曲林彧

摘 要：導(dǎo)截流施工作為水利工程施工的先行工作內(nèi)容，直接影響著施工工作環(huán)境，進(jìn)而影響著整個(gè)水利工程的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度以及工程造價(jià)。同時(shí)，大體積混凝土溫度控制直接影響著整個(gè)水工壩體的整體穩(wěn)定性，進(jìn)而影響著整個(gè)水利工程的耐久性和安全性。文章重點(diǎn)從水利工程導(dǎo)截流施工和水工壩體混凝土溫度控制進(jìn)行研究分析，借此給水利工程的同行一些參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水利工程；導(dǎo)截流；大體積混凝土；溫度控制；整體穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）01-0179-02

Abstract： Diversion and closure construction， as the advance work of water conservancy project construction， directly affects the construction working environment， and then affects the construction quality， construction schedule and project cost of the whole water conservancy project. At the same time， mass concrete temperature control directly affects the overall stability of the whole hydraulic dam， and then it affects the durability and security of the entire water conservancy project. This paper mainly studies and analyzes the construction of diversion and closure of water conservancy project and the temperature control of the concrete of hydraulic dam body， so as to provide some reference basis for the colleagues of water conservancy project.

Keywords： hydraulic engineering； diversion and closure； mass concrete； temperature control； overall stability

1 概述

我國(guó)水系眾多，水域面積遼闊。由于水利自古以來(lái)，都是歷朝歷代的。水利工程是我們國(guó)家的重點(diǎn)基礎(chǔ)工程項(xiàng)目，關(guān)系國(guó)計(jì)民生，為我們國(guó)家的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和電力發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。導(dǎo)截流施工作為水利工程施工的先行工作內(nèi)容，直接影響著施工工作環(huán)境，進(jìn)而影響著整個(gè)水利工程的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度以及工程造價(jià)。同時(shí)，大體積混凝土溫度控制直接影響著整個(gè)水工壩體的整體穩(wěn)定性，進(jìn)而影響著整個(gè)水利工程的耐久性和安全性。研究水利工程導(dǎo)截流和大體積混凝土壩體溫度控制具有重要意義。

2 水利工程導(dǎo)截流施工

導(dǎo)截流構(gòu)筑物服務(wù)于水工建（構(gòu)）筑物施工的整個(gè)施工過(guò)程，是水工總設(shè)計(jì)的前期關(guān)鍵設(shè)計(jì)工作內(nèi)容，也是重要的參考依據(jù)，直接影響到施工程序和施工總進(jìn)度計(jì)劃以及樞紐布置、永久性建（構(gòu)）筑物形式的總體設(shè)計(jì)。因此，必須科學(xué)正確分析研究施工場(chǎng)地自然條件和工程特性，科學(xué)合理的選擇導(dǎo)流方案，做好施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)和施工。并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇一個(gè)最經(jīng)濟(jì)合理的導(dǎo)流方案。

（1）導(dǎo)截流工作原理。施工導(dǎo)截流的目的是為整個(gè)水利工程施工過(guò)程中創(chuàng)造良好的干地施工條件（無(wú)水作業(yè)工作面），主要是先將河道中上游的流水按照設(shè)計(jì)需要按預(yù)設(shè)的方式導(dǎo)向下游，然后在河床中修筑圍堰以圍護(hù)基坑，以創(chuàng)造無(wú)水作業(yè)工作面。導(dǎo)截流施工技術(shù)通過(guò)引導(dǎo)水流向下游河流宣泄，保證水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)不受水流積聚、滲漏的影響，從而保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。（2）導(dǎo)截流施工方法。導(dǎo)截流施工基本原則就是先導(dǎo)后截，通過(guò)導(dǎo)流明渠、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流涵洞進(jìn)行疏導(dǎo)水流，然后通過(guò)圍堰在河床上對(duì)河流進(jìn)行分段截流或者全段一次性截流。導(dǎo)截流施工方法總體上有明渠導(dǎo)流、隧洞導(dǎo)流、涵洞導(dǎo)流、圍堰施工[2]。a.導(dǎo)流明渠。明渠導(dǎo)流通俗的講就是在河岸上開挖一條渠道，將水引導(dǎo)到渠道進(jìn)行泄水，然后在河道的下游進(jìn)行圍堰施工。明渠導(dǎo)流法主要適用寬廣灘地和岸坡平緩的河道水利工程施工場(chǎng)地條件，如平原河道。明渠導(dǎo)流的適用前提有：河道水流量較大，水利工程泄水建筑物要有良好的排水功能，對(duì)有通航要求的河道，明渠要有足夠的通航能力，河道寬廣、岸坡平緩的工程場(chǎng)地。選線放樣時(shí)，盡量利用埡口、溪溝、舊河道等有利地形，明渠底板施工盡可能保證上下游水流通暢，防止沖刷并做好防止?jié)B漏。此外，必須嚴(yán)格根據(jù)上下游水流量，通航、過(guò)木要求等條件合理確定進(jìn)出口高程。b.隧洞導(dǎo)流。隧洞導(dǎo)流是通過(guò)在河道庫(kù)岸山體內(nèi)修建水工隧洞，以此進(jìn)行引導(dǎo)水流，但可引導(dǎo)的流量相對(duì)較小，可修建多條隧洞并列工作，但成本較高。隧洞導(dǎo)流適用于山體堅(jiān)硬的山區(qū)河流、兩岸地形險(xiǎn)峻、河谷狹窄的河流等地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)地段。隧洞導(dǎo)流法的選擇應(yīng)充分利用地形條件，盡量縮短洞線長(zhǎng)度。重點(diǎn)做好上游流水的流通順暢，以防底部沖刷和淤泥淤積以及進(jìn)出口高程的設(shè)計(jì)工作，對(duì)流量大或流速快的導(dǎo)流隧洞，可通過(guò)出口消能措施保證隧洞安全穩(wěn)定工作。c.涵洞導(dǎo)流。涵洞導(dǎo)流一般應(yīng)用于中小型土石壩工程、水閘工程施工中，具體來(lái)說(shuō)就是在河流的下游建筑擋水圍堰，然后將水流引向涵洞進(jìn)行下游傾瀉的導(dǎo)流過(guò)程。涵洞既可依山布置或置于表露的巖灘上，又可在壩下的基巖中開出溝槽形成涵洞。當(dāng)涵洞無(wú)法避免穿過(guò)壩體心墻或斜墻時(shí)，必須做好防滲工作。對(duì)一些不良地基情況，涵洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)布置在較硬的土層上，同時(shí)做好因土層不均勻沉降引起的涵管破壞問(wèn)題。同時(shí)，涵洞設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能的布置成直線，使水流流通順暢，避免淤泥淤積和空蝕，還有出口消能要可靠。d.圍堰施工。圍堰法是最為常見(jiàn)的一種導(dǎo)截流施工方法，適用于不同類型水利工程施工，主要應(yīng)用于水利工程閘門和壩體的建筑。根據(jù)工程情況可將圍堰法分為全段圍堰法和分段圍堰法。其中分段圍堰法的應(yīng)用原理在于利用圍堰多段對(duì)水流進(jìn)行劃分，待多段分期完成時(shí)導(dǎo)流施工作業(yè)也就完成了，分段圍堰法的應(yīng)用范圍較廣，主要應(yīng)用于該工期長(zhǎng)、河床寬、水流量大等水利工程施工中；全段圍堰法的應(yīng)用原理則是利用圍堰建設(shè)將河道一次性地截?cái)啵顾鞅灰肫渌嗨ㄖ?，從而形成分流的施工過(guò)程，如果遇到向下流的水流則改成傾瀉，該方法應(yīng)用于水利工程施工時(shí)，需要考慮到泄水建筑物實(shí)際、河道水量及流向等因素，以保證分流的合理性及科學(xué)性。全段圍堰法又包括了明渠導(dǎo)流和隧洞導(dǎo)流，故能夠應(yīng)用于很多大型及小型水利工程施工中[3]。

3 大體積混凝土溫度縫控制

水利工程壩體根據(jù)力學(xué)設(shè)計(jì)角度有重力壩、拱壩、支墩壩，壩體混凝土工程根據(jù)施工工藝有常態(tài)混凝土和碾壓混凝土，由于水利工程壩體體積大，所用的混凝土工程量大，歸結(jié)起來(lái)，水利工程壩體混凝土工程屬于大體積混凝土工程。混凝土抗壓強(qiáng)度高，主要承受壓力作用，屬于脆性材料，抗拉強(qiáng)度低。大體積混凝土工程在混凝土澆筑過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，溫度急劇上升，在溫度應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生大量的拉裂縫，進(jìn)而還會(huì)影響到混凝土重力壩的整體性、穩(wěn)定性及抗?jié)B性能。水利工程混凝土重力壩的溫度裂縫控制主要是從改善混凝土自身性能和混凝土施工這兩個(gè)方面進(jìn)行控制，如使用低水化熱的水泥，添加外加劑、加筋等，改善施工工藝保證混凝土施工質(zhì)量以及通過(guò)對(duì)壩體進(jìn)行分縫分塊，設(shè)置縱縫、橫縫、誘導(dǎo)縫及一些短縫等進(jìn)行裂縫控制[4，5]。

（1）改善混凝土自身材料。大體積混凝土裂縫主要是由于水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱和混凝土澆筑現(xiàn)場(chǎng)的外界溫度產(chǎn)生的溫度應(yīng)力引起大體積混凝土拉裂。所以避免混凝土溫度應(yīng)力的關(guān)鍵在于降低混凝土內(nèi)部溫度。工程應(yīng)用上主要是選用低水化熱的硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥，或者在混凝土攪拌過(guò)程中摻入粉煤灰等。在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，科學(xué)選取合適的骨料級(jí)配，選用尺寸穩(wěn)定、堅(jiān)固、耐久的大粒徑粗骨料，以增大骨料與膠凝材料間的接觸面積，同時(shí)還可減小混凝土內(nèi)部孔隙率，以此減小混凝土拉裂縫，同時(shí)由于混凝土的水泥用量和水用量的減少，水化熱也因此降低，溫度應(yīng)力減小。實(shí)驗(yàn)證明，適當(dāng)?shù)負(fù)郊訙p水劑和緩凝劑等外加劑，不僅可以減小水灰比和降低水化熱或者延緩水化熱以有更多的時(shí)間進(jìn)行散熱，同時(shí)也能保證混凝土滿足強(qiáng)度要求。從混凝土自生體積變形特點(diǎn)出發(fā)，摻加適量的MgO等微膨脹劑減小溫降引起的收縮變形[4，5]。通過(guò)MgO等膨脹劑的微膨脹作用，抵消混凝土因溫度降低引起的冷縮變形。還可以提高提高混凝土的抗拉性能，如加筋混凝土、鋼纖維混凝土，以此提高混凝土抗拉強(qiáng)度。（2）改善施工工藝和施工質(zhì)量。混凝土施工控制主要是通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)壩體進(jìn)行分縫、分塊，如用作釋放部分拉應(yīng)力的縱縫、橫縫、周邊縫、誘導(dǎo)縫[5]以及人工短縫等，減小混凝土間的約束作用。分縫分塊設(shè)置的縱縫和橫縫主要是考慮混凝土施工工藝和減小混凝土溫度應(yīng)力要求。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，壩體分縫分塊澆筑能很好的減少溫度裂縫的開展。然而，分縫、分塊嚴(yán)重破壞了壩體的整體性，整體強(qiáng)度降低。尤其是對(duì)以拱作用承受載荷的拱壩，一般而言，設(shè)計(jì)上，拱壩不設(shè)置縱縫，但由于施工工藝和溫度縫要求，設(shè)置的橫縫必須通過(guò)灌漿以達(dá)到拱壩的整體性。誘導(dǎo)縫主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐研究得出的切實(shí)可行的人為誘導(dǎo)設(shè)置的縫。其施工工藝主要是預(yù)設(shè)誘導(dǎo)板，在混凝土內(nèi)部形成抗拉強(qiáng)度很低的薄弱面，并在誘導(dǎo)板上預(yù)留灌漿系統(tǒng)，以便后期裂縫開展后進(jìn)行灌漿處理。目前誘導(dǎo)縫的研究還不是非常完善，對(duì)于誘導(dǎo)縫的設(shè)置形式還有待深入研究。周邊縫是拱壩施工過(guò)程中，在壩體和墊座之間設(shè)置的縫。周邊縫靜力狀態(tài)和抗震性能好而且能很好的適應(yīng)不利地形地質(zhì)條件；同時(shí)還可減少溫度應(yīng)力。但由于要事先在基礎(chǔ)上澆筑一層混凝土墊座，而后在墊座上澆筑壩體，其結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，且施工質(zhì)量很難控制。人工短縫是清華大學(xué)劉光廷教授等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)明的一種在拱壩拉力區(qū)人為設(shè)置的一種構(gòu)造縫，以此釋放溫度應(yīng)力。

混凝土制作是一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，除了受混凝土拌合材料自身性能影響外，還受到外界環(huán)境的多方面因素的影響，這無(wú)形中會(huì)增加我們的控制難度。但我們還是可以通過(guò)從混凝土施工工藝上進(jìn)行控制。降低混凝土內(nèi)部溫度，如對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷處理，在混凝土內(nèi)部加入冰塊或者使用冰水；根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，合理安排混凝土澆注時(shí)間，盡可能在合適溫度條件下進(jìn)行紅黏土澆筑，在不可避免的高溫天氣下，采用加冰或者冰水以及骨料的預(yù)冷。混凝土澆筑完成后及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，根據(jù)混凝土養(yǎng)護(hù)規(guī)范和混凝土施工所處的天氣環(huán)境適時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，降低混凝土內(nèi)外溫度，防止混凝土溫度裂縫。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的水利工程施工技術(shù)中，有很多的關(guān)鍵施工技術(shù)需要我們?cè)趯?shí)際的施工紅給予重視。根據(jù)上文的闡述我們能夠發(fā)現(xiàn)，水利工程中的每一項(xiàng)施工技術(shù)都非常重要和關(guān)鍵，只有將水利工程施工中的每一項(xiàng)施工都完全按照施工要求進(jìn)行，才能夠保障水利工程的最終施工質(zhì)量。水利工程工作內(nèi)容繁重，技術(shù)難度大，工期長(zhǎng)，導(dǎo)截流的科學(xué)施工至關(guān)重要。同時(shí)，大體積混凝土溫度控制決定了壩體的整體穩(wěn)定性以及耐久性和安全性。水利工程的科學(xué)施工直接關(guān)系國(guó)計(jì)民生，意義重大。

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