《水利工程土石方施工技术探索》

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:董磊
[导读] 摘要:水利水电工程是与人们的工作生活及社会经济的发展息息相关的基础建设工程,水利水电工程施工过程中,土石方施工技术对工程项目的质量起到决定性的作用。
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        摘要:水利水电工程是与人们的工作生活及社会经济的发展息息相关的基础建设工程,水利水电工程施工过程中,土石方施工技术对工程项目的质量起到决定性的作用。土石方施工作为水利工程施工建设的基础,其施工技术的应用是关键。施工企业在工程建设中,必须要从水利工程的现实情况出发,保障土石方施工技术的有效利用,发挥其在土石方工程建设中的技术指导作用。本文简要分析了水利水电工程施工中土石方施工技术的具体应用,阐述了科学的管理方法,以期为水利工程项目质量的提升起到促进作用。
        关键词:水利水电工程;土石方施工技术;应用;管理
        引言
        在国民经济发展过程中,电力能源的需求量日益提升,水利水电项目工程的建设得到了促进与发展,水利水电工程规模不断扩大,不仅为人们提供生活生活用水,还可以进行地下水及地表水的有效调整,是降低洪涝灾害的发生的重要方式。土石方施工技术的合理应用有利于提高水利水电工程质量,具有一定的探讨价值。水利工程项目是关系民生的重大工程项目,在投入使用以后具有水资源的合理调配与利用,兼具防洪、蓄水等多种功能。作为大型工程项目,在整个的工程建设施工时,土石方施工技术能否合理应用,将会关系到水利工程土石方施工的整体效果,影响到水利工程的质量和效益。因此,任何水利工程项目实施过程中,必须要结合现场环境条件、施工目标与要求,选择恰当的土石方施工技术,并在土石方施工环节严格相应的技术规范,提高整体的施工效果。
        1.水利水电工程施工质量的控制及特点
        1.1水利水电工程施工质量的控制
        水利水电工程的建设有利于促进经济的发展,其中施工技术是水利水电工程建设质量的重要保障。土石方施工技术是水利工程施工的基础施工技术,因此,必须加强土石方的质量管理,以确保水利水电工程建设质量符合建设要求。最近几年,水利水电工程领域关于土石方施工技术的研究不断深入,促进了该项技术能力的有效提升。在施工实践当中,施工人员应根据工程的具体情况合理制定施工方案,并对施工关键点进行严格监控,为水利水电工程施工质量的提升提供保障。
        1.2水利水电工程土石方施工技术的特点
        (1)综合性和系统性
        土石方工程施工环节是水利工程项目中的重要工序。土石方施工技术的综合性与系统性主要体现在:在实际的施工过程中,与其他施工环节之间存在着紧密的联系,土石方与其他施工环节存在相辅相成的关系。此外,由于水利工程的涉及范围较广,一旦在土石方施工时技术应用不当,将会使得工程项目面临着较大的质量与安全隐患。因此,土石方施工的综合性与系统性特征使得在施工计划的制定过程中,必须充分考虑工程现场的具体情况。
        (2)工程量大、条件复杂
        水利工程施工中土石方开挖量巨大,因此在施工期限内工作量相当大。除了工程量大之外,土石方施工还面临着施工条件复杂的难题。土石方施工多是在露天环境下进行,地质、地形条件的复杂,都进一步加大了工程施工难度。同时施工现场还需注意气候因素影响,比如降雨可能引发的灾害等。这些问题会延长施工周期,且可能引发意外情况,要保证工程施工质量绝不可忽视这一特点。
        (3)对环境影响性
        水利工程项目土石方施工开展时,往往要在水源地周边进行挖掘和爆破作业,土石方施工中需要应用到施工机械设备,不可避免会产生生产生活污水,如果未经有效处理即排放,会严重污染周边水体。同时还会破坏周边植被和景观,甚至引发水土流失等灾害。此外施工中废弃物也会污染周边环境,噪音和粉尘污染则会影响到周边居民生活。比如,土石方挖掘作业中会伴随着大量废水的产生,这些废水可能造成了水利工程区域内严重的水源污染,影响了周边居民正常的水资源使用。因此,土石方施工时要求工程企业在开展施工建设的过程中,要恰当选用施工技术,在最小限度上减少施工活动对周边环境的破坏。
        2.土石方工程的含义及在工程建设中的意义
        土石方施工是水利工程项目的基础工作,能够有效保证水利工程的建设施工目标与要求,为水利工程的其他施工环节创造良好的条件。在水利工程项目中,土石方施工环节非常多,包含了对土体的开挖、运送、填筑、压实和弃土、排水与土壁支撑等环节。与其他的施工环节相比,土石方施工的工序繁多,技术复杂,如果要达到最为理想的施工效果,工程企业在开展施工的过程中,需从工程现场的实际情况出发,制定完善的施工组织计划,尽量在相对安全的环境下开展土石方作业。由于土石方作业的特殊性,在施工过程中存在诸多的不确定因素,甚至存在一些安全风险,如果要提高土石方施工的安全性,施工企业要尽量避免在恶劣天气施工,并要结合现场情况,通过制定有效的施工方案,严格遵守相应的施工标准与要求,来实现土石方施工质量和施工成本的有效控制。
        3.土石方施工技术在水利水电工程中的应用
        在水利水电工程施工过程中,土石方施工技术的综合性较高,其中不仅包含爆破技术,还有明挖技术等,下面根据施工方式的不同展开各项技术的应用分析:
        3.1土石方爆破技术
        爆破技术是水利水石方工程的重要技术之一,其所起的作用不可忽视。在爆破开始之前,爆破人员必须进行实地勘探,施展出自身丰富的爆破工程学知识,总结爆破规律,根据水利水电工程的具体情况,制定科学合理的爆破方案。。炸药爆破过程中产生的冲击力巨大,利用这一冲击力可破坏某一方位物体,因此在爆破作业中要合理确定炸药包位置、引燃方法和起爆器等。以往是采用分层开挖方式开挖基层保护层,科技发展下多采用光面预裂等方法爆破,控制爆破就是要控制好爆破过程,避免出现失误等,并按照一定原理爆破,避免影响其它岩体。过去施工中常采用手风钻,现在则主要使用浅风钻,其原理就是转化原有风压,高风压作用下使高风力速度加大满足钻孔需要。浅风钻技术的运用提高了施工位置的准确性,有利于提升爆破工程的质量。近年来随着开发混装炸药车的引进,现场可实施连续式自动化合成炸药,同时实现装药机械化使生产条件得意改善、提升了爆破效果。此外,由于土石方工程施工过程极为复杂,施工人员不仅要进行地质勘测,还要反复分析与研究施工方案,以提高施工方案的合理性。
        3.2土石方明挖技术
        在水利水电工程施工过程中,可以采用土石方明挖技术,首先要探明开挖深度及开挖范围,还要对具体的开挖形态进行确定,进而提高开挖过程的安全性。明挖技术可应用于高坡开挖施工,可以有效提高土石方施工的准确性。在具体施工过程中,可以将明挖技术与爆破技术相结合应用,进而提升工程质量。水利工程一般是在露天环境下作业的,因此 适合采用明挖 施工方式。第一要合理 选择使用的施工机械,避免引发工程细节问题。当前在科学技术发展下,一些明挖半自动化设备的应用有效保证了施工效率,运输机械、挖桩机械大量应用,明挖技术发展为机械化施工。第二需科学掌握土石方挖填平衡技术,施工中只是进行明挖存在不合理之处,一方面会浪费资源,另一方面则会对环境造成不良影响。因此在明挖施工后可以充分利用挖出材料,将其有效应用在挖填平衡环节。填方作业中可以使用挖出料,注意按照一定顺序完成这一环节,节省工程成本。第三,高陡边坡开挖技术。近年来,我国水利工程不断增多下,对高陡坡的开挖需要增多。需要使 用大型施工机械辅助开挖,以 建设 好高土石坝。一些施工单位为了加快进度,会选择在明挖施工的同时进行水利工程建设,导致现场人员众多、设备混乱,此情况下要 确 保 先 开展明挖 施工,避免相互影响产生质量问题。

此外,土石坝施工技术主要应用于心墙土石坝工程建设,在混凝土面板堆石坝工程中的应用也较为广泛,这项技术可以有效节约施工成本,还可以加快工程进度。
        3.3土石坝施工技术
        水利工程项目中,土石坝是一种十分有效的技术,现阶段,随着水利工程建设规模的扩大,人们对土石坝建设也提出了更高的要求,土石坝数量的增多使得土石坝技术的应用非常关键。为保障整个的工程建设质量,必须结合施工建设要求,科学进行土石坝技术的应用。心墙土石坝、沥青混凝土面板堆土石坝等都是可以选择的技术。这些技术在实际的应用过程中,整体的资金投入较少,正是基于技术的经济性考虑,这些技术的应用范围非常广,且未来具有很大的技术发展潜力。由于土石坝存在材料的区别,以材料作为划分标准,包含了以下几种:石渣和爆破石料、卵石堆砌的石坝;土和砂砾堆砌的土坝;土石混合坝。根据土石坝施工方法的不同,主要包含了填充式、碾压式和爆破式,其中,碾压式土石坝的应用最多,主要是由于在碾压式土石坝施工时,不需要进行各种施工材料的远距离运输,材料的运输费用相对较低;颗粒状态性能使得其能够在一定程度上抵御结构变形;整体的工艺操作比较简单。
        3.3土石方高边坡加固技术
        (1)混凝土抗滑结构。应用抗滑桩可以有效治理滑坡,特别是滑动倾角较缓的情况下。在滑坡工程中,沉井可以发挥抗滑桩和挡土墙的作用。混凝土挡土墙则可改善局部滑坡体受力平衡,避免其进一步变形发展。混凝土框架则可保护滑坡体表层,强化其整体性,阻止地表水的渗入、减少风化。框架护坡由于结构较轻,施工中用料比较少,且操作和排水便利,可以多项措施结合应用,并采取耕植草本植物的方式,实现对边坡的有效治理。
        (2)锚固技术。预应力锚索具有多方面施工优点,首先施工中不会破坏岩体结构,其次施工效率高、灵活,且受力和承载可靠,因此实际应用广泛,可以用来加固坝体和岩体边坡等。
        (3)边坡和土方填筑中接茬搭接处理,边坡填筑作业中,要保证其密实度合理,且边线达到准确度要求,铺筑土层搭接处每层错开一定距离,避免在同一坐标线上搭接,标段间搭茬搭接同样如此,对接茬处还需冲击碾压处理。
        3.4地下土石方施工技术
        保障地下洞室开挖过程中的质量与安全是水利水电工程的重要工作。施工人员应对围岩的稳定情况进行充分了解,根据工期要求选择适合的开挖方法,有效的开挖支护技术,并保证衬砌交叉施工技术的合理性,有效应用平行作业方案。
        在开挖软岩或极软岩洞时,要对开挖进尺严格控制,软岩洞的开挖进尺低于1.5米为宜。如果开挖洞段地质条件较差,可以采用短进尺或分部开挖的方式保障施工顺利进行,同时,还要在各个开挖部位进行支护,结合围岩的具体情况、洞室断面型式及断面尺寸、选用的开挖方式及围岩的自稳时间进行支护方案的合理选择与应用。
        4.水利工程土石方施工管理
        4.1开展工前培训与技术交底
        在施工开始之前,应开展工前培训,并进行技术交底,保障所有施工人员都能明确自己的工作职责,了解具体的操作方式与操作流程。施工前应对所有管理人员进行岗位职责及管理业务培训,提升施工作业人员的实际施工技术,开展所有工作人员综合素养的培训。技术交底时,要细化工作,与各个班组对接,保障所有人员都清楚自身的职责及具体的工作标准。
        4.2合理组织施工设计
        要详细掌握工程建设要求,以技术经济为依据,合理编制施工方案。选择的施工技术方法和方案需满足工程防洪等要求,充分考虑季节变化、水文特征等施工条件进行施工组织设计,安排好具体施工工序。同时依据施工要求选择使用的机械设备,提前规划好运输路线。注意施工中采挖结合,避免反复倒运。
        4.3施工质量检查控制
        在水利工程施工中,要切实保证土石方施工质量。对此要详细记录检查中发现的问题,及时解决处理。对施工人员则应开展培训工作,提升其技术水平、质量意识。施工前期就应加强预控,规避可能出现的质量问题,完善施工监督体系,加大对工程施工的监管力度。
        4.4注重环境保护
        水利工程可以发挥抗洪、航运和养殖等作用,但不可为达到效益而牺牲环境。施工人员要树立起环保理念,施工中避免明挖操作不当等浪费资源、污染环境。同时需逐步建立起生态环境保护和补偿机制,惩治工程建设中破坏环境行为,加强对生态的保护。
        4.5合理的现场组织与调度
        水利工程土石方施工过程较为复杂,然而在繁忙的施工现场进行合理的组织调度是使施工过程有序开展的重要方式。首先,要严格按照施工决策进行施工,明确具体的调度情况,定期进行施工现场进度情况、材料与设备状况以及资金情况的分析与总结,根据具体的施工规划进行施工现状的分析,将所有信息上报给项目部,经开会讨论后针对性的提出改进建议,及时传达至工程技术组,形成调度指令或召开生产例会,保障改进政策的顺利执行,并对具体的执行过程予以合理的监督。要保障各项信息数据的收集、传输及分析处理的精确与及时,建立通畅的信息传递渠道,每日各专业小组负责统计本班组的工作数据,上报给上级领导部门进行整理与分析并提出初级处理意见,之后再提交至项目部,获取最终的处理决策。施工期间每日都要召开生产例会,项目部及施工中队以上级别的领导都要参与例会,总结当日工作情况,解决当日出现的问题,并制定第二日的工作规划。
        结语
        水利水电工程建设的快速发展推动了土方工程建设的日益成熟。面对建设中存在的问题,水利水电工程领域专家与施工人员应借鉴国外的成功经验,运用科学的方法促进土石方施工技术在水利工程项目中的应用,采用合理的管理方式促进水利工程事业的稳定发展。
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