有著悠久的歷史。中國遠(yuǎn)在公元前256～前251年修建的都江堰，不僅體現(xiàn)了規(guī)劃設(shè)計(jì)方面的成就，在施工技術(shù)方面也有許多創(chuàng)造，如離堆的開鑿、魚嘴及飛沙堰的竹籠卵石砌護(hù)以及榪槎圍堰的應(yīng)用等。其中有的施工方法如卵石砌護(hù)沿用至今。又如黃河大堤、 錢塘江海塘、靈渠及京杭運(yùn)河等工程都顯示出古代水利工程施工技術(shù)的成就。特別在河工方面，中國有幾千年防御與治理洪水的歷史，在處理險(xiǎn)工和堵口截流等施工技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型建筑材料和大型專用施工機(jī)械的不斷出現(xiàn)與日益改進(jìn)，水利工程已逐步由傳統(tǒng)的人力施工轉(zhuǎn)向機(jī)械化施工。工業(yè)發(fā)達(dá)國家于20世紀(jì)30年代，中國于50年代以來，在水利工程施工技術(shù)中逐步顯示出這種變化。

水利工程施工與一般土木工程如道路、鐵路、橋梁和房屋建筑等的施工有許多相同之處。例如：主要施工對(duì)象多為土方、石方、混凝土、金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備安裝等項(xiàng)目；某些施工方法相同；某些施工機(jī)械可以通用；某些施工的組織管理工作也可互為借鑒。但是，水利工程的施工也有其獨(dú)自的特點(diǎn)：①水利工程承擔(dān)擋水、蓄水和泄水的任務(wù)，因而對(duì)水工建筑物的穩(wěn)定、承壓、防滲、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技術(shù)規(guī)范，采取專門的施工方法和措施，確保工程質(zhì)量。②水利工程對(duì)地基的要求比較嚴(yán)格，工程又常處于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)和部位，地基處理不好就會(huì)留下隱患，事后難以補(bǔ)救，需要采取專門的 地基處理 措施。③水利工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根據(jù)水流的自然條件及工程建設(shè)的要求進(jìn)行施工導(dǎo)流、 截流 及水下作業(yè)。④水利工程要充分利用枯水期施工，有很強(qiáng)的季節(jié)性和必要的施工強(qiáng)度，有的工程因受氣候影響還需采取溫度控制措施，以確保工程質(zhì)量。水利工程施工，與社會(huì)和自然環(huán)境關(guān)系密切，因而實(shí)施工程的影響也較大，須要把握時(shí)機(jī)，合理安排計(jì)劃，精心組織施工，及時(shí)解決施工中的防洪、渡汛等問題，以策安全。

常用的處理方法是把覆蓋層及風(fēng)化破碎的巖石挖掉，這是比較徹底而能保證工程質(zhì)量的措施。但如覆蓋層較深或風(fēng)化層較厚時(shí)，完全挖掉有困難或不經(jīng)濟(jì)，且影響造價(jià)、工期，這就需要采取其他的技術(shù)措施。如：①灌漿，包括用以防滲的帷幕灌漿，加固巖石的固結(jié)灌漿，防止接觸沖刷的接觸灌漿以及填補(bǔ)巖基與混凝土之間空隙的回填灌漿等。大壩巖基的防滲處理多用水泥帷幕灌漿；砂礫石地基有用水泥或水泥粘土帷幕灌漿的；對(duì)于某些用水泥灌漿不能解決問題的可用化學(xué)灌漿處理。②采用混凝土防滲墻，可有效地截?cái)嗟叵聺B流。施工工藝基本程序是：用沖擊鉆鉆孔成槽孔形式，泥漿固壁，在泥漿中澆筑混凝土并將各槽孔連接成墻。造孔技術(shù)已由沖擊鉆發(fā)展到無鉆桿反循環(huán)鉆機(jī)、液壓導(dǎo)板抓斗、回轉(zhuǎn)沖擊鉆機(jī)、多輪鉆機(jī)等，適用于各類地層。采用高速錘式制漿機(jī)，可連續(xù)制漿，工效高，體積小。墻體材料采用在水泥中摻粉煤灰或粘土，也可采用自凝灰漿等。③軟弱地基加固，如換土或采用砂墊層、樁基礎(chǔ)、沙井、沉井、沉箱、爆炸壓密、錨噴、預(yù)應(yīng)力錨固等措施。常用的振沖樁是用振沖器振動(dòng)和射水透孔，分層填入砂、礫石或碎石等材料并振壓后成為加固的樁體，施工簡便，造價(jià)較低。

由于地基處理技術(shù)的不斷提高及建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的日益完善，在許多地質(zhì)條件較差的地基上也能修建高壩。例如中國烏江渡水電站的拱形重力壩，壩高165m，建在石灰?guī)r地區(qū)，溶洞分布深、規(guī)模大，溶蝕裂隙發(fā)育。該工程采用水泥灌漿帷幕，總面積18.7萬立方米，灌漿壓力60kg/c㎡，帷幕平均單位吸水率小于0.001L/(min·m·m)滿足了設(shè)計(jì)要求，這項(xiàng)巖溶處理獲得成功。又如埃及阿斯旺高壩壩高111m，覆蓋層最大深度225m，采用水泥粘土灌漿帷幕，最大灌漿壓力60kg/c㎡。

施工管理是在水利工程施工中對(duì)各項(xiàng)工序進(jìn)行組織、檢查、協(xié)調(diào)與控制的工作。其目的是以最少的人力、物力和資金，按照設(shè)計(jì)要求，確保工程質(zhì)量和安全，使工程如期或提前竣工投入生產(chǎn)，發(fā)揮效益。施工管理的內(nèi)容主要包括：①計(jì)劃管理，這是管理工作的核心；根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，按施工階段編制施工進(jìn)度計(jì)劃和作業(yè)計(jì)劃，通過施工調(diào)度，開展工作，以保證任務(wù)如期完成。②技術(shù)管理，其中心內(nèi)容是通過技術(shù)革新，改進(jìn)施工方法和施工工藝，促進(jìn)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，并為保證質(zhì)量和安全制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。③物資設(shè)備管理，指按質(zhì)、 按量、 按施工進(jìn)度供應(yīng)所需的物資和機(jī)械設(shè)備，并改進(jìn)物資設(shè)備的運(yùn)輸、保管和使用，以節(jié)約資金。④勞動(dòng)工資管理，指合理安排人員編制、勞動(dòng)組織、職工培訓(xùn)、 勞動(dòng)保護(hù)、 工資獎(jiǎng)勵(lì)等工作。⑤工程定額管理，即對(duì)人力物力的消耗進(jìn)行控制。它是計(jì)劃管理的基礎(chǔ)，通過計(jì)時(shí)觀測(cè)和調(diào)查研究，掌握現(xiàn)行定額執(zhí)行情況，并為制定新定額提供原始資料，不斷提高定額水平。⑥財(cái)務(wù)管理，包括成本核算，減少建設(shè)費(fèi)用，合理使用資金，從經(jīng)濟(jì)上控制施工全過程，保證施工任務(wù)的完成。

水利工程施工管理貫穿于施工準(zhǔn)備、主體工程施工及工程完建投入生產(chǎn)等各個(gè)階段。70年代末期，中國在水利工程施工中開始推行全面質(zhì)量管理。80年代初期，在大中型水利工程中開始推行投資包干制和招標(biāo)承包制。

利用土、砂、石等當(dāng)?shù)夭牧咸钪虊危兄凭玫臍v史，施工經(jīng)驗(yàn)也相當(dāng)豐富。土石壩的施工方法很多，應(yīng)用最早，采用最廣泛的是分層壓實(shí)法（見圖），以后又相繼應(yīng)用水力沖填法筑壩、振動(dòng)碾壓法筑壩以及定向爆破筑壩等。由于巖土力學(xué)理論的發(fā)展和新技術(shù)、新設(shè)備的采用，土石壩的施工技術(shù)不斷提高。主要表現(xiàn)在：①施工機(jī)械化程度日益提高，許多工程從料場(chǎng)開采、運(yùn)輸、上壩到鋪散、壓實(shí)的全過程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)，上壩強(qiáng)度高，用人少，工期短，填筑質(zhì)量可以保證；②筑壩材料使用范圍擴(kuò)大，重型壓實(shí)機(jī)具的采用使劣質(zhì)當(dāng)?shù)夭牧系玫胶侠砝?；③充分利用溢洪道、水工隧洞等開挖出來的土石料筑壩，盡量做到挖填平衡，降低造價(jià)；④高土石壩的比重逐步上升。20世紀(jì)70年代，在新建的高度超過100m的高壩當(dāng)中，土石壩占65%。世界上已建成的最高土石壩為蘇聯(lián)的羅貢壩。該壩壩高335m，壩體方量7550萬立方米。修建比較快的為美國奧羅維爾斜心墻土石壩，壩高235m，壩體方量5960萬立方米，施工人數(shù)500人，工期4年(1963～1967)，日上壩6.1～7.6萬立方米，最高年上壩1728萬立方米。　中國土石壩的發(fā)展不均衡。在已建的水庫中，土石壩居大多數(shù)，但截至1982年壩高超過100m的19座高壩中，土石壩僅有5座。由于施工機(jī)械不配套，用人較多，工期較長，加上其他因素，造價(jià)較高。中國的最大體積土壩為岳城水庫土壩，壩體方量2600萬立方米；最高的土石壩為臺(tái)灣的曾文壩，壩高133m；填筑較快是密云水庫粘土斜墻土壩，壩高66.4m，主副壩壩體方量2012萬立方米，兩年建成(1958～1960)，最高月上壩235.5萬立方米，最高日上壩11.8萬立方米。60年代南水水電站采用定向爆破法施工修建粘土斜墻堆石壩，壩高81.3m。80年代關(guān)門山水庫和西北口水庫采用混凝土面板堆石壩，壩高分別為58.5m和95m（見彩圖）。混凝土面板堆石壩是具有競(jìng)爭(zhēng)力的壩型。

中國水利資源大部分集中在西部，大多處于交通不便，地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，開發(fā)水電的自然條件和施工條件越來越差。土石壩較易適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，能就地取材，節(jié)約水泥，且減少場(chǎng)外運(yùn)輸，降低工程造價(jià)。需要解決的技術(shù)問題是：①深覆蓋層的處理；②施工導(dǎo)流及渡汛措施；③大流量、高流速的泄洪設(shè)施；④在缺乏粘土或多雨地區(qū)，采用混凝土面板或?yàn)r青混凝土等防滲措施。

第二次世界大戰(zhàn)以來，水利工程不斷發(fā)展，工程規(guī)模越來越大，加以一些條件優(yōu)越的地點(diǎn)已經(jīng)開發(fā)，將來許多高壩大庫只能修建在人煙稀少的高山峽谷地區(qū)，面臨地質(zhì)條件復(fù)雜和交通不便等情況。由此帶來一系列施工技術(shù)問題需要解決。如復(fù)雜地基處理、抗高速水流沖刷磨蝕、高壩快速施工、大跨度地下工程和長隧洞的快速掘進(jìn)等。為了保證工程的施工質(zhì)量，縮短建設(shè)周期，降低工程造價(jià)，水利工程施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：①采用大容量、高效率并且配套的施工機(jī)械；②廣泛采用新技術(shù)（如液壓、電子、激光、聲波等技術(shù)）、新材料（如高分子合成材料)和新工藝（如振動(dòng)碾壓、高壓噴射、錨噴支護(hù)、快速掘進(jìn)等），并不斷發(fā)展；③運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行水利工程施工的科學(xué)組織與管理。

20世紀(jì)初開始用混凝土修建重力壩。到30年代美國修建胡佛壩時(shí)發(fā)展起來的混凝土壩施工方法，為各國廣泛采用，并經(jīng)逐步改進(jìn)，形成一套常規(guī)的施工方法。其主要內(nèi)容是：①采用柱狀澆筑法；②采用低熱水泥、 降低水泥用量、 預(yù)冷骨料、加冰拌和、通水冷卻、對(duì)混凝土表面進(jìn)行保護(hù)等一系列混凝土溫度控制措施；③根據(jù)壩體各部位工作和受力特點(diǎn)，采用不同標(biāo)號(hào)的混凝土；④混凝土分層澆筑的施工縫需鑿毛沖洗處理，并鋪設(shè)一層水泥砂漿或細(xì)骨料混凝土；縱縫和橫縫設(shè)鍵槽，待壩體溫度降到穩(wěn)定溫度后進(jìn)行接縫灌漿；⑤采用四級(jí)配或三級(jí)配骨料拌制混凝土，用平倉機(jī)平倉和強(qiáng)力振搗器或振搗器組振搗；⑥發(fā)展鋼懸臂模板和預(yù)制混凝土模板，70年代初又發(fā)展自升式模板。常規(guī)的施工方法由于受到分縫分塊、溫度控制措施和接縫灌漿等影響，在施工進(jìn)度和工程造價(jià)方面難以有突破性的進(jìn)展。雖然有的工程混凝土年澆筑強(qiáng)度達(dá)到200～300萬立方米的較高水平，但平均每月壩體升高速度一般僅4～5m，少數(shù)超過6m。60～70年代，各國陸續(xù)對(duì)常規(guī)方法進(jìn)行了一些改進(jìn)，如：取消縱縫、通倉澆筑、取消接縫灌漿、嚴(yán)格溫控措施、采用薄層澆筑以及采用高速纜機(jī)等高效大型施工機(jī)械設(shè)備等。例如：1973年建成的美國德沃夏克壩，壩高219m，采用通倉澆筑，自升模板，高速纜機(jī)等措施，在56個(gè)月內(nèi)澆筑混凝土512萬立方米，月最大澆筑強(qiáng)度18.4萬立方米，年最大澆筑強(qiáng)度221萬立方米，施工人數(shù)1200人，大壩月平均上升4m。1983年第一臺(tái)70萬kW水輪發(fā)電機(jī)組開始運(yùn)行的巴西伊泰普水電站，壩高180m，月最大澆筑強(qiáng)度34.8萬立方米，年最大澆筑強(qiáng)度303萬立方米，大壩月平均上升5.1～6.6m。60年代以來，拱壩增多。70年代后期，碾壓混凝土筑壩技術(shù)興起,即用分層壓實(shí)的施工方法修筑混凝土壩。1980年日本建成壩高90m的島地川壩，壩體方量31.7萬立方米；1982年美國建成壩高49m的威洛克里克壩，壩體方量30.7萬立方米。

中國絕大部分混凝土壩的施工方法基本上沿襲30年代的柱狀澆筑法，只是在部分工藝上有所進(jìn)展，如：①在混凝土內(nèi)摻粉煤灰和外加劑以降低水泥用量，減少水化熱；②使用組合鋼模板，減少木材用量和減少模板安裝工時(shí)；③人工生產(chǎn)砂石骨料，優(yōu)化混凝土級(jí)配；④引進(jìn)和研制混凝土施工專用設(shè)備(混凝土拌和樓、混凝土泵車、平倉振搗機(jī)等）。在中國混凝土壩施工中，投產(chǎn)較快的是新安江水電站，壩高105m，壩體方量175立方米，從開工到第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電僅用3年時(shí)間(1957～1960)；澆筑強(qiáng)度最大的是葛洲壩水利樞紐，年最大澆筑強(qiáng)度203萬立方米，最高月澆26萬立方米。1986年在福建修建的坑口壩，是中國第一座全碾壓式混凝土壩，壩高56.8m。此后，對(duì)一些水利水電工程的全壩或部分壩段以及圍堰采用了碾壓混凝土的施工方法。

作業(yè)層職責(zé)

⑴土方施工隊(duì)

負(fù)責(zé)土方開挖、運(yùn)輸、土方填筑、棄置等，及施工場(chǎng)地平整、臨時(shí)施工道路修筑、維護(hù)等工作。

⑵基礎(chǔ)施工隊(duì)

負(fù)責(zé)強(qiáng)夯、擠密砂石樁、CFG樁（粉煤灰碎石樁）等項(xiàng)目的施工。

⑶砼施工隊(duì)

負(fù)責(zé)砼的拌制、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工作，包括：模板加工制作、安裝、拆除；

鋼筋加工、運(yùn)輸、安裝；止水、伸縮縫購置及安裝；砼構(gòu)件的制作、養(yǎng)護(hù)和安裝等。

⑷土建施工隊(duì)

負(fù)責(zé)漿（干）砌石、砼框格、砼砌塊砌筑與房屋建筑、植草、種樹，以及沿渠瀝青砼道路和泥結(jié)碎石道路、水土保持等施工。

⑸安裝施工隊(duì)

負(fù)責(zé)本標(biāo)段金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備的安裝工作，包括埋件的制作、安裝。

⑹水電施工隊(duì)

負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工供水供電，施工降排水等，及施工臨時(shí)水電供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)。

本題庫《水利工程施工》與《農(nóng)田水

該課程的主要授課目標(biāo)是讓學(xué)習(xí)者掌握水利工程施工的基本理論、基本方法和技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠利用原理性知識(shí)解決水利水電工程施工的相關(guān)問題。掌握水利工程施工組織與管理的基本方法與理論，能夠編制施工組織設(shè)計(jì)文件。了解水利工程施工與生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的意外和風(fēng)險(xiǎn)，能夠制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。具體目標(biāo)細(xì)則有如下幾點(diǎn)：

1、掌握水利工程施工任務(wù)和特點(diǎn)，熟悉中國水工施工的行業(yè)成就與未來，掌握施工組織與管理的基本原則。

2、掌握導(dǎo)流的基本方法，熟悉導(dǎo)流設(shè)計(jì)的基本工作過程和相關(guān)水力計(jì)算，能夠針對(duì)具體工程，設(shè)計(jì)可行的導(dǎo)流方案，制定截流措施、度汛措施和蓄水計(jì)劃，了解基坑排水主要方法措施。熟悉相關(guān)規(guī)范的查閱和使用。

3、熟悉爆破器材，掌握起爆方法和起爆網(wǎng)路的設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行深孔、淺孔、預(yù)列和光面等種類的爆破設(shè)計(jì)，熟悉水利工程巖石開挖爆破技術(shù)的特殊要求，掌握進(jìn)行爆破公害控制的基本方法。

4、掌握壩體材料和料場(chǎng)規(guī)劃的基本原理，熟悉土石料的開采與加工、了解挖運(yùn)機(jī)械的使用與配置，掌握壩面作業(yè)的施工組織和工藝流程，能夠進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和組織，熟悉施工質(zhì)量控制的原理，了解土石壩冬雨季施工的要點(diǎn)。

5、掌握混凝土骨料料場(chǎng)規(guī)劃、加工方案的選取、加工機(jī)械和工藝流程，熟悉模板和鋼筋的施工，明晰模板工藝與混凝土澆筑倉塊之間的關(guān)系，熟悉混凝土制備的機(jī)械和工藝流程，熟悉混凝土運(yùn)輸機(jī)械及運(yùn)輸方案的選取，掌握混凝土澆筑整體性要求的內(nèi)涵，掌握混凝土澆筑入倉鋪料的設(shè)計(jì)方法，明晰混凝土澆筑時(shí)間控制的基本原理，熟悉常態(tài)混凝土、碾壓混凝土澆筑的基本工藝流程和異同之處，掌握大體積混凝土溫控和防裂的基本原理及措施，掌握混凝土質(zhì)量評(píng)定的基本原理，能夠進(jìn)行入倉鋪料設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行大壩澆筑的升程安排。

6、熟悉地下建筑工程的種類和各自的施工特點(diǎn)，掌握各類地下建筑開挖施工方案選擇的主要思路，熟悉鉆爆施工、掘進(jìn)機(jī)施工、襯砌施工的主要機(jī)械和工藝流程。掌握新奧法施工的基本原理。

7、掌握施工組織設(shè)計(jì)的內(nèi)容、任務(wù)和編制原則，掌握施工總進(jìn)度計(jì)劃的編制要素、方法和步驟，能夠施工專業(yè)軟件編制進(jìn)度計(jì)劃，掌握施工總體布置的規(guī)劃設(shè)計(jì)的方法、原則、步驟、評(píng)價(jià)。

8、掌握施工控制的基本原理，熟悉進(jìn)度、成本、質(zhì)量控制的基本內(nèi)容和方法，熟悉合同管理、信息管理、安全與健康管理的基本內(nèi)容與方法、熟悉工程招投標(biāo)的基本內(nèi)容與過程。

水利工程施工課程背景

施工知識(shí)是長期工程實(shí)踐所積累經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是多種學(xué)科門類知識(shí)在工程實(shí)際中的綜合運(yùn)用。為了講授解決復(fù)雜工程問題必備的工程知識(shí)，以及訓(xùn)練分析問題、研究問題、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案的能力，把書本知識(shí)與工程實(shí)際對(duì)接，大連理工大學(xué)開設(shè)了水利工程施工課程。

水利工程施工課程定位

該課程為水利工程學(xué)科本科生開設(shè)，是水利水電工程專業(yè)的主干專業(yè)課之一。學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)該課程，為以后開展工作和走向成熟打下基礎(chǔ)。