關于東圳水庫建設施工技術思考

任永聰

(莆田市東圳水庫管理局，福建 莆田351137)

0 前 言

東圳水庫位于莆田市西北6 km處，是莆田市唯一的一座大型水庫，是莆田人民的“大水缸”和生命線工程。水庫于1958年6月動工興建，1960年4月竣工通水。是一座以農業灌溉為主，結合防洪、發電和城鎮工業與生活供水等綜合利用的多年調節大型水庫。壩址上游集雨面積321 km2，年平均 降 水 量 1 740 mm，總 庫 容 4.35 億m3，興 利 庫 容2.787 億m3。水庫正常蓄水位80.5 m，多年平均來水量3.13 億m3。在東圳水庫建設施工中，防洪標準為1 000 a一遇洪水設計、10 000 a一遇加20%洪水校核，在引入新技術的同時需要不斷強化、升級原有的施工技術，爭創一流質量工程。

1 現代水利水電工程需要強化的施工技術

1.1 預應力錨固的施工技術

預應力巖錨和預應力拉錨的統稱為預應力錨固施工技術，它是基于預應力混凝土技術開發的一種錨固技術，其施工步驟一般為:造孔→編束→放束與錨固→張拉→防護。其優點是可以根據預先計算設計的預應力大小、錨固方向和深度，在建筑結構變形之前對其施加主動預應力，使其穩定避免變形。另外預應力技術還能夠通過結構內部進行傳遞拉應力，這是相對其他加固措施最突出的特點。

大噸位黏著式錨固段造孔的具體工序為: 鉆孔→測孔→擴孔→固結灌漿→掃孔，每道工序必須按照設計要求進行。其造孔過程應根據具體工程有各自的錨固段型式而定，不可盲目套用。

編束技術的要求: ①保證全束平順，且每根鋼絞絲或鋼絲均無相互交叉，防止在高應力狀態下發生集中或剪斷; ②確保錨束鋼絞絲與鋼絲之間有一定空隙，保證砂漿能充填密室，從而使鋼絲充分被握裹和保護; ③保證進漿管道暢通，也可以預埋漿管和排氣管; ④保證錨束綁扎牢固，且在運輸和吊裝過程中不散、不亂;⑤在放束入孔前，確保錨束無銹蝕。

1.2 大面積混凝土碾壓施工技術

1) 大面積混凝土碾壓技術: 采用大型運輸和振動碾壓機，將干硬的混凝土壓實，并采用大體積進行分層碾壓，常用于大面積和大體積的混凝土結構的工事。技術特點: ①通過薄層分層鋪料施工; ②碾壓結構表面承載力大; ③干硬混凝土拌合料坍落度為零; ④施工方法和土石壩填筑方法相似。在實際施工中，常用碾壓混凝土使施工速度快且經濟實惠。

2) 采用新型建材，碾壓混凝土大致分為3 類型: ①高粉煤灰摻量型混凝土; ②貧碾壓混凝土; ③采用天然砂卵石與少量水泥拌制型碾壓混凝土。碾壓混凝土的原材料主要有水、水泥、砂石骨料及一些外添加劑等，原材料配合比和平?；炷链蟛灰粯?，相比之下碾壓混凝土有五點區別: ①拌合的水泥漿量少;②由于碾壓機械能量和施工方法的制約，骨料半徑不可過大，需要過篩;③拌合砂量多; ④粉煤灰摻量較多;⑤拌合物要求稠度高，但范圍不大。在實際應用中，對碾壓混凝土配合比有具體要求。該拌合物粘稠度很高，填充灌漿時需要碾壓振動。在整個施工過程中不允許出現明顯的材料離析現象，拌合物VC 值應控制在相應的要求范圍內，確保碾壓施工的正常進行。

3) 大面積碾壓混凝土碾壓施主要包括分層攤鋪、碾壓施工。碾壓層之間是受力最薄弱的地方，層間黏結不良對整個工程結構的穩定性和耐久性具有不利影響。在用垂直水平縫鉆取的芯樣兩端黏結鋼拉板，然后進行軸向拉伸試驗，最終測得水平施工縫的黏結強度，即反映了水平縫兩側黏結強度

1.3 施工導流及圍堰的技術

在水庫建設施工尤其是修建閘壩工程中，施工導流是關鍵的工程措施，即全面部署控制河床水流，提供空間供水利工程的施工，其方案的選定不但影響到整個工程造價、質量、工期和安全度汛等方便問題，還關系到發電、灌溉、防洪、航運和供水等相應部門的利益。因此要事先完成周密的設計。在水域上施工，必須修筑圍堰來解決施工導流問題。在導流方案設計中，必須考慮的因素包括地勢、地形、降雨、氣候、和汛期等。通常河流每年都一個洪枯期，因此利用好洪枯期的周期性變化自然因素可以降低工事難度，降低造價、縮短工期。結合地形等自然條件，最經濟合算的是采用分期圍堰導流方案。

所有水利工程施工均必需修筑圍堰，有的只占一部分河床，而有的直接截斷整個河床。大型水利工程所需的圍堰平面布置一般需要經過模型試驗來驗證。修建圍堰會使原河流的截面減小，由于流量不便，從而加大了流速，堰體必將承受巨大的水流沖擊力，因此圍堰結構施工要求高。

1.4 混凝土板面堆石壩

目前混凝土板面堆石壩的施工方案和技術已經很成熟，東圳水庫分樞紐工程和渠道工程兩大部分，樞紐工程由大壩、輸水涵洞、溢洪道等三大建筑物組成。大壩為黏土心墻土石混合壩，壩長367 m，頂寬8.34 m，壩高58.6 m。其面板分一、二期面板，面板是無軌滑板模進行分塊澆筑而成。經過一年擋水期，若面板無裂痕，說明擋水效果極佳。

2 新技術在現代水利水電工程的應用

2.1 GPS 技術的應用

全球定位系統( Global Position System，GPS) 是利用衛星進行通過無線電波對無線接收機定位的無線電導航定位系統。GPS 定位測量技術因其具有高效率、高速度、高精度、操作便捷、適用領域廣等諸多顯著的優勢而為水利工程測量帶來了徹底性變革，為水利工程施工提供了全新的技術手段，并逐漸取代了常規測量定位技術。GPS 定位測量已經從靜態發展至動態，應用領域已經從地面擴展至空中、水下和地下等。

2.2 GIS 技術與數據庫的應用

隨著信息時代里信息技術的迅猛發展，工程測量數據的采集和處理等工作已逐步自動化和智能化。就目前而言，通過建立相應的地理信息系統( Geographic Information System，GIS) 和數據庫，有序地儲存大量的工程測量信息和數據，進而建立三維地形模型，用于搜索、分析、研究，以實現智能化管理和信息化施工，最大程度提升測量數據的利用率。當GIS 技術應用于水利工程建設時，通過三維全景虛擬顯示出總的施工組織藍圖，直接反應工程施工過程的時、空關系，同時能夠可視化查詢、計算、分析和調用各種信息，實現動態仿真模擬水利工程施工整個過程。

2.3 AutoCAD 技術的應用

計算機輔助設計技術( Computer Aid Design，CAD) 是山歌世紀80年代初發展起來的一門新興科技型應用軟件，如今已得到廣泛的普及應用。CAD 在水利水電工程中的應用使工程技術人員工作效率得到大幅度提升。水利水電工程設計和施工中不乏復雜的計算，尤其對于計算各種不同體形的銜接處相交線，都要用到空間解析幾何的解算方法。如果僅靠計算器進行收工計算，工作量重大，過程相當繁瑣，而且無法保證準確性。目前一些常用的計算程序通常采用AutoCAD配合Auto Lisp 語言編制而成，運用這類程序建立數字化模型，利用點坐標查詢功能即可得到精確可靠的結果。Auto-CAD 不僅提供了全新直觀圖形計算的方法，還可用于繪制各種工程的縱、橫斷面。

3 貫穿生態理念 建設健康水利工程

在工程構造設計過程中要“堅持以人為本，實現人水和諧”?？紤]到大壩流域內外的生態環境，通過生態設計盡最大可能使水利工程建設不過于破壞周邊的生態環境，在保證水利工程正常建設的同時，實現水資源的良性循環及可持續發展利用。因此做好水利工程的生態維護工作也是工程的一部分。

為了避免上游淤泥累積造成河床逐年上升，日后重復建設，東圳水庫大巴溢洪道為開敞式，凈寬50 m，共設5 扇10 m×7 m的升臥式平面鋼閘門，最大泄量為4 045 m3/s。此外工程建設必須在與自然生態環境“和諧共處”的前提下進行合理開發水土資源。具體做法如下: ①注重施工現場的環保措施。例如采用較好的施工路面和封閉式專用垃圾道等，以防止施工過程造成不必要的大氣和水土污染;②采用先進的設備和工藝，并妥善安排作業時間，以防止噪音污染; ③對于有毒廢棄物和生產及生活污水的處理要嚴格，以防止水源污染;④選擇合理的工程措施、施工時機，解決水流控制、下游用水等生態環境問題。⑤綜合利用土地。如利用棄碴填平溝坑，既減少工程造價，還增加生態效益; ⑥在設計閘口時，注意盡量降低閘底高，以使上游河床泥沙能夠水利通過閘口流入下游，防止上游泥沙堆積，河床升高。

4 系統工程的運用

系統工程的職能是通過編制模擬軟件進行模擬仿真分析整個項目施工過程，將得到的結果作為工程實踐的重要參考信息。在實際應用中個，系統工程還必須根據考慮進其他因素，如施工場地地質地形、環境和氣候等條件，再采用系統工程分析方法建立各個影響因素相對應的函數關系、合理的數學模型，并以控制優化的方式模擬分析整個工程施工過程，以實現加快施工進度和降低項目成本等目的。

5 結 語

水利水電工程施工技術的每一個環節都關系到工程質量、進度和成本問題，因此在工程項目的施工過程中，在強化常規可用施工技術的基礎上，大力支持高科技含量的新技術應用，這對于提高項目的施工質量、進度和成本有著重大的意義和巨大的前景。在實際領域技術中還有激光技術和微電子技術等也為水利水電工程施工做出巨大貢獻。只有成熟地、嚴格按照要求地運用相應的技術，才能保證工程施工不僅快速順利完成，而且更重要的是使保證了工程質量。

［1］孫光年. 粉細砂筑堤設計中的幾個問題［J］. 黑龍江水利科技，2004，32(04) :69.

［2］周忠謨. GPS 衛星測量原理與應用［M］. 北京: 測繪出版社，2002.