积极推广应用“四新”成果,提高施工水平

某水电站施工“四新”成果应用情况简介

关键词：四新成果 锚索 锚杆 溜槽 全站仪 模板 冬季混凝土 GIS

摘 要：实践证明，“四新”成果的应用对提高施工水平将起到重要作用，本文介绍了某水电站在施工过程中结合实际情况采用了一些列新技术、新工艺、新材料和新设备。

某水电站是西藏自治区“十五”计划的重点工程项目，地处西藏高寒缺氧地区，位于川藏路的腹心地带，施工环境和条件异常恶劣。 某公司中标承建了该工程的土建及金属结构安装工程，充分发挥部队技术优势，紧密结合项目实际情况，大胆创新，在工程建设指挥部的大力支持下，在设计、监理的帮助下，在施工过程中采用了一些列新技术、新工艺、新材料和新设备，为工程安全、优质、高效地完成起到了重要作用。

1、自由式拉压复合型预应力锚索在某水电站厂房后边坡处理中的应用。某水电站厂房后边坡开挖坡比为1：1.3(坡度37.6°)，开挖边坡的总高度40～50m，分别在3120m、3130m、3140m高程设置马道，3120马道宽2m，在3120～3120之间布置公路，经补充勘探工作钻孔揭示，厂房开挖后形成的后边坡覆盖层平均厚约25～30m，经开挖边坡稳定分析，属不稳定边坡。经过比较“抗滑桩方案”和“锚索方案”认为：（1）从厂房后边的特征及计算结果看，“抗滑桩方案”和“锚索方案”均可行；（2）抗滑桩为挖孔桩，最大孔深25～30m，施工以人工为主，在西藏特殊的自然条件下施工难度大。同时由于厂房后边坡为一蠕变体，在施工过程中应避免过多扰动，抗滑桩方案三排桩同步施工，施工过程中对厂房后边稳定有一定影响。预应力锚索方案施工以机械为主，分排施工，对厂房后边坡稳定影响最小。（3）“抗滑桩方案”施工工期比“预应力锚索方案”的施工工期约少2个月左右，对厂房后续施工及保证发电有利；（4）从经济比较，“抗滑桩方案”比“锚索方案”多200万元左右。经过综合分析，从施工安全、施工工期和经济比较看，为保证边坡在开挖及电站运行过程中的安全稳定，设计采用2000KN级预应力锚索进行

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加固处理。预应力锚索分3排布置，共59根，深度50m。第一排锚索19根，间距5m，高程3141.50m；第二排锚索20根，间距5m，高程3131.50m；第三排锚索20根，间距5m，高程3121.50m。锚固段要求位于弱风化弱卸荷岩体内。自2002年11月锚索施工完成至今，已历时近两年，经多点位移计观测数据分析得知，厂房后边坡位移微小，多处出现负位移，边坡稳定情况良好。时间证明，自由式拉压复合型预应力锚索，它克服了应力集中、改善了锚固段的受力状态，具有对地层锚固适应性强及其良好的防腐功效，增强了锚固效果，提高了锚固寿命，对工程的长效锚固起到了重要作用。

2、中空注浆锚杆在西藏某水电站施工中的应用。中空注浆锚杆即为自钻式锚杆，是将钻孔、注浆与锚固等功能一体化的一种锚固措施。WT型中空注浆锚杆由中空全螺纹杆体、锚头、止浆塞、垫板、螺母等组成。在某水电站在施工采用了WTD25、WTD32的中空注浆锚杆。有效克服了传统锚杆在Ⅴ类围岩施工中的钻孔困难、取钻杆困难、注浆困难等缺点，在某电站Ⅴ类围岩施工如厂房后边坡、调压井交通洞边坡喷锚支护以及压力管道下平段洞挖的管棚法施工中得到广泛应用，WT中空注浆锚杆施工方法非常简单，它将传统的先灌浆后锚固工艺改为先锚固后注浆。锚杆施工前，根据不同边坡类型及地质条件进行生产工艺试验，以确定最优的施工参数和工艺。（1）造孔：中孔锚杆工艺造孔技术几乎与传统的锚杆工艺一样，采用手风钻造孔，先将中孔锚杆及配件与手风钻连接，造孔精度控制与传统锚杆一致；（2）注浆：采用传统注浆机即可，让注浆管与中孔锚杆顶部连接，孔口采用灌浆塞，适当加压，待灌浆结束后及时封闭进、回浆管。（3）拉拔检测：待注浆达到龄期后，按照有关规程规范和设计要求的比例，每300～400根至少选一组（三根），对锚杆进行拉拔抽检，检查锚杆的抗拉强度等是否满足设计及规范要求。中空锚杆主要用于Ⅳ、Ⅴ类围岩，或地质破碎等部位，根据不同部位、不同的使用要求，采用不同的施工参数。通常采用纯水泥浆，纯水泥浆水灰比一般为1：1~0.5：1，注浆压力根据施工或设计要求为0.3~0.5Mpa。 实践证明，相对于洞挖处理Ⅳ、Ⅴ类围岩采用管棚法等临时支护，中空锚杆不仅施工设备、工艺简单，可同钢支撑、挂网等方式结合在一起，同时施工循环较快。中空锚杆处理基础的抗浮稳定，通过注浆起到固结灌浆的作用，改善了基础整体性。处理边坡时，采用不同

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锚杆长度进行不同深度的固结灌浆和锚固，不用再单独进行固结灌浆或进行削坡处理减荷等处理方式。结合配套的锚杆专用注浆泵和注浆工艺，中空注浆锚杆成为目前国内唯一彻底解决了传统锚固支护诸多问题的锚固体系。

3、简易负压溜槽在某电站混凝土施工中得到广泛应用。负压溜槽，是一种结构简单的混凝土输送设备，它能够在斜坡上快速、安全地向下输送混凝土，尤其是碾压混凝土。负压溜槽是实现大坝混凝土入仓的一种新型输送工具，特别对于峡谷地区碾压混凝土坝的施工，可以有效地解决碾压混凝土入仓难题。经过改进同样可以在常规混凝土施工中得到应用。某闸坝混凝土总量约5.5万m3，最大坝高34m，最大浇筑月强度约1万m3，两岸坝肩有施工布置的公路通过，坝顶长度98m，非常适用于溜槽入仓浇筑混凝土，但如果采用常规混凝土溜槽入仓则无法保证混凝土骨料不分离，而负压溜槽产生的负压效应和柔性胶带的阻尼作用可有效控制骨料的运动速度，保证骨料基本不产生分离，亦保证了混凝土的输送质量，且具有输送强度大的特点。（1）系统简洁。 负压溜槽下料系统所需设备较少，其进料斗管身等结构简单且可以在工地制作，制安工作量很小，采用溜管下料后，混凝土总的运输线路缩短，混凝土运输车辆可减少，支撑采用轻型装配式行架，顺岸坡布置，仅需采用简单支撑。（2）输送强度大。负压溜槽的下料强度比一般的缆机、门机等入仓强度大得多，可以满足大坝混凝土或水工建筑物通仓浇筑时的入仓强度， 对大面积仓面混凝土的浇筑，负压溜槽的入仓强度无疑较一般的入仓手段优越。（3）技术经济指标优越。 因负压溜槽大大缩短了混凝土的运距，从而缩短了入仓时间，其VC值损失较小，负压溜槽产生的负压效应和柔性胶带的阻尼作用可有效控制骨料的运动速度，保证骨料基本不产生分离，亦保证了混凝土的输送质量，且具有输送强度大的特点，保证了混凝土的入仓的连续性，从而保证了施工过程中不产生冷缝。因负压溜槽结构简单，运行可靠，成本低，其经济指标较一般运输手段佳。施工实践证明，只要认真控制混凝土塌落度，再配合深槽皮带机等手段，入仓效果很好，实用性更强，某闸坝5月1日开始混凝土浇筑，11月24日，大坝混凝土浇筑到顶，共完成混凝土56000m3，月平均浇筑强度8850m3，达到了预期效果。

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4、多功能全站仪断面测量系统在施工得到广泛中的应用。多功能全站仪断面测量系统是为地下工程施工测量中的断面测量及炮孔测设而研制开发的软硬件结合自动化系统，其充分利用了徕卡TCRA型全站仪的激光无棱镜测距和马达驱动等功能，实现断面测量野外数据采集软件控制、自动采集，从而达到隧洞断面测量自动化、数字化、计算机化，保证测量成果的准确性、高效率性，减轻劳动强度。该系统摈弃了传统断面仪外业测量时必须要有野外计算机、通信电缆等烦锁配置和要求其它测量仪器为其定位的缺陷，减少了外业设备携带麻烦和作业人员的需求，降低了仪器操作的难度，加快了外业测量设备的搬运和安置速度，提高了外业测量的工作效率；既能完成隧洞断面测量，又能进行常规测量，提高了仪器的利用率。（1）断面测量软件系统。徕卡多功能全站仪断面测量软件系统包括外业机载Profiler软件和TPSPRO断面测量系统后处理软件。Profiler软件是利用徕卡 TCRM（A）型全站仪电子计算、马达驱动及激光无棱镜测距等各项高科技自动化性能，根据隧道施工断面测量的实际情况，开发应用于隧道断面测量数据自动采集的全站仪用机载控制软件。TPSPRO断面测量系统软件是专为各类地下工程测量工作中隧洞、地下洞室断面测量数据分析处理而设计开发的计算机应用类工程软件，其包含工程数据的建立、实测数据的卸载、断面数据的分析处理和测量成果的打印输出。Profiler软件通过PCMCIA卡存储数据文件直接与TPSPRO断面测量系统软件接口，实现断面测量野外数据采集软件控制、自动采集等功能，从而达到隧洞断面测量自动化、数字化、计算机化，保证测量成果的准确性、高效率性，减轻劳动强度。（2）设备包括 TCRA1102 plus 全站仪一台、便携式计算机一台、打印机一台。实践证明，它的应用，对某电站引水隧洞、调压井、压力管道等地下工程的顺利施工起到了重要作用。

5、结合实际情况改进和应用新型模具，不仅加快了施工进度，而且使混凝土外观质量上了一个新台阶。

（1）液压钢模台车在导流洞混凝土衬砌中得到应用。导流洞的施工是关系到能否按时截流的关键，导流隧洞洞身长约230m，结构断面宽5.4m，高8.0m，圆拱直墙型，衬砌厚度40～

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60cm。为了确保某电站开工后的第一个水工建筑物安全优质高效完成，按期实现截流目标，实现开局良好，在工程建设指挥部的大力支持下，在设计、监理的帮助下，经过自行设计，厂家部分定做配件等方式加工完成一台液压钢模台车，不仅保证了导流洞混凝土衬砌质量，也确保了导流洞进度，为顺利截流打下了基础。

（2）简易钢模台车在引水隧洞混凝土衬砌中的应用。引水隧洞全长778.026m,城门洞型,结构断面3.8×4.0m。混凝土衬砌方案比较了钢模台车和组合模板两种方案：钢模台车适用于断面尺寸较大，过水直线较长的隧洞混凝土衬砌，钢模台车一次性投资较大（经估算引水隧洞需投入两台，折价约为70万元），本工程用完之后不能通用于其它工程。普通组合钢模板适用于洞径尺寸小的隧洞，一次性投资相对较小（本工程投入约20万元），具有重量轻、且能供其它工程重复使用，装、拆、运简单等优点；但每个循环组立的时间长、人工耗费多，板缝结合不好易漏浆、混凝土表面平整度差等缺点；结合某水电站引水洞工程的实际情况 经过现场技术革新，决定以组合模板的思路，结合钢模台车的优点， 将钢模板改为定做大块钢模板解决混凝土的外观质量问题，内支撑改为工字钢和钢管结合，再配合螺纹顶头支撑，既保证了投资省，又克服了普通组合模板的缺点，经济技术比较采用了三套简易钢模台车浇筑,不仅保证了工期,而且取得了质量安全双赢,得到了参建各方的一致好评。

（3）优质、双面光、大块竹胶模板在闸坝混凝土施工中得到应用。闸坝枢纽体型复杂多样，混凝土标号、级配较多，且与地基开挖、基础处理发生交叉、工序繁多、相互干扰、矛盾很大，需要的模板量也大，按照常规施工方法一般选用组合钢模板，但需要的钢模板较多，每个仓位组立时间长，混凝土外观缺陷较多。经过广泛的市场调研，大面积直面结构决定选用大块双面光优质竹胶模板，模板规格长2.44m，宽1.22m，厚度选用1～1.5cm，再配合60×100、100×100木方（当地木材较便宜）背支撑。对溢流墩等异型结构部位，在加工厂定做成品钢模板。实践证明，不仅保证了闸坝混凝土施工快速完成，闸坝混凝土外观质量也受到专家们的一致好评。

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6、结合实际在西藏进行冬季混凝土施工获得成功。由于引水隧洞轴线调整，厂房后边坡处理耽误了工期，后来下平段施工过程中又出现大量涌水等原因，对本来工期已经十分紧张的某施工带来很大被动，若不及时进行补救，某将不能按期实现发电目标，经过建设四方多次开会讨论，一致认为2003年至2004年冬季进行混凝土浇筑施工势在必行，水电行业进行冬季施工应该说在内地来说是一项成熟技术，但在西藏进行冬季混凝土施工还是第一次，我部充分发挥在藏施工多年的经验和优势，经过与设计监理反复讨论措施方案，结合某的实际情况采取了一些列的保温措施和混凝土施工方法，不仅保证了冬季混凝土的施工强度和进度，而且保证了施工质量，也为西藏进行冬季混凝土施工探索出一些宝贵的经验。

7、GIS设备在西藏首次应用获得成功。GIS是指气体绝缘金属封闭开关设备，它是由各种电器设备组合在一起，以SF6气体作为灭弧和绝缘介质，采用“旋转电弧”灭弧原理，配弹簧操纵机构，既可手动储能又可电动储能，可实现就地操作也可远方控制，具备自动重合闸功能。并且它具有体积小、重量轻、开断能力强、绝缘水平高、维修工作少、现场安装周期短等优点。随着科学技术的不断更新、也随着电器设备技术水平和水电站自动化要求的不断提高，气体绝缘全封闭组合电器（GIS）在水电工程中逐步得到使用，特别近年来GIS设备的价格大幅度下降，便使其得到广泛应用。采用GIS设备的主要优点：（1）提高运行可靠性：由于GIS设备中所有元器件均装在全封闭的外壳内，与外界隔绝，减少了故障机率，因此极大的提高了设备运行的可靠性。（2）有利于电站自动控制：GIS设备中的断路器、隔离开关、接地开关等均为电气操作，设备全组装在同一基础上，其机械操作灵活可靠性远远高于常规敞开式设备，提高了电站自动控制的可靠性，有利于实现电站“无人值班”（少人值守）。（3）改善了运行环境和运行管理条件：某电站地处西藏高海拔地区，气象条件相对内地恶劣，昼夜温差很大，电气设备按常规户外布置存在着带油设备热胀冷缩后渗油问题，这将直接影响到设备的使用寿命，加大了今后运行维护工作量。110kv侧采用户内式GIS全封闭组合电气是解决以上问题的有效措施和办法。（4）减小变电站占地面积，节约土建工程投资：因GIS设备是集成的成套装置，可将GIS设备和变压器布置在建筑物内，出线场可布置在其屋顶上，大大减小开关站占地面积，大大减小了开挖、回填、支护及浆

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砌石工程量，从而节约土建投资。

水利水电作为传统产业的组成部分，在新世纪不仅不会削弱，反而会由于自身具有与新时代要求相吻合的优点，而会得到更大的发展。这种发展不是一成不变地沿袭旧有发展道路，而是需要运用新观念、新技术。在西藏高寒缺氧地区进行水利水电工程施工具有许多特殊性，但是新技术、新工艺、新材料、新设备的推广应用已取得明显成效，加快了科技成果向生产力的转化，促进了西藏水利水电科技进步。因此加快在西藏水利水电工程领域的创新意识，促进四新成果的合理应用，必将使西藏的水利水电迎来更加灿烂辉煌的明天。

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