水利水电工程论文赏析八篇

序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的水利水电工程论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。

第1篇

水利水电工程是一项系统性很强的建设项目。在施工的过程中受到很多因素的影响，既有人为因素，又有自然因素。自然因素主要是指水利水电工程多建在湖泊、沿海、河道等地及周边区域，这些地方的地质条件复杂，工程建设有很大的难度。人为因素主要是指任何工程都是由人来具体操作完成的，在工程的组织、决策、操作等方面，人都直接参与其中。水利水电工程在蓄水、泄水、挡水方面发挥着巨大的作用，自然对工程的质量提出更高的要求，特别要加强在防渗、承压、抗裂方面的施工管理。工作人员要按照水利水电工程的技术规范，采取专门的措施以保证工程的质量。此外，水利水电工程对地基的要求也比较严格，既需要有足够的强度，又要有足够的抗渗性、耐久性。这也给工程施工带来了一定的难度。因此，在工程施工中，既要对自然因素进行全面分析，又要发挥人的积极性和主观能动性，把水利水电工程建设好、利用好。

2水利水电管理的内涵

2.1重视安全管理

对水利水电工程而言，建设是基础，管理是关键。安全是一切工作的生命线，必须要时刻牢记。水利水电工程数量多，对国家经济影响大，必须要做好安全管理。首先要加强对员工的安全教育，提高他们的安全意识。通过开设安全教育课程、印发安全教材、现场讲解、悬挂条幅等方式，强化施工人员及管理人员的安全教育与培训，提高工作人员的安全意识。这样的培训应该是有计划、长久的工作，要把措施真正落到实处，而不应该只是走形式。其次要加强施工现场的安全管理，加大安全监管的力度。通过增加巡查的次数、查看制度落实情况、检查施工安全技术措施落实情况，及时发现并消除安全隐患，提高企业的安全管理水平。

2.2强化质量管理

质量是企业的生命线，是企业实现可持续发展的根本保证。提高工程质量，运用质量管理体系、手段和方法所进行的系统管理。水利水电工程投资大、使用周期长，必须强化工程的质量标准，才能投入交付使用，发挥最大效益，满足国家、社会的需求。工程的测量管理是质量管理的重要一环，它为建设项目提供了数据和图纸，没有它，任何工程都无法顺利开展与完成。因此要从提高测量放线人员的素质抓起，强化工作人员的质量意识。并通过增加测量仪器成本投入、引进先进的测量工具等方式，全面加强工程测量管理，确保测量的精确度。只有这样，才能保证工程的质量，并对工程的质量进行系统化的管理。

2.3实施控制管理

对项目成本的管理控制能够降低工程成本，实现工程利益的最大化。这就需要决策管理者运用一定的科学方法，对水利水电工程作出科学的评估。这样能够减少决策的盲目性，帮助管理者提高决策的科学性，便于管理者选择最佳方案，作出正确决策。成本预测是企业全面成本管理的首要环节，事后的计算分析存在严重的滞后性，已经远远不能适应现代化的需要。应将成本工作的重心转移到事前控制上。这样能够为工程企业有效地降低成本、提高经济效益。

2.4优化风险管理

风险是无处不在的，它总是伴随着企业经营活动的始终。如何将风险降到最低或消除，这是水利水电工程管理中必须要考虑到的问题。首先，要降低风险，就必须能够识别风险。作为风险管理的基础，风险的识别要综合各种可能发生的情况，以便更好的进行控制。其次，风险管理要着眼于风险控制，水利水电工程管理部门要采用积极的措施来控制风险。要通过制定切实可行的应急方案，编制多个备选的方案等方法来进行，如果风险真的来临，要按照预先的方案实施，将损失控制在最低限度。最后，风险管理要学会规避风险。通过设立现代激励机制、做好人才备份工作等，降低员工流失的风险，从根本上消除风险因素。

3水利水电工程的现代化管理技术

3.1GPS定位技术

GPS是利用导航卫星进行测距、测速和定时，为用户提供高精度位置和时间信息的空间无线电导航系统。它具有实时性、连续性、全能性。传统的测量方法很难保证在特殊地区获得的数据的精度，尤其是在地形条件复杂的山区，而且传统的测量方法效率低下，不能及时了解水利工程的变化情况。GPS的出现和应用使这些问题迎刃而解。如在截流施工中，水下地形测量就是一个很大的难题。水下地形资料的准确性对水利工程建设十分重要，然而水下地形条件复杂，传统测量不仅工作量大，测量的范围有限，而且精度不高，不能满足工程建设要求。GPS技术却能准确测量出水下地形的数据，保证工程的顺利进行。其工作原理就是利用静态GPS测量系统进行施工控制测量。在精度问题上，尽量构成等边三角形，不用考虑点和点之间的通视问题。经过几十年的发展，GPS在测量精度、速度、效率等方面都获得了长足的发展，不仅能够满足工程测量的需求，也给测绘技术带来了全方位的变革。GPS技术能够提高测量的可靠性，降低作业强度，适应现代水利水电工程的要求。

3.2AutoCAD设计技术

AutoCAD是一种通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作的计算机辅助设计软件，它可以用于绘制二维制图和基本三维设计，在具体的水利水电工程建设中应用广泛。尤其是在工程资料中的应用优势更加明显。手工绘图需要准备三角板、丁字尺、曲线板等会图工具，不仅费时费力，而且经常出错。用CAD绘图只要动一动鼠标就可以完成，且画面整洁统一，既方便又美观。而对于难度较高的工程图，工作人员可利用已有的图库进行简单的改造就可以得到，制图的效率大大提高。不仅如此，用CAD绘制的图象文件可以直接储存在软件、硬盘上，并能够根据不同的用途进行分门别类的整理保存，保存时间长，保管起来极其方便。CAD设计技术在水电工程制图中的广泛应用，极大地节省了工作人员的时间，提高了工作效率。

3.3数据库技术

对工程建设的数据和信息进行更好的测算和利用，最为有效的方式就是通过数据库技术进行调整。所谓的数据库技术就是从大量的、原始的数据中推导出有价值的信息，为以后的行动和决策提供必要的依据，并将大量有价值的数据保存起来，为人们提供更宝贵的信息资源。水利水电工程建设管理中存在大量的数据。这些数据信息量大，识记起来较难，这就要发挥信息技术的作用，特别是GIS技术在水利水电工程中发挥着越来越重要的作用。它不仅能够减少工作人员的工作量、提高工作效率，更能促进工程测量技术的进一步发展，为社会带来更多的综合效益。但也应看到GIS系统存在的一些不足之处，要通过加快发展数据库技术，为水利水电工程更好的发展提供技术保障。

4结语

第2篇

湘江长沙综合枢纽工程为梯级水库，是湘江干流航道发展规划之一，正常蓄水位为29.7m，库容为6.75亿m3，船闸设计通航船舶吨级为2000t，电站装机为57MW。湘江水量较为充沛，径流年际变化较大，而且年内分布不均，在枢纽工程河段年内水位变化幅度达14m。枢纽河段属于平原河流，河面较为宽广，河道略微弯曲，河流比降相对较小。

2枢纽布置方案

2.1枢纽平面布置方案

此工程枢纽布置，主要包括船闸（2000t级）、泄洪闸、水电站、鱼道等，为Ⅰ级工程，水工建筑物设计洪水标准为100a一遇、校核洪水标准为500a一遇。工程枢纽正常蓄水位与死水位为29.70m，对于船闸设计，按照20a一遇洪水位，来设计高水位，流量为21900m3/s，低水位按照P=98%水位来设计。船闸设置在蔡家洲左汊左侧岸边，电站设置在左汊右侧洲边，按照从左到右的顺序，来布设建筑物工程，包括双线船闸、排污槽、主泄水闸等，具体如图1所示。

2.2枢纽平面布置特点

2.2.1枢纽泄流能力强

水利水电工程枢纽泄流能力和工程坝址有直接关系，尤其是坝址河势与地形地貌等。此布置方案中，船闸上游引航道与导流堤设置位置为原左汊河道区域内的回流区，设置导流堤，能够有效的调顺水流，确保枢纽工程的泄流能力。按照100a一遇洪水标准，进行水工模拟试验，获得的壅高值为0.1m，泄洪能力较好[1]。

2.2.2通航条件较好

此枢纽工程坝址下游2km区域左岸存在支流沩水河，与湘江相汇，河宽为180m，2a一遇洪水流量为1580m3/s，10a一遇洪水流量为2750m3/s，20a一遇洪水流量为3350m3/s，出流和船闸连接段的航道交角为30°。此布置方案船闸通航条件试验结果表明，因为船闸上游引航道口门区和连接段缓流区，通航水流条件可以达到设计要求，干流流量Q干为19700m3/s时，纵向最大流速值为1.76m/s，横向最大流速值为0.28m/s，回流最大流速值为0.2m/s。干流流量为21900m3/s时，纵向最大流速值为1.79m/s，横向最大流速值为0.3m/s，回流最大流速值为0.25m/s。就下游引航道口门区和连接段航道来说，当湘江干流和支流沩水为正常遭遇时，若Q干＜13500m3/s，可以满足船舶航行要求。若13500m3/s≤Q干≤21900m3/s，受到导流堤的影响，口门区域右侧航道内部横流较大，可以在左侧航线单线行驶。原方案存在导流堤堤头挑流明显与斜流大等问题，进行布置方案优化，改变船闸挑流堤平面型式，设置立式导流堤等，使得航道通航能力得以全面提升[2]。

2.3枢纽布置设计要点

结合长沙综合枢纽设置的位置，结合自然条件，在左汊主河道区域内来布置电站与船闸，从枢纽泄流能力与船闸通航条件等方面综合分析，将船闸设置在此侧，能够起到不错的效果。此梯级综合枢纽工程建设后，主要功能为发电、航运等，因此在设计时，要坚持确保船闸通航条件的原则，以及泄水闸泄洪能力的原则。当枢纽坝址所处的位置左右两汊道分流比相差较大，而且河底高程相差较大，为了能够确保枢纽工程的通航效果与发电效益，将船闸与电站等建筑物，给布置在主汊河道。为了保证枢纽工程下游河床的稳定性，在布置泄水闸孔时，最好能保证工程建设前后的分流比变化不大。若河流的含沙量较小，在主河道内顺河，来设置船闸引航道时，尽量把船闸设置在流速相对较小的河岸侧，以便发挥枢纽工程的泄流作用，确保船闸通航效果[3]。

3水利水电工程枢纽总体布置三维设计

3.1三维地形建模

基于布尔运算，进行后期三维模型设计，需要构建三维模型。借助三维设计技术，能够为水利水电工程枢纽总体布置，提供极大的便利。三维地形模型构建是基础，需要确保精度的准确性。通常水利水电枢纽工程布置区域较大，覆盖面较广，数据存储量大，会影响到三维地形模型构建的效果。基于此，在构建时，需要确保等高线精度，以确保建模的效果。

3.2枢纽布置模型设计

在进行水利水电工程枢纽布置设计时，对于大坝与电站厂房等，可以按照相关标准规范，来设计三维模型，采取参数化或者模板化方法来建模。利用CATIA软件，融合骨架设计思想，构建枢纽工程建筑物模型，进行数据转化，将数据信息导入到3D软件中，进行枢纽布置，也可以和施工总布置相互联合。利用3D设计技术，能够为水利水电工程枢纽布置设计，提供新的设计方法，能够极大程度上提升工作效率，降低设计误差。利用大数据信息与信息技术，来进行仿真模拟试验，可以及时优化设计缺陷，确保水利水电工程枢纽布置的合理性与科学性。

4结束语

水利水电工程枢纽布置设计，要从枢纽使用的功能分析，严格按照设计要求，把握布置设计原则，结合工程实际，做好充分的调查工作，制定不同的布置方案，做好对比分析，选择最为合适的布置方案，以确保工程建设的质量。

作者:喻尚伟 单位:长沙市水利水电勘测设计院

参考文献

[1]陈雷，宾洪祥，别大鹏，李文峰，姚晓敏.碾盘山水利水电工程枢纽布置设计[J].水利水电技术，2016（08）：1~4.

第3篇

关键词:水利水电;防排水;施工技术；主体建筑物

水利水电工程防排水施工受到气候和地貌的影响较大，如地形、地质、水文和气象条件等因素对工作人员以及技术干扰，所以只有在围堰的保护下才能对主建筑进行分期的施工，而在施工的过程中防排水对施工的安全具有很大的影响。

1工程中防排水简介

水利水电工程一般都是由拦河坝和电站厂房以及船闻构成。其中引水式厂房和河水需要有一定的距离，其他形式的厂房都会直接建设在河床或河道上。设计时根据使用的材料不同，拦河坝可分为土石坝、混凝土坝、橡胶坝及铜闻门坝等。本文讨论的水利水电工程一般使用的是混凝土坝，为水利水电工程防排技术的发展打下一定的基础。

2防排水系统的重要性

如果水利水电工程没有建立防排水系统，那么很容易出现较大事故，对工程企业造成经济损失，对水利水电工程的质量制造隐患，最重要的是对人民和工作人员的生命构成威胁。在水利水电工程中防排水做的不合格，那么在雨季，由于上游大量的水汹涌而下，使得大量积水无法排放，造成洪灾，所以设立防排水工作是十分必要的。只有防排水工作做好，才能保证农业的正常发展。

3围堰防排水系统的建造

围堰就是临时修建在建筑物旁起到维护作用的结构，，它的作用就是预防河水中的泥沙被冲到修建建筑物的位置，方便于挖基坑和围堰内的积水排除等工作。除了特殊的建筑物外，一般水利工程中的围堰在建筑物竣工后都会拆除，围堰的高度一定要高于最高的水位。在水利工程中围堰的作用非常之大，它不但有利于建筑物的修筑，还能对防排水体系产生巨大的影响。对于围堰的修建我要做到因地适宜，在一些黏土比较少的地段，围堰的外坡修建我们就要用混凝土，这样不仅能够做到防水防泥沙的作用，还能够避免降雨的冲刷。对于那些黏土含量较多的地段，我们可以用黏土来修筑心墙，对于外坡的建筑使用堆石棱体修筑就可以，这样不但能够节省成本，还能够发挥出非常好的效果，还有一些更特殊的地方，如森林等，我们也可以建筑草木围堰等。我们可以通过观察建筑水利水电工程所在区域的地质地貌和建筑物的需求进行确定围堰的材料以及所需要的品质。一般的围基都会采用混凝土墙和喷射灌浆以及用黏土来进行铺盖对防排水处理。对于那些黏土含量少的地域，我们可以采用挖掘机进行协助作业，挖出的黏土进行回填来建筑墙体。

4坝基建造对防排水系统的重要性

水坝修建过程中，由于大量河水的集聚，导致水压对坝基的压力非常之大，这样就会对建筑物的稳定性造成巨大的影响，所以防排水系统在这个时候就显得异常重要。我们可以在临水区域使用帷幕灌浆来进行处理，防渗帷幕对水利水电工程施工过程所产生的坝基渗水现象具有良好的治理效果。同时防渗帷幕和坝基护坦的地方一起组成了水利水电工程中的防排水体系。

5主体建筑物防排水体系的设计

我们主要研究一下最常见的混凝土坝。在设计主建筑物的防排水体系时，我们一定要结合建筑工程的主建筑物功能和目的的特点进行设计。施工中的挡水建筑作用主要是防水，而用作排水的是挡土建筑物的设计。挡水建筑物在施工的时候对其影响最大的就是水位差引起巨大的水压，还有就是在施工时混凝土的凝固时间对其造成影响。因为混凝土坝的特点，护坡的排水方法我们可以使用土工布和排水管。将土工布和水管铺在护坡的表面或埋在护坡上，设置科学的排水系统可以让过程事半功倍;由于大多数的水利水电工程都具有较大的规模，在一定程度上可以满足排水的要求。但因为二期工程靠近闻门处混凝土的断面较小，无法承受河水的冲击力，会出现漏水现象。为了解决这个问题，我们在施工时要一边浇筑一边封模来确保毛面和缝面的质量，这个办法可以保证缝面干净振捣有效，完美解决漏水现象的发生。因为方位的不同，在施工是我们所用的防水物质就要随时调换。如果我们用止水片，那么就要根据结合面的宽度等来确定使用的种类。坝肩的地质要求可以确定防水系统中的防水技术。

通过以上的研究，我们可以清楚的了解水利水电工程的建设会受到诸多方面的影响，因为建筑物主体的规模都不小，施工的过程较长要分期完成，在这段时间内防排水关系到施工人员的安全，以及竣工后建筑物的质量问题。同时它还会对河流的水位差造成影响，大坝的临水面要及时的采用相应的措施，不然就会对整个过程的质量造成影响。

作者:程雪 单位:大庆市水务集团

参考文献

[1]杨康宁.水利水电工程施工技术(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社，2009.

第4篇

1水利水电工程施工安全质量的管理

在水利水电工程建设施工过程中，施工队伍建设对其起到了极其重要的影响和作用。所以在水利水电工程建设初期，就将水利水电施工队伍管理建设作为重中之重。针对施工队伍人员素质进行相应地管理与培训，从根本上提升施工队伍人员的安全意识，建立完善的组织管理机制，从源头上加以保证施工质量。针对水利水电工程建设施工特点，制定完善的安全管理制度，不仅仅可以确保工程建设施工质量，更能有效的保障人民生命财产安全。将安全管理制度落实到每个建设施工环节中，从业主到施工单位、项目管理部及基层班组等都要统一安全意识，根据各部门建设发展特点制定合理的安全管理制度，采用各种形式贯彻、灌输、落实、执行。在施工建设过程中制定各种安全管理制度是极其必要的，但与此同时，做好水利水电工程建设施工人员的思想教育也是尤为重要的。主要可以从以下两个方面进行管理：第一，在水利水电工程建设施工中，最高负责人及相关管理层人员必须树立安全意识，将安全第一放在水利水电工程建设施工中的整个过程，各项工作的开展必须以此作为基础。第二，做到以人为本，在水利水电工程建设施工中，必须将人的生命财产安全放在第一位，将安全管理制度及施工安全贯穿于管理人员及施工建设的整个过程，进而提供了强有力的思想保证。

2在水利水电工程施工过程中加强安全管理的监控

在水利水电工程的施工安全管理工作中，施工过程的管理和监控是过程性的。其管理的跨度大、涉及面广，时间长，同时也是管理是否有效直接接受检验的阶段，在施工过程的安全管理中，既要统筹兼顾，不留死角，又要集中力量抓好重点；既要重视施工高峰期的施工安全，又必须注意其他施工期间各个安全环节；既要严格控制关键工序安全操作规程，又要全面抓好一般工序施工的安全要求；既要抓好关键部位施工对象的施工安全，又要保证全部施工对象的安全生产。综上所述，针对水利水电工程施工管理建设主要体现在以下等几个方面：（1）抓住施工作业流程中的重点施工对象及关键施工，确保其质量符合安全生产。（2）针对现场施工作业情况进行安全管理分析。（3）对整个水利水电工程建设施工人员要灌输其安全生产的重要意义。（4）加强建立完善的安全管理机制，确保水利水电工程的安全管理落实到各个环节中。水利水电工程的施工十分复杂，主要包括了土建、给排水和电气安装等诸多工种。在施工的过程中，一旦某一工种只顾及自身工作，肯定会影响其他工种所进行的施工，且本工种之工作也很难落实好，所以在工作中需要技术人员的协调配合以及全方位的安全管理，所以在积极探索标准化、规范化安全文明施工管理的基础上，加强本施工企业的水利水电工程的建设是非常必要且行之有效的。加强水利施工的管理，建立完善的管理机制。

3加强水利水电工程施工管理机制的有效建立

一是，建立健全的现代化水利水电工程施工管理模式搞好成本的预测，确定施工成本控制目标，对于成本预测的内容主要是使用科学的方法，结合中标价，根据各项目的施工条件、机械设备、人员专业素质的要求等对项目的成本目标进行预测。二是，注重水利水电工程施工成本的核算，实现成本控制目标在施工企业成本控制中，只有抓住了成本控制，加强工程项目成本管理，施工企业才能获取最大利润，实现企业自身的健康、良性循环，才能使企业在日益激烈的市场竞争中立于不败之地。三是，在水利水电工程的现场施工管理方面注意加强施工现场的专项检查、及时解决问题。在水利水电工程的施工管理方面要全面整合水利水电工程管理各部门的职责既要在各部门分离其职责的同时，统一整合各部门的职能，做到对水水电工程施工的统一管理。

第5篇

本工程为水闸枢纽工程，具体由3个部分组成，即浅孔闸、深孔闸和船闸，工程的主要施工任务为对浅孔闸进行加固，新建深孔闸和船闸。该工程的特点是分部分项工程较多，施工程序比较复杂。按照项目法人对工程竣工时间的要求，工程共分为两期进行施工建设，第一期的主要施工任务为基于原有的浅孔闸导流，对深孔闸和船闸进行施工;第二期则是利用建好的深孔闸进行导流，在此基础上对原有的浅孔闸进行加固处理。为了满足施工导流的要求，第一期施工以深孔闸作为重点，而第二期施工则以浅孔闸加固作为重点，船闸则随深孔闸和浅孔闸施工同时进行。本工程的总进度计划为21个月，深孔闸和船闸均为独立工程，两者之间的施工作业互不影响。本工程的工期总体表现为:2009年10月底前和2010年汛期前的工期比较紧张，2010年汛期过后的工期安排相对比较宽松。主体工程的施工阶段经历1个冬天和2个汛期，工期要求在2009年10底之前完成深孔闸水下工程建设。深孔闸是浅孔闸加固的导流通道，其为保证浅孔闸在2010年5月20日之前具备运行条件创造了有利的施工条件。

2施工进度风险评估

由于影响本工程施工进度的风险因素较多，所以必须对各项风险因素的影响程度大小进行比较分析，以便为制定本工程施工进度风险应对措施提供有力依据。根据帕累托法则，工程项目所有风险中只有少部分风险对项目施工进度构成较大威胁，为此，应当着重于对威胁较大的风险因素进行排序。根据风险排序结果可知，影响本工程施工进度较大的风险因素为征地拆迁和异常降雨风险，这两种风险对于工程管理而言，其可控性较低。所以，必须重点制定第一类风险应对策略指导下的各种风险应对措施，时刻关注主材市场的变化情况。同时，由于风险排序中相对靠后的风险具备较好的可控性，如电力供应中断、主材供给不足、图纸疏漏、施工设备故障、劳动力资源不足等风险，因此必须充分发挥工程主体的能动性，将这些可控风险对本工程施工进度造成的不利影响降至最低。

3施工进度风险应对措施

大量的工程实践表明，通过采取有效的工程措施能够达到压缩工期的效果。同时，采取一些工程措施作为应急准备可以在风险发生时，减轻其对施工进度的影响，进而降低延误工期的程度。

3．1合理应用新技术

高压喷灌防渗。本工程混凝土地下连续墙的设计厚度为0．4m，成墙面积相对较大，约为2137㎡，原计划采用锯槽法施工，预计工期为31d。混凝土连续墙最为显著的特点是安全、可靠，唯一的不足是施工速度比较缓慢。而高喷防渗墙对施工作业场地的要求较低，施工进度快，为了进一步加快施工进度，可以采用高喷防渗墙替代混凝土地下连续墙。本工程采用高喷防渗墙后，仅用14d便完成防渗墙施工，比原定计划节省了17d，该风险应对措施的采用取得了显著效果。新型防水涂料。在本工程中，浅孔闸闸墩的表面处理工作量较大，原计划施工方案为表面打毛、水泥砂浆粉面，预计工期为47d。为了加快施工进度，可采取新型的防水涂料对闸墩表面进行处理。本工程采用了赛柏斯防水涂料，这种涂料不但性能较高，而且施工简单，它的应用使闸墩表面处理工作只用了35d便完成，节省了12d，为浅孔闸的水下部分在2010年4月30日前完工创造了条件。

3．2改进施工方案

船闸闸身段出水支管。在本工程中，船闸闸身段出水管采用的是变截面形式，长度为26m，最大直径为500mm，由于支管本身既细且长，模板支立后拆除非常困难，并且数量较多。为进一步加快施工进度，决定采用直径为450mm的预制水泥涵管代替变截面出水支管，通过该技术方案的改进，降低了支管施工难度，有效加快了施工进度。设备材料。为降低设备供应不及时对本工程施工进度造成的不利影响，应根据具体情况灵活变更设备参数，以确保在不降低设备质量及其主要功能的前提下，使设备按时完成生产工作量。

3．3应急措施

第6篇

我国一直以来对重工业发展给予重视，机械工程科技也呈现了上升趋势，改变了传统机械设备安装、使用、维护等方面的不足。面对不断优化的机械制造技术，“特种机械设备”成为了一种专用、新型的现代化设施，为各个行业生产与控制提供了帮助。

1.1特种设备

特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器(含气瓶，下同)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场(厂)内专用机动车辆。其中锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道为承压类特种设备;电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施为机电类特种设备。机械科技改革趋势下，特种机械产品区域多样化，功能结构多元化，标志着机械行业科技的快速发展。

1.2设备使用现状

特种机械设备在功能方面实现了突破，改变了中小型机械调度作业的规模，扩大了机械设备应用功能范围。现有特种机械设备基本满足了水利水电施工作业要求，为机械系统、电气系统等一体化控制提供了设备保障。同时，特种机械设备用于现场施工也面临着一系列的风险，设备故障频发、人为操作失误、管理难度大等，这些都是施工单位调配设备资源的主要问题，未来水利水电改扩建工程中，不仅要利用机械设备实现自动化操作，还要考虑设备调度管理工作标准。

2水利水电工程机械化优点

为了避免早期水电项目施工的不足，工程单位开始结合机械设备对现场进行指导，改变了早期现场施工作业的相关问题。特种机械设备是水利水电施工常用的辅助装置，为现场施工人员创造了优越的施工环境，扩大了水利设施改造的应用范围。水利水电机械化特点包括:

2.1便捷性

机械设备本质上是取代人工劳动的操作设备，能够替代人工完成各项施工任务。从水利水电工程建设情况分析，特种机械设备具有很大的生产能力，从而能大量节省人力，免除或减轻繁重的体力劳动。例如，水利工程现场开挖与施工中，安排专用机械设备参与作业，节约了一部分劳动力资源，也提升了现场施工的作业效率。

2.2效率性

机械的生产率高，操作管理人员少，提高了生产人员的劳动生产率。按照机械设备型号、规模等参数，可分为大型、中型、小型等三种机械，每一种级别用于现场施工均提升了作业效率。根据施工测试，每种起重机的荷载状态不同，大型机械设备可最高提升50%的作业效率，小型机械设备则至少提升20%，说明了水利水电机械化改造的必要性。

2.3安全性

机械化施工最大的优点是能达到很高的施工强度，施工速度快，能保证按期完成任务。建造大型水利水电是我国改造投资主要项目之一，这类工程往往要消耗大量的人力、物力、财力，施工人员面临的作业环境也十分险峻。特种机械设备用于工程现场调度，实现了生产作业的安全性，尤其是特种荷载、超大强度等作业，均由机械设备自动化完成。

3特种机械设备检查要点管理

根据水利水电工程应用情况，特种机械设备发挥出来的作用更加显著，不仅是事故人员操控作业的工具平台，更是施工单位作业走向机械自动化模式的必备条件。按照不同使用功能，特种机械设备类别形式多样，但主要设备集中在起重机械、压力容器、场内机动车辆等三个方面，这些都是设备管理的重点对象。综合评比特种机械设备的应用优点，以及设备应用现状中存在的问题，日常管理做好设备检查与管理是很有必要的。

3.1起重机械

起重机械是用于垂直提升、水平搬运等操作的设备，很多工程建设都配备起重机作为运转设施。由于起重机搬运重物时承受的荷载较大，面临的风险故障更高，设备检查需注意的几个要点:吊钩、钢丝绳是否有异常(例如:裂纹、断丝等);防脱钩装置是否完好可靠;紧急制动、行程限位、起重量限制器等是否完好可靠;户外起重机的防风装置是否有效(锚定装置、夹轨器等)。

3.2压力容器

压力系统是机械设备不可缺少的一部分，任何机械设备都要借助压力系统完成机械运动，并且保持机械设备处于正常运行状态。作为一种承载压力的密封设备，水利水电施工现场压力容器设备检查管理包括:压力管道安全阀是否在校验有效期内(安全阀校验周期为1年);压力表是否在检定有效期内(压力表检定周期为半年);液位、压力、温度是否在允许范围内;是否存在介质泄漏现象。

3.3场内机动车辆

水利水电工程建设要运输大量的物资，施工现场机动车辆也是特种机械设备管理对象之一，严格检查车辆工作状态及运行情况，也是构建安全施工环境的基本保障。施工单位要安排专业人员进行车辆检查，及时发现可能出现的设备隐患，主要包括:车辆是否张贴安全检验合格证，是否在检验有效期内，是否取得有效牌照;车辆的灯光、喇叭、反光镜等是否正常;车辆转向和制动系统是否灵活可靠。

4现场调试安全技术管理

设备管理要进一步加强起重机械顶升加节过程监管和检查验收，履行验收签字确认手续;对起重机械安拆、顶升加节、维保等过程要实行影像记录并上传监督管理系统。特种机械设备安装完毕，要对组装设备进行模拟调试，确保设备安装无误后才能投入施工应用。

4.1模拟调试

当前，水利水电信息化建设方案逐渐形成，信息科技融入工程施工调度作业，完成了特种机械设备的信息化改造，为水利部门调度搭建了虚拟化平台。模拟调试是根据特种机械设备指定的安装参数，利用计算机软件进行模拟验收，判断设备是否存在结构性问题，这种虚拟化模拟可降低现场调试的风险系数，避免直接调试失误造成的安全事故。

4.2现场调试

虚拟调试成功之后，技术人员可至施工现场对设备进行调试，现场调试是设备投入应用前的最后流程。现场调试主要是对特种机械设备的结构组合、性能参数、工作状态等情况做出综合性的评价，从机械传动系统、机电操控系统等方面，验收机械设备结构的工作状态，为设备管理提出切实可行的方案。

5设备安装施工管理要点

考虑到水利水电工程建设的特殊要求，施工现场要顾及周边环境动态，避免施工作业对周边产生不利影响。特种机械设备管理方案中，对机械设备安装施工需强化管理，及时解决现场安装遇到的操作性问题，维持机械设备运转的稳定性。

5.1设备检测

认真对正在使用的起重机械进行一次全面的安全检查和维护保养，进一步消除安全隐患。检测到期或使用年限较长的起重机械，要重新委托检测。临近道路、学校、居民区和商业区等人员密集区的工地且塔吊回转吊臂回伸到围墙外的，要通过调整力矩限制器和回转限位器予以限制，尽量不超出围墙。

5.2技术交底

特种设备安装作业之前，组织学习安装/拆卸安全技术方案，对班组作业人员进行技术方案交底，每天对分项工作内容、技术要求、安全措施以及注意事项等进行单独交底。在安装套架、回转支承座、平衡臂、起重臂等大件吊装作业前，安装单位技术负责人必须进行专项安全技术交底，每次起吊离地面20cm左右时必须停机，检查安全平稳性，确认安全可靠方能继续起吊。

5.3人员考察

针对从事起重机械的安装拆卸工、司机、信号司索工等特种作业人员，再次组织安全技术教训和教育培训，切实按照相关操作规程进行作业，不得违章指挥和作业。同时，要认真核对人证一致性，对无证上岗作业行为要坚决予以制止，对无证作业人员要立即更换。作业人员必须经过培训考核合格，司机、吊装指挥、电工及检验人员要持证上岗;进入作业现场必须戴好安全帽，高空作业时要系好安全带，冬季、雨季应采取防护措施。

6结论

第7篇

人类社会发展到今天，资源变得如此的稀缺性。从发现资源到开发资源到资源的枯竭。我们不得不反思“为什么是这样子？”，答案很明确资源是有限的，而人类的需求是无限的。我们要寻找循环的、清洁的、环保的资源是社会发展的永恒的指南针。

水，作为万物之源是如此的珍贵。从原始社会到现代社会，事实证明，人类的力量是弱小的，但人类的智慧是强大的。中国作为一个古老而文明的国家，从古到今在水利水电世界上都作出了突出的贡献。例如：京杭大运河、都江堰水利工程、引滦入津及正在建设的南水北调等；水电有葛洲坝、刘家峡、小浪底、二滩、三峡等。

中国，作为一个地形地质复杂（几乎包括世界所有种类的地形地质）。同样中国也是一个灾难重重的国度——自然灾害频频发生，如旱、涝、泥石流、地震等。人类发展的历史也是人类改造自然的历史。

实现资源的最优配置是我们共同的愿望。此时同时，神州大地将崛起体现人类意志的标志性上午建筑。随着人类对资源的无限需求，作为属水电工程建设的每一个人都是一种挑战（自然、地形、地质、气候更加的复杂，交通不便，将付出更大的代价）。然而，我们有信心有进步才有发展，有发展才可以让我们腾飞在蔚蓝色的天空之上。

作为普通人接触的水电工程是看得见摸的着的东西，实际上它是表面的、肤浅的。而本质的灵魂的东西才是它本身最伟大的世界。

萌芽篇

我是一点，小小的一点。何为“海”，海纳百川，分开则为水与每。也就是我要每天与水接触；“长”则表示为时间的概念。我出生于一个交通不发达，电力紧张的地方。人们对水的需求变得怨天尤人。大自然是无情的是随机的不会依照人类的意志来执行每一次命令。

我只相信一点，聚点成线，聚线成面，聚面成体。

理论篇

我是于2000年进入四川电力学院的，当时我的选择是水工。从小我对水利水电方面就产生很大的兴趣，我有时感觉我应该属于这个世界的一样。我愿用一生来在这个世界行走飞翔。

在这里，我真正的寻找到了自己的天堂，这里条件很好。有很多实验室，里面有许多的仪器、模型，了解到水工历史的具体体验。

那时，老师给了我很多关心和机会，我非常的感谢我的父亲及所有关心我的人，他们在我最需要的时候帮了我，给我勇气面对任何困难，并战胜它。

本人以施工放来对水电工程的一点理解。

第一章土石坝施工

土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝。土石坝具有就地取材，对坝基地质条件要求不高，结构简单节约三材和易于施工等优点。随着大型高效机具的采用，坝体防渗结构和材料的改进，施工人数的大量减少，施工工期的进一步缩短以及施工费用的显著降低等，为土石坝的发展开辟了广阔前景。当今国内外不仅中低坝广泛采用土石坝，而且兴建的高土石坝也也来也多。砼面板堆石坝的经济性和快速施工，已成为坝工建设中具有很强竞争力的一种新坝性，更是使土石坝“锦上添花”。

第一节料场规划

土石坝施工中，料场的合理规划和使用，是土石坝施工中的关键技术之一，它不仅关系到坝体的施工质量、工期和工程造价，甚至还会影响到周围的农林业生产。

施工前，应配合施工组织设计，对各类料场作进一步的勘探和总体规划、分期开采计划。使各种坝料有计划、有次序地开采出来，以满足坝体施工的要求。

选用料场材料的物理力学性质，应满足坝体设计施工质量要求，勘探中的可供开采量不少于设计需要量的2倍。在储量集中繁荣主要料区，布置大型开采设备，避免经常性的转移；保留一定的备用料场（为主要料场总储量的20%～30%）和近料场，作为坝体合龙以及抢筑拦洪高程用。

在料场的使用时间及程序上，应考虑施工期河水位的变化及施工导流使上游水位抬高的影响。供料规划上要近料、上游易淹料先用；远料，下游不淹料后用。含水量高料场夏季用；含水量低料场雨季用。施工强度高时利用近料，强度低时利用远料，平衡运输强度，避免窝工。对料场高程与相应的填筑部位，应选择恰当，布置合理，有利于重车下坡。作到就近取料，低料低用，高料高用；避免上下游料过坝的交叉运输，减少干扰。

充分合理地利用开挖弃渣料，对降低工程造价和保证施工质量具有重要的意义。作到弃渣无隐患，不影响环保。在料场规划中应考虑到挖、填各种坝料的综合平衡，作好土石方的调度规划，合理用料。料场的覆盖剥离层薄，有效料层厚，便于开采，获得率高。减少料物堆存、倒运，作好料场的防洪、排水、防止料物污染和分离。不占或少占农业耕地，作到占地还地、占田还田。

总之，在；料场的规划和开采，考虑的因素很多而且又很灵活。对拟定的规划、供料方案，在施工中不合适的即使进行调整，以取得最佳的技术经济效果。

第二节土石料开挖运输

土石坝施工中，从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，都可由互相配套的工程机械来完成，构成“一条龙”式的施工工艺流程，即综合机械化施工。在大中型土石坝，尤其在高土石坝中，实现综合机械化施工，对提高施工技术水平，加快土石坝工程建设速度，既有十分重要的意义。

一、开挖运输方案

坝料的开挖与运输，是保证上坝强度的重要环节之一。开挖运输方案，主要具坝体结构布置特点、坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械型号等多种因素，综合分析比较确定。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种。

1.正向铲开挖，自卸汽车运输上坝

正向铲开挖、装载，自卸汽车运输直接上坝，通常运距小于10km。自卸汽车可运各种坝料，运输能力高，设备通用，能直接铺料，机动灵活，转弯半径小，爬坡能力较强，管理方便，设备易于获得，在国内外的高土石坝施工中，获得了广泛的应用，且挖运机械朝着大斗容量、大吨位方向发展。在施工布置上，正向铲一般都采用立面开挖，汽车运输道路可布置成循环路，装料时停在挖掘机一侧的同一平面上，既汽车鱼贯式地装料与行驶。这种布置形式，可避免或减少汽车的倒车时间，正向铲采用60°～90°的转角侧向卸料，回转角度小，生产率高，能充分发挥正向铲与汽车的效率。

2.正向铲开挖、胶带机运输

国内外很多水利水电工程施工中，广泛采用了胶带机运输土、砂石料。国内的大伙房、岳城、石头河等土石坝施工，胶带机成为主要的运输工具。胶带机的爬坡能力大，架设简易，运输费用较低，比自卸汽车可降低运输费用1/3～1/2，运输能力也较高，胶带机合理运距小于10km，胶带机可直接从料场运输上坝；也可与自卸汽车配合，作长距离运输，在坝前经漏斗由汽车转运上坝；与有轨机车配合，用胶带机转运上坝做短距离运输。目前，国外已发展到可用胶带机运输块径为400～500mm的石料，甚至向运输块径达700～1000mm的更大堆石料发展。

3.斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝

当填筑方量大，上坝强度高的土石坝，料场储量大而集中，可采用斗轮式挖掘机开挖，它的生产率高，具有连续挖掘、装载的特点，斗轮式挖掘将料转入移动式胶带机，其后接长距离的固定式胶带机至坝面或坝面附近经自卸汽车运至填筑面。这种布置方案，可使挖、装、运连续进行，简化了施工工艺，提高了机械化水平和生产率。石头河土石坝采用DW-200型斗轮式挖掘机开采土料，用宽1000mm、长1200余m、带速150m/min胶带上坝，经双翼卸料机于坝面用12t自卸汽车转运卸料，日强度平均达4000～5000m＾3，最高达10000m＾3（压实方）。美国圣路易土石坝施工中，采用特大型斗轮式挖掘机，开采的土料经两个卸料口轮流直接装入100t的底卸汽车运输，21个工作小时装车1000车，取土高度12m，前沿开挖宽度18.3m。

4.采砂船开挖，有轨机车运输，转胶带机（或自卸汽车）上坝

国内一些大中型水电工程施工中，广泛采用采砂船开采水下的砂砾料，配合有轨机车运输。在我国大型载重汽车尚不能充分满足需要的情况下，有轨机车仍是一种效率较高的运输工具，它具有机械结构简单修配容易的优点。当料场集中，运输量大，运距较远（大于10km），可用有轨机车进行水平运输。有轨机车运输的临建工程量大，设备投资较高，对线路坡度和转弯半径的要求也较高。有轨机车不能直接上坝，在坝脚经卸料装置至胶带机或自卸汽车转运上坝。

坝料的开挖运输方案很多，但无论采用何种方案，都应结合工程施工的具体条件。组织好挖、装、运、卸的机械化联合作业，提高机械利用率；减少坝料的转运次数；各种坝料铺填方法及设备应尽量一致，减少辅助设施；充分利用地形条件，统筹规划和布置；运输道路的质量标准，对提高工效，降低车辆设备损耗，具有重要作用。

二.开挖运输机械设备容量确定

分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量，可按qd=K*K1*Vd/T*N

式中qd——坝体分期填筑强度，m^3/h;Vd——坝体分期填筑方量，m^3；K——施工不均匀系数，可取1.2~1.3；K1——考虑沉降，削坡、损失等影响系数，可取1.15～1.2；T——分期时段的有效工作日数，d;按分期时段的总日数，扣除节假日、降雨及气温影响可能的停工日数，即为有效工作日数；N——每日的工作小时数，以20h计。坝体分期施工的开挖强度qc(m^3/h)为qc=K2*qd*rd/rn式中K2——开挖及运输中的损失系数，可取1.05～1.10；rd——土料的设计干表观密度，t/m^3;rn——土料的天然干表观密度，t/m^3。

满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为Nc=qc/Pc式中Pc——一台挖掘机的生产率，m^3/h。

满足上坝填筑强度要求的汽车总数量Na为Na=qc/Pa式中Pa——一辆汽车的生产率，m^3/h。配合一台挖掘机所需的汽车数量n，其总的生产率应略大于一台挖掘机的生产率，因此应满足nPa>Pc。

为了充分发挥自卸汽车的运输效能，应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量（或载重量）的汽车。挖掘机装满一车斗数的合理范围应为3～5斗，通常要求装满一车时间不超过3.5～4min，卸车是不超过2min。

第三节土料压实

土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力（粘结力和摩擦力）、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。例如，干表观密度为1.4t/m^3的砂壤土，压实后若提高到1.7t/m^3，其抗压强度可提高4倍，渗透系数将降低至1/2000。由于土料压实结果，可使坝坡加陡，加快施工进度，降低工程投资。

一.土料压实特性

土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。

对于粘性土和非粘性土的压实有显著的差别。一般粘性土的粘结力较大，摩擦力较小，具有较大的压缩性，但由于它的透水性小，排水困难，压缩过程慢，所以很难达到固结压实。而非粘性土料则相反，它的粘结力小，摩擦力大，具有较小的压缩性，但由于它的透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。

土料颗粒粗细作成也影响压实效果。颗粒愈细，空隙比就愈大，所以含矿物分散度愈大，就愈不容易压实。所以粘性土的压实干表观密度低于非粘性土的压实干表观密度。颗粒不均匀的砂砾料，比颗粒均匀的细砂可能达到的干表观密度要大一些。土料的含水量是影响压实效果的重要因素之一。用原南京水利实验处击实仪（南实仪）对粘性土的击实试验，得到一组击实次数、干表观密度与含水量的关系曲线。

非粘性土料的透水性大，排水容易，压实过程快，能够很快达到压实，不存在最优含水量，含水量不做专门控制。这是非粘性土料与粘性土料压实特性的根本区别。压实功能大小，也影响着土料干表观密度的大小，击实次数增加，干表观密度也随之增大而最优含水量则随之减小。说明同一种土料的最优含水量和最大干表观密度并不是一个恒定值，而是随压实功能的不同而异。

一般说来，增加压实功能可增加干表观密度，这种特性，对于含水量较低（小于最优含水量）的土料比对于含水量较高（大于最优含水量）的土料更为显著。

二.土石料的压实标准

土料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。但土料的过分压实，不仅提高了压实费用，而且会产生剪力破坏，反而达不到应有的技术经济效果。可见对坝料的压实应有一定的标准，由于坝料性质不同，因而压实的标准也各异。

（一）粘性土料（防渗体）

粘性土的压实标准，主要以压实干表观密度和施工含水量这两指标来控制。1.用击实试验来确定压实标准；2.用最优饱和度于塑限的关系；计算最大干表观密度；3.施工含水量确定。

（二）砂土及砂砾石

砂土及砂砾石是填筑坝体或坝壳的主要材料之一，对其填筑密度也应有严格要求。它的压实程度与粒径级配和压实功能有密切的关系，一般用相对密度Dr来表示:Dr=(emax-e)/(emax-emin)式中emax——砂石料的最大空隙比；emin——砂石料的最小空隙比；e——设计空隙比。

在施工现场，对相对密度进行控制仍不方便，通常将相对密度换算成相应的干表观密度rp(t/m^3),作为控制的依据.rp=rmax*rmin/[rmax-Dr(rmax-rmin)]式中rmax——砂石料最大干表观密度，t/m^3；rmin——砂石料最小干表观密度，t/m^3，设计的相对密度，于地震等级、坝高等有关。一般土石坝，或地震烈度在5读以下的地区，Dr不宜低于0.67；对高坝，或地震烈度为8～9度时，Dr应不小于0.75。对砂性土，还要求颗粒不能大小和过于均匀，级配要适当，并有较高的密实度，防止产生液化。

（三）石渣及堆石体（坝壳料）

石渣或堆石体作为坝壳材料，可用空隙率作为压实指标。根据国内外的工程实践经验，碾压式堆石体空隙率应小于30%，控制空隙率在适当范围内，有利于防止过大的沉陷和湿陷裂缝。一般规定其压实空隙率为22%～28%左右（压实平均干表观密度为2.04～2.24t/m^3）以及相应的碾压参数。

三.压实机械及压实参变数

压实机械对工程进度，工程质量和造价有很大的影响。压实机械的选择原则：应根据筑坝材料的性质、原状土的结构状态、填筑方法、施工强度及作业面积的大小等，选择性能能达到设计施工质量标准的碾压设备类型。如按不同材料分别配置不同的压实机械，就会出现机械闲置的情况。所以确定机械种类和台数时，还应从填筑整体出发，考虑互相配合使用的可能。

1.羊脚碾

羊脚碾的羊脚插入土中，不仅使羊脚底部的土料受到压实，而且使侧向上午土料也受到挤压，从而达到均匀的压实效果。羊脚碾仅适用于压实粘性土料和粘土，不适合压非粘性土。土料压实层在一定深度的范围内，可以获得较高的压实干表观密度，但土体的干表观密度沿深度方向的分布不均匀。羊脚碾的独特优点是能够翻松表面土层，可省去刨毛工序，保证了上下土层的结合质量。此外，羊脚碾还能起到混合土料的作用，可以使土料级配和含水量比较均匀。羊脚顶端接触应力的过大或过小，都会降低碾压效果。

2.气胎碾

气胎碾适用于压实粘土料，也适合于压实非粘性土料，如粘性土、粘土、砂质土和沙砾料等，都可以获得较好的压实效果。气胎碾的充气轮胎，在压实过程中具有一定的弹性，可以和压实的土料同时发生变形，轮胎与土料的接触应力，主要取决于轮胎的充气压力，与轮胎的荷载大小无关。

3.振动碾

振动碾是一种以碾重静压和振动力共同作用的压实机械，较之没有振动的压实机械，土中应力可提高4～5倍，因而它能有效地压实堆石体、砂砾料和砾质土；也可用与压实粘性土和粘土。

4.夯实机械（重锤）

夯板使用于压实沙砾料、砾质土和粘性土，也可用于压实粘土。

第四节坝体填筑

土石坝的坝基开挖、基础处理及隐蔽工程等验收合格后，就可以全面展开坝体填筑。坝体填筑包括基本作业（卸料、平料、压实及质检）和辅助作业（洒水、刨毛]清理坝面和接触缝处理）。

一.坝面流水作业

土石坝填筑必须严密组织，保证各工序的衔接，通常采用分段流水作业。分段流水作业，是根据施工工序数目，将坝面分段，组织各工种的专业队伍，依次进入各工段施工。对同一工段来讲，各专业队按工序依次连续施工；对各专业队来讲，依次连续地在各工段完成固定的专业工作。进行流水作业，有利于施工队伍技术水平的提高，保证施工过程中人、地和机具的充分利用，避免施工干扰，有利于坝面连续有序的施工。

1.组织流水作业原则

1）流水作业方向和工作段大小的划分，要与相应高程的坝面面积相适应，并满足施工机械正常作业要求。宽度应大于碾压机械能错车与压实的最小宽度，或卸料汽车最小转弯半径的2倍，一般为10～20m；长度主要考虑碾压机械的作业要求，一般为40～100m。其布置形式（A.垂直坝轴线流水；B.平行坝轴线流水；C.交叉流水）。

2）坝体填筑工序，按基本作业内容进行划分（辅助作业可穿行，不过多占用基本作业时间），其数目与填筑面积大小，铺料方式、施工强度和季节等有关。一般多划分为铺料和压实2个工序；也有划分为铺料、压实、质检3个工序或铺料、平料、压实、质检4个工序。为保证个工序能同时施工，坝面划分的工作段数目至少应等于相应的工序数目；在坝面较大或强度较低的情况下，工作段数可大于工序数。

3）完成填筑土料的作业时间，应控制在一个班以内，最多不超过一个半班，冬夏季施工为防止热量和水分散失，应尽量缩短作业循环时间。

4）应将反滤料和防渗料的施工紧密配合，统一安排。

2.拟定流水作业程序

1）拟定工序数目n.

2）拟定流水作业单位时间t(h):t=a*T/n式中T--一个班内有效工作时间,h/班;n--工序数目；a--同一段各工序循环一次所用的班数，一般取1～1.5.

3）计算工作段面积w(m^2):w=q/h*t/T式中q--坝体填筑相应高程的松土上坝强度，m^3/班;h--每层铺松土厚度，m;T--一个班内有效时间，h/班;t--单位时间(h).

4）计算工作段数目m，即：m=S/w式中S--坝体相应高程的填筑面积，m^2；w--工作段面积，m^2。

若m<n时，流水作业不能正常进行，需要进行适当调整，使两者相等。调整途径为合并某些工序以减少n；缩短流水单位时间t以增加m。

二.卸料及平料

通常采用自卸汽车、胶带机直接进入坝面卸料，由推土机平铺成要求的厚度。自卸汽车倒土的间距应使后面的平料工作减少，而且便于铺成要求的厚度。在坝面各料区的边界处，铺料会有出入，通常规定其它材料不准进入防渗区边界线的内侧，边界外侧铺土距边界线的距离不能超过5cm。

为配合碾压施工，防渗体土料铺筑应平行于坝轴线方向进行。

1.自卸汽车卸料

自卸汽车可分为后卸、底卸和侧卸三种。底卸式汽车可边行驶边卸料，但不能运输大粒径的块石或漂石；侧卸式汽车适用运输反滤料及有固定卸料点的运输。自卸汽车上坝的运输线路布置，取决于坝址两岸地形条件，枢纽布置，坝的高低，上坝强度等因素。主要有两种布置方式：一种为汽车自两岸（或一岸）岸坡上坝公路上坝，因此采用由两岸向中央（或一岸想另一岸）进占方式；另一种为汽车沿坝坡“之”字形公路上坝。

（1）土料当用自卸汽车防渗土料时，为了避免重型汽车多次反复在已压实的填筑土层上行驶，会使土层产生弹簧土、光面与剪力破坏，严重影响结合层的质量，应采取进占法卸料与平料。即汽车卸料方向向前进展，一边卸料，推土机也随即平料，交替作业，汽车在刚平好的松土上行驶，重车行驶坝面路线应尽量不重复。

（2）砂砾料，一般粒径较小，推土机很容易在料堆上平土，因此，可采用常规的后退法卸料，即汽车卸料方向后退扩展。

（3）堆石料堆石料往往含大量的大块径石料，不仅影响推土机、汽车在卸料上行驶，还容易损坏推土机履带和汽车的轮胎；而且也难以将堆石料散开。可采用进占法卸料，推土机随即平料，这样大粒径块石易推至铺料前沿的下部，细部粒料填入堆石体上部的空隙，使表面平整，便于车辆通行。

2.胶带机上坝布置及卸料

（1）上坝布置上坝胶带机应根据地形、坝长、施工场地具体条件、运输强度以及施工分期等因素进行布置。布置方式主要有：①岸坡式布置；②坝坡式布置。

（2）胶带机坝面卸料与铺土厚度或压实工具有关，可适用于粘性土、砂砾料、砂质土。其优点是可利用坝坡直接上坝，不需专门道路，但要配合专门机械或人工散料，随着坝体升高，将经常移动胶带机，一般有以下几种卸、散料方式：①摇臂胶带机卸料、推土机散料；②摇臂胶带机卸料，人工——手推车散料。

三.碾压方法

坝面的填筑压实，应按一定的次序进行，避免发生漏压与超压。防渗体土料的碾压方向，应平行坝轴线方向进行，不得垂直于坝轴线方向碾压，避免局部漏压形成横穿坝体的集中渗流带。碾压机械行驶的行与行之间必须重叠20～30cm左右，以免产生漏压。此外，坝料分区之间的边界也容易成为漏压的薄弱带，必须特别注意要互相重叠碾压。

根据工程实践经验，碾压机械行驶速度大小，对坝料（如粘性土）压实效果有一定的影响，各种碾压机械的行驶速度，一般应通过试验确定。自行式碾压机械的行驶速度以1～2档为宜。羊脚碾、气胎碾可采用进退错距法或转圈套压法两种。

四.结合部位施工

土石坝施工中，坝体的防渗土料不可避免地与地基、岸坡、周围其他建筑的边界相结合；由于施工导流、施工方法、分期分段分层填筑等的要求，还必须设置纵横向的接坡、接缝。所以这些结合部位，都是影响坝体整体性和质量的关键部位，也是施工中的薄弱环节，处理工序复杂，施工技术要求高，且多系手工操作，质量不易控制。接坡、接缝过多，还会影响到坝体填筑速度，特别是影响机械化施工。对结合部位的施工，必须采取可靠的技术措施，加强质量控制和管理，确保坝体的填筑质量满足设计要求。1.坝基结合面；2.与岸坡及砼建筑物结合；3.坝体纵横向接坡及接缝。

五.反滤层施工

反滤层的填筑方法，大体可分为削坡体、档板法及土、砂松坡接触平起法三类。土、砂松坡接触平起法能适应机械化施工，填筑强度高，可做到防渗体、反滤料与坝壳料平起填筑，均衡施工，被广泛采用。根据防渗体土料和反滤层填筑的次序，搭接形式的不同，可分为先土后砂法和先砂后土法。

无论是先砂后土法或先土后砂法，土砂之间必然出现犬牙交错的现象。反滤料的设计厚度，不应将犬牙厚度计算在内，不允许过多削弱防渗体的有效断面，反滤料一般不应伸入心墙内，犬牙大小由各种材料的休止角所决定，且犬牙交错带不得大于其每层铺土厚度的1.5～2倍。

第五节砼面板堆石坝垫层与面板的施工

一.垫层施工

垫层为堆石体坡面上最上游部分，可用人工碎料或级配良好的砂砾料填筑。垫层须与其他堆石体平起施工，要求垫层坡面必须平整密实，坡面偏离设计坡面线最大不应超过3～5cm，以避免面板厚薄不均，有利于面板应力分布。施工程序：①先沿坡面上下无振碾压数遍，随即将突出及凹陷处加以平整；②然后用振动碾沿坡面自下而上用振动碾压数遍，再次对凹突处进行平整；③在坡面上涂抹三次阳离子沥青乳胶，每涂抹一次用手或机械喷撒一些粒径小于3mm的砂子，并再在坡面上自下向上用振动碾碾压。涂抹沥青乳胶的目的是：用以粘结垫层坡面的松散材料不被振动滚落，可防止雨水对垫层坡面的冲刷，提高垫层的阻水性和使面板易于沿垫层坡面滑移，避免开裂。

二.砼面板的分缝止水及施工

砼防渗面板包括主面板及砼底座。面板砼应满足设计和施工强度、抗渗、抗侵蚀、抗冻及温度控制的要求。1.面板的分缝止水；2.砼面板施工，底座的基坑开挖、处理、锚筋及灌浆等项目，应按设计及有关规范要求进行，并在坝体填筑前施工。砼面板，是面板堆石坝挡水防渗的主要部位，同时也是影响进度与工程造价的关键。在确保质量的前提下，还必须进一步研究快速经济的施工技术，如施工机具的研制、砼输送和浇筑方案的选择、施工工艺及技术措施等方面的问题。

第六节质量检查控制及事故处理

土石坝施工的整个过程中，加强施工质量的检查与控制，是保证施工质量的重要措施；同时，对施工中出现的质量事故，必须及时地认真处理，确保坝体的安全运用。

一.质量检查控制

施工质量是直接影响坝体土料物理力学性质，从而影响到大坝安全的重要因素。我国在已查明滑坡原因的107座土坝中，因施工质量差而滑坡溃坝的有73座，占68%。土石坝施工中，质量检查控制的项目较多，从坝基的开挖及处理、直到坝体的填筑，都应按国家和部颁发的有关标准、工程的设计和施工图、技术要求以及工地制定的施工规定进行。

二.事故处理

最常见的事故是土石坝的防渗土体发生裂缝、滑坡、坝体及坝基漏水等。

1.干缩、冻融裂缝

干缩裂缝多发生在施工期上下游坝坡或坝顶的填筑面上，其特征是规律性差，呈龟裂状。如不及时处理，将加速水力劈裂或不均匀沉陷裂缝的产生和发展，造成严重的危害。其防止方法是及时做好护坡和保护层。对已出现的裂缝，可视深浅的不同，采用开挖回填或将裂缝全部铲除重新回填处理。

2.沉陷裂缝

由于岸坡过陡或坡率变差大，地基不均匀沉降，黄土湿陷变形，坝体施工期填筑高度过大及坝体压实不够等原因而产生沉陷裂缝。这种裂缝有横向和纵向两种，而以横向裂缝危害更大。对横向裂缝，不论其大小，都应进行严格的处理，防止贯穿坝体漏水失事。如裂缝深度在1.5m以内，可沿缝开挖成梯形断面，应挖至裂缝尖灭后再加深0.2～0.5m。以防止遗漏“多”字形成或“纺锤形”裂缝的存在；在裂缝水平方向的开挖宽度，应延伸裂缝尖灭后再加长1～2m。裂缝开挖后应避免日晒雨淋，防止雨水渗入缝内，回填时要注意新老土料的结合。

3.滑坡裂缝

土坝的滑坡多出现在均质土坝的施工期或初期运行中，据裂缝的不同特点，可分成滑弧形式和塑流滑动两大类。

第七节雨季和冬季施工

受外界气象环境的影响，尤其是对防渗土料影响更大。雨季会给土料增大含水量；而冬季土料又会冻结成块，都会影响压实效果和施工质量。此外，为了保证坝体的施工速度，降低工程造价，也需要解决好雨季和冬季中的施工措施问题。

一.雨季施工

土石坝防渗体土料，在雨季施工总的原则是“避开、适应和保护”。一般情况下应尽量避免在雨季进行土料施工；选择对含水量不敏感的非粘性土料适应雨季施工，争取小雨日施工，以增加施工天数；在雨日不太多，降低强度大，花费不大的情况下，采取一般性的防护措施也常能奏效。

运输道路也是雨季施工的关键之一。一般的泥结碎石路面，当遇雨水侵泡时，路面容易破坏，即使天晴坝面可复工，但因道路影响了运输而不能即时复工，不少工程有过此教训。所以应加强雨季路面维护和排水措施，在多雨地区的主要运输道路，可考虑采用砼路面。

二.冬季施工

寒冷地区，当日平均气温低于0°C时，粘性土料按低温季节施工。日平均气温低于-10°C时，一般不宜填筑土料，否则应进行技术论证。冬季施工的主要问题在于；土的冻结使土体强度增高，不易压实；而冻土的融化却使土体的强度和土坡的强度和土坡的稳定性降低；处理不好，将使土体产生渗漏或塑流滑动。外界气温降低时，土料中水份开始结冰的温度低于0°C，即所谓过冷现象。1.负温下的土料填筑；2.负温下的沙砾料填筑；3.架设暖棚。

第二章水工隧洞施工

水工隧洞施工的主要内容是开挖、出渣、衬砌或支护、灌浆工作等。常用的开挖掘进方法为钻孔爆破法，也有采用掘进机直接开挖的。衬砌和支护的型式，常用现浇钢筋砼以及喷锚支护。隧洞灌浆的目的是为了加固围岩或充填衬砌与围岩之间的空隙。

钻爆法开挖掘进的施工过程为测量放线、钻孔、装药、爆破、通风散烟、安全检查与处理、装渣运输、洞室临时支护、洞室衬砌或支护、灌浆及质量检查等。同时还需要进行排水、照明、通风、供水、动力供电等辅助作业，以保证隧洞施工的顺利进行。

上述各项工作，绝大部分是在地面以下，施工场地狭窄的情况下进行的，施工干扰大，劳动条件差，施工组织复杂，安全问题突出。如果遇到不良的地质和水文地质情况，如大的断层和破碎带、大的溶洞和地下暗河、高压含水层等，将严重影响施工进度和安全。正确处理安全、质量、进度和经济的关系，采用有效的机械设备与新的施工技术，加强安全措施，严密组织施工。

第一节隧洞开挖

一.开挖方式

隧洞开挖方式有全断面开挖法和导洞开挖法两种。开挖方式的选择主要取决于隧洞围岩的类别、断面尺寸、施工机械化程度和施工水平、合理选择开挖方式对于加快施工进度，节约投资，保证施工安全和施工质量均有重要的意义。

（一）全断面开挖法

是在整个断面上一次钻爆开挖成型。在隧洞断面不大，围岩稳定性好，不需要临时支护或局部支护，又有完善的机械设备时，可采用这种开挖方式。全断面开挖上午净空面积大，个工序相互干扰小，有利于机械化作业，施工组织较简单、掘进速度快。但这种方式受到机械设备、地质条件和断面尺寸的限制。全断面开挖又分为垂直掌子面掘进和台阶掌子面掘进两种。

（二）导洞开挖法

导洞开挖法就是先开挖断面的一部分，称为导洞，然后开挖至整个设计断面。这种开挖方式，可利用导洞进一步了解和掌握地质情况，并在扩大开挖时增大爆破临空面，提高爆破效果。根据导洞与扩大部分的开挖次序，有导洞专进法和并进法两种。

根据导洞在横断面位置的不同有下导洞、上导洞、中导洞、双导洞等；1.下导洞开挖法，导洞布置在断面的下部，又称漏斗棚架法；2.上导洞开挖法，对称顶拱掘进法，常用的“上导洞边挖边衬，先拱后墙衬砌法”。

二.导洞的形状和尺寸

导洞一般采用上窄下宽的梯形断面，这样的断面受力条件较好，也便于利用断面底角，布置风、水、电等管线。

三.炮孔布置和装药量计算

（一）炮孔布置布置在开挖面上的炮孔，按其作用不同为掏槽孔、崩落孔和周边孔等三种。

1.掏槽孔布置在开挖面中心部位，首先炮出一个小的槽穴，其作用是增加爆破临空面，提高周围炮孔的爆破效果。

2.崩落孔均匀布置在掏槽孔与周边孔之间，爆破顺序次于掏槽孔，其作用是爆落岩体。崩落孔通常与开挖面垂直，要求孔底落在同一平面上，以保证掘进后的开挖面平整。

3.周边孔布置在开挖面的四周，一般最后起爆（采用预裂爆破例外），其作用是控制开挖轮廓线。

（二）炮孔数目和深度隧洞开挖断面上的炮孔总数N，常用下面经验公式估算，即N=k1*(f*S)^1/2式中k1--系数，一个临空面用2.0；f--岩石的坚固系数；S--开挖断面面积，m^2.

（三）装药量隧洞爆破中，炸药用量多少直接影响开挖断面的轮廓、掘进速度、围岩稳定和爆破安全。此外，爆落石块的大小还影响装渣运输。由于岩性质和岩层的构造差别甚大，断面大小、爆落块度及炸药性质也不完全相同，因此装药辆必须经过现场试验确定。开工前，可按下式估算Q=K*S*L式中Q--一次掘进中的炸药用量，kg；K--单位炸药消耗量，kg/m^3；S--开挖断面面积；L--崩落孔炮孔深度，m。

四.钻孔作业

钻孔作用在掘进循环时间中占有很大的比重。钻孔的机具有风钻和钻孔台车。

五.装渣运输作业

隧洞装渣和出渣是一项很繁重的工作，约占循环时间的50～60%，也是影响掘进速度的关键。包括装渣和运输两项工作。

六.隧洞临时支护

隧洞在开挖过程中，稳定性差的围岩容易发生坍塌和个别石块跌落，为了确保施工安全，必须对开挖出来的空间进行有效的支护。只有在围岩稳定的情况下，才可以不加临时支护。（分喷锚支护和构架支撑）

七.隧洞开挖的辅助作业

隧洞开挖的辅助作业有通风、防尘、防有害气体、供水、排水、供电、照明等。很明显，这些辅助工作是改善洞内劳动条件和工程顺利进行的必要保证。

八.隧洞开挖循环作业

指在一定时间内，使开挖面掘进一定的深度（即循环进尺）所完成的各项工作。

第二节隧洞衬砌与灌浆

在现浇砼或钢筋砼衬砌、砼预制块或拱石衬砌、喷锚支护等。

一.隧洞衬砌

现浇衬砌的施工程序与一般水工基本相同，也需要分缝（段）、分块、立模、扎筋、砼运输入仓、振捣密实。

二.隧洞灌浆

隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆两种。

第三节隧洞喷锚支护

是采用喷射砼、钢筋锚杆、钢筋网对洞室围岩进行单独或联合支护的统称。

钢筋砂浆锚杆，可在钻孔内先注入砂浆后插入锚杆，或先插锚杆后注入砂浆，待砂浆凝结硬化后即形成钢筋砂浆锚杆。

喷射砼水泥用量较大，而且又掺有速凝剂，所以凝结硬化快，必须加强养护。一般在喷射砼后1～2小时即开始洒水养护，洒水次数一保持砼有足够的湿润状态为宜，养护时间不小于7～14天。

实践篇

云鹏电站引水隧洞开挖及支护。

云鹏电站引水隧洞岩性为长石石英砂岩与灰质粉砂质泥岩互层，进口段岩体完整性较差~很差，其余较好。在地下水位以下，统筹安排化整为零，以新奥法为依据，喷锚支护按期完成任务。

就云鹏电站引水隧洞最乐观的安排是采用隧洞掘进机。其原因为：①在条件适合情况下，掘进速度快，本电站引水隧洞沿线地表自然坡度30～40°，有零星基岩出露，大部分坡表被第四系覆盖，厚度约5m，被5#冲沟口切割，但深度不大，除进、出口段外，隧洞埋深多在15～45m间。

引水隧洞沿线穿过三叠系上统鸟格组上段T3地层，岩性为长石石英砂岩与灰质粉砂质泥岩互层，薄~中厚层状结构岩层产状N60°～70°W，SW∠70～80°，以弱、微风化岩石为主。沿线穿过1条Ⅱ级结构面（F13），3条Ⅲ级结构面（F14、F15、F16），此外层间挤压面较为发育。

隧洞进水口段，地形相对较为平缓，表面坡积层2～4m，全风化底界埋深34.24m，强风化底界埋深60.4m，弱风化底界埋深80.14m，全、强风化层较厚。进水口最大开挖深度约40m，基础地基为强风化岩体，该地段岩层陡倾角向坡外，且强风化岩体结构面松弛，节理连通性好，抗剪强度较底，洞脸边坡稳定条件差，需加强支护处理，除引水隧洞进、出口段岩体完整性较差～很差，其余洞段岩体完整性一般较好。所有洞段均在地下水位以下。

采用掘进机开挖隧洞的速度可比钻爆法快50%以上。

②开挖洞壁光滑，糙率低，其曼宁糙率系数约在0.0154～0.016之间，更相当于钻爆法不加衬砌洞室糙率系数的一半左右。因此水头损失也比钻爆法所需断面的70%左右。

③减少支护及衬砌工程量。洞型多为光滑圆形，有利于围岩稳定，对围岩的破坏远小于钻爆法。

④掘进机采用电力驱动，无爆破后的烟尘废气，而且多数可用电瓶车牵引出渣，无内燃机废气。一般单头掘进可达10～12km，节省施工支洞及进路，缩短了工期。

⑤对围岩及地面建筑物施工影响较小，不产生爆破需动，对多洞近距离开挖有利。本电站三条隧洞间距仅11m左右。

此起彼伏，尽管掘进机是代表最先进的生产力，但对于现实社会及特殊地区、经济将出现如下缺点：①设备比较复杂，价格较贵，安装费时，对于洞长较短时，采用掘进机并不经济。当洞径为3～4m时，使用掘进机的洞长不宜短于2～3km；洞径若为4～7m，则不宜短于4～5km。而本电站最长引水随洞为272.332m，开挖洞径6～7m；②采用掘进机要求较大的曲率半径，因为整套掘进机机身长度较大，一般达16～20m，加之机后联接的辅助设备限制了转弯半径不能小于150～450m；③采用掘进机施工，洞径变化不能太大，掘进机直径目前可由1.2m到12m，对于一定的掘进机设备，其洞径变化不能大于+-10%；④岩石条件合适时才能发挥掘进机的效能。实践证明，坚硬多节理的岩体对掘进机工作不利，速度减慢，刀具磨损严重。在这方面，本工程满足要求；⑤运输及维修工作较复杂，其设备大、长、重，对运输及维修有特殊要求；⑥初期设备投资大，国外开挖洞径为2.4m隧洞，掘进机施工费用为钻爆法的88%，但设备费为钻爆法的3～4倍左右。

据本工程地形、交通不能满足要求。因此，本工程放弃了掘进机，而采用钻爆法。

第一章钻爆开挖

通过钻孔、装药、引爆炸药而破碎岩土介质的地下隧洞的开挖方法，称钻爆法。

地下隧洞钻爆开挖施工前一般须作好以下工作：1.详细了解、分析地质情况，作出洞线方向岩体质量评价及等级划分，掌握洞线方向岩体结构产状，如断层节理、破碎带等地质缺陷的性质；2.据凿岩机械、爆破器材性能条件选择开挖方法；3.开挖断面上（工程界称掌子面）的钻孔布置，包括孔数、深度、方位，不同类型钻孔参数的设计；4.装药量、装药结构的设计。

本电站引水隧洞分上平段、下平段、中间斜井段，其钻爆开挖方法亦有不同。

一.平洞段开挖

其开挖方法的选定，主要是依据地质条件，断面大小，施工机械的作业高度和范围。据本工程实际情况采用全断面开挖法，就是在整个设计断面上一次钻爆实现一个进尺的开挖方法。特点是施工净空大，可布置大型高效施工机械，便于机械化施工，施工组织比较简单。对于一个进尺深度的岩体爆破而言，炸药用量多于分部开挖的用量，因此爆破震动的相对也较大，但完成一个进尺深度的开挖需要多次钻爆，对围岩的扰动次数增多。

全断面开挖之后，如支护不及时，则围岩变位往往较大，因此对中软质且裂隙发育的岩体的围岩稳定不利；若能采取科学合理的技术措施，严格遵循开挖与支护协调进行，在中软质岩体中进行较大断面的全断面开挖，也是可行的。

全断面开挖对洞轴线方向岩体性状的预见性较差，这就要求事先做好地质勘测工作。

二.斜井开挖

斜井的开挖一般分为两类：正挖法（即自上而下开挖法）和反挖法（即自下而上开挖法）

第二章支护

我们进行开挖破坏了岩体，使围岩的应力集中。唯一的办法用更强的强度、稳定性、刚度的材料去抗消这种应力，使它达到新的平衡。

事实证明，除了围岩的表层支护，还需要深入岩体（内部）如：锚杆、灌浆等。

隧洞在开挖过程中，稳定性较差的围岩容易发生坍塌和个别石块跌落，为了确保施工安全，必须对开挖出来的空间进行有效的临时支护。只有在围岩稳定的情况下，才可以不加临时支护。

临时支护可分为喷锚支护和构架支撑两类。出特殊情况外，应优先选用喷锚支护。本工程用的是钢支撑，钢支撑适用于破碎而不稳定的岩层，它能承受很大的山岩压力、耐久性好、所占空间小。钢支撑可以多次，也可以留住永久性衬砌中不再撤除。（本工程采用后者）

第三章总结

物质世界是灵活多变的东西，隧洞的开挖与支护同样如此。不断的探索和寻找新的、安全、经济、快捷的施工方案是我们共同的希望。

立志篇

昨天，我也许在理论世界取得了一点薄绩，但从今天开始一切从零开始。时间在前进，思维方式也应该前进。我们每个人就是一个局域网，我们共同的目标是Internet。

忘记昨天，把握今天，开创未来。努力实现理论逻辑向实践逻辑过渡，不断的提升自己的经验值。

成功是我唯一追求的目标，在没有成功之前我决不退缩。尽管前面有许多黑色，但我相信黎明就在前面。

欲于意志作为指南针，以务实的铁器时代为信念，明天一定是黎明（意志——生命的永恒动力）。

（四川电力职业技术学院建筑环保工程系水工001班）

（中国水利水电第五工程局六分局云鹏施工局）

参考资料

1.武汉水利电力大学杨康宁主编.水利水电工程施工技术第二版.北京：中国水利水电出版社，1997.6

2.成都水力发电学校廖德全主编.水利工程施工第三版.北京：中国水利水电出版社，1996.5

第8篇

1．1岩石力学试验法

(1)室内试验。

通过钻孔岩芯取样，利用室内岩块的单轴压缩试验确定岩石单轴抗压强度、弹性模量和泊松比。通过岩体的三轴压缩试验确定岩体的抗剪强度－凝聚力和摩擦角。通过岩体卸围压试验研究岩体卸荷过程中的变形和能量变化特点，确定卸载时岩体的参数，如弹模、泊松比、凝聚力、摩擦角。

(2)现场试验。

现场抗剪试验获得岩体、软弱夹层、混凝土与岩石接触面抗剪(断)强度;现场变形试验(刚性承压板法、狭缝法)获得岩体变形模量、弹性模量及泊松比。还有现场声波测试评价岩体完整性等。现场试验是确定岩体强度参数最准确的方法，但由于通常不具备施作原位试验的条件，而且试验周期长、费用高，所以这种方法应用较少。试验法是一种直接又可靠的方法，可以较好反映岩石特性。室内试验得到的是完整岩块的特性参数，但存在“尺寸效应”。现场试验受条件限制，试件制备难免受到扰动，试验结果分散，不能直接采用。

1．2工程岩体分级法

工程岩体分级法主要有:国标《工程岩体分级标准》、水利水电工程勘察规范的坝基和围岩工程地质分类法、巴顿的Q系统分类法及比尼威斯基的RMR分类法。这些分类方法往往是定性描述与定量评价相结合，采用多参数综合指标分级法给岩体进行评分和划分岩体级别，根据岩体级别并结合经验公式，给出岩体参数的范围值。国标《工程岩体分级标准》选取岩石坚硬程度和岩体完整程度这两个因素确定岩体基本质量，将影响岩体工程特性的因素如地下水、初始应力、结构面走向与工程轴线方位等作为修正因素，实现工程岩体的分级，并提供了各级别岩体物理力学参数表和结构面抗剪断峰值强度表。《水利水电工程地质勘察规范》的附录V提供了坝基岩体工程地质分类表，主要分类因素也是岩石坚硬程度和岩体完整程度，此外还有岩体纵波速度和钻孔RQD值，并在附录E中提供了坝基岩体抗剪断(抗剪)强度参数及变形参数经验值表和结构面抗剪断(抗剪)强度参数经验值表，用于规划和可研阶段。应注意该表的注明是参数仅限于硬质岩，软质岩应根据软化系数进行折减。

1．3工程地质类比法

工程地质类比法是利用大量已建工程的成功经验确定拟建工程的设计参数，是工程地质研究的传统方法之一。类比法是应用相似原理，要求主要的工程地质条件基本相同或相似，这其中最主要的是岩性和地层时代(或层位)，其余还有地质构造(岩体完整性)、风化状态、应力条件、地下水等等。实际应用时应结合具体工程的地质条件，在类比、分析、判断的基础上提出合理参数。同时，在施工过程中，根据工程实际进展情况和出现的问题，特别是根据现场观测结果，对设计进行必要的调整和修改。类比的资料可以参考《岩石力学参数手册》、《岩基抗剪强度参数》、《工程地质手册》、《水利水电工程地质手册》，以及地区工程经验(资料库、数据库)等等。类比法完全依靠地质师所掌握的工程实例资料和他对工程岩体的经验判断，人为因素比较大，有时仅仅通过少量个别因素相比较而得到的参数，其结果可靠性较差。然而该方法简单、方便、快捷，在中、小型水利水电工程中应用较多。

1．4反演分析法

反演分析法是利用现场所测得的位移等数值反求岩体力学参数，包括位移反分析、应力反分析、混合反分析等。其中位移反分析方法是根据现场实测的位移值，采用解析法、有限元等方法以及弹性、弹塑性等本构模型进行求解。位移反分析的方法主要分为两类:直接逼近法和逆过程法。由于围岩本构关系的复杂性，目前的逆过程方法的位移反分析研究计算大都采用了线弹性等假设，设岩体为均值各向同性，而天然岩体地质条件复杂，这样与工程实际情况相去甚远。反分析方法在边坡稳定分析中应用较多。反分析时稳定系数取值为:蠕动挤压阶段宜采用1．00～1．05，初滑阶段宜采用0．95～1．00。滑带土抗剪强度(c，φ)参数反演分析的方法分为单参数反演和双参数反演两种。前者假定一个参数已知的前提下，反算另外一个参数，通常选择对滑坡稳定性影响较敏感的作为未知参数。后者在反演中有两个未知的参数，通常选择两个距主滑动面等距的剖面建立极限平衡方程求解，此外，还可以做参数的敏感性分析。

1．5人工神经网络法及模糊数学预测法

人工神经网络法是通过完成输入与输出问题的映射，自动建立复杂现象(系统)的模型并指出其控制规律。该方法考虑了影响岩石力学参数的各种定性因素，应用人工神经网络进行训练，随着数据的积累不断地对样本集进行补充和完善，使参数取值结果不断趋于合理。缺点是学习样本的选取具有很大的主观性。模糊数学预测法是考虑到影响岩体变形强度参数的相关因素模糊不确定性，根据经验确定权重集及隶属度，在此基础上进行岩体力学参数预测。该方法实质就是把岩石与岩体力学指标之间的比例系数当作模糊子集，依据经验进行模糊综合评判确定一个最佳模糊折减系数的问题，从定量上考虑影响力学参数的各种模糊因素，但在运用上不是很成熟，仍借助于经验。

1．6其他方法

除上述方法外，还有一些其他方法可以用来确定岩体强度参数，如:计算机模拟、声波测试技术、岩体分形分维理论、断裂损伤力学、统计数学等方法。

2岩体力学参数综合取值

岩体力学参数取值方法有很多，由于岩体的不连续性、各向异性和非均匀性等特有属性以及岩体结构的复杂性，使各种取值方法存在局限性，至今还没有一种令人满意的取值方法。实际工作中应该综合应用这些方法，互相验证，取长补短。笔者基于上述岩体力学参数的取值方法，并结合工程的规模和地质条件的复杂程度，在满足规程规范的前提下提出了岩体力学参数综合取值方法。该方法针对地质条件简单的小型工程、地质条件复杂的中型以上工程、重要的大型工程和参数敏感的工程分为以下3个层次。

(1)第一层次。

对于地质条件简单的小型工程，或项目规划、可研阶段，可采用野外地质调查和钻孔取样室内抗压试验→进行岩体分级、查表→获得抗剪强度和变形模量范围值，通过相似工程类比，调整、修正取得地质建议值;或者采用RMR分类和Hoek－Brown经验强度准则公式计算，参考类似工程修正后得到地质建议值。

(2)第二层次。

对于地质条件复杂的中型以上工程，如重力坝、拱坝，结构面影响坝基、坝肩稳定，初步设计阶段应布置原位抗剪和变形试验，参考类似工程，结合现场地质条件进行调整，必要时由地质、试验和设计三方共同研究确定设计采用值。

(3)第三层次。

对于重要的大型工程和参数敏感的工程，应做专门研究，除运用上述方法外，还应开展计算机模拟试验、人工神经网络法、模糊数学预测法等，慎重确定地质建议值。在施工阶段可以利用监测资料进行反演分析，复核岩体稳定性，及时修改设计和施工方法，确保工程安全。总之，地质调查和岩石力学试验是基础，是岩体分级、经验估算及数值模拟的前提，因此应重视野外第一手资料的收集，并注意取样、试验成果代表性问题，使地质建议值符合现场实际。

3应注意的问题

反思多年来我们所做的中小型水利水电工程勘察设计，在岩石力学参数取值方面应注意以下问题:

(1)在前期勘察时对设计意图不甚了解

设计方案不十分明确，加之勘察周期短，对地质条件的调查和分析不够深入，对试验只是要求做常规的内容，以室内试验为主，取样数量不足，成果代表性差，使得方案比选时难以取舍。按照有关规范，“小型水电工程岩土参数(取值)可在现场简易测试和必要的室内试验的基础上以类比为主。”“中型水电工程岩土测试以室内试验为主，必要时可采用大型野外原位试验。”对于拱坝和重力坝要特别注意，对影响坝基、坝肩稳定的岩土体及软弱结构面可视需要开展原位试验工作。尤其是软岩和完整性差的岩石，软弱结构面发育，且结构面对岩体稳定性不利，岩体稳定性的判别对工程影响很关键，这需要慎重研究，应在地质调查的基础上，布置适当的原位试验，并采取多种方法合理确定岩体力学参数。

(2)勘察报告中抗剪强度和变形参数仅仅根据室内岩石试验查规范，与现场地质调查结合不紧密。

抗剪强度和变形参数是混凝土坝稳定计算最重要的参数，对工程安全和造价影响很大。然而规范给出的值范围较大，勘察报告仅仅依据规范提供的参数表取值是远远不够的。中等规模以上和地质条件复杂的工程应进一步开展分析论证工作，结合现场地质条件调查，在岩体分级基础上，运用有关理论和经验公式，例如霍克－布朗(Hoek－Brown)经验强度准则公式等，并参考已建工程经验取值，必要时与地质、试验和设计专业共同会商，合理确定参数。

(3)在软岩地区建混凝土坝要特别注意

如页岩、千枚岩及白垩－第三系泥岩等，由于岩性软弱，构造发育，岩体强度较低，工程安全裕度小，岩体力学参数取值对工程安全和经济性影响大，甚至影响方案的成立。软岩地区一般不适合建中、高混凝土坝，万一要建，就应该投入一定的勘探和试验工作量，慎重研究和分析论证，并留有一定安全裕度。

(4)应考虑定值计算与可靠度问题。

实际勘察设计工作中，是由地质专业提供参数，设计人员进行计算。地质部门依据试验成果，结合地质条件和个人经验判断，提出地质建议值。设计一般直接采用地质建议值进行计算。问题是设计计算方法与地质模型是否一致，地质参数的可靠性或安全阈值是多少，即有多少安全储备。近十几年来国内外广泛开展了重力坝可靠度研究。结构可靠性分析是以概率理论为基础，采用极限状态设计方法，以可靠指标度量结构或工程的可靠性，比定值法不考虑参数的偏差有明显的优越之处。可靠度计算需要提供与大坝有关的各类荷载、材料和地基强度的统计特征值(均值、标准差、变异系数等)及分布类型，对地质参数的离散性进行评价。

(5)试验是基础。

如何看待试验成果，地质专业人员常常抱怨试验参数不准，造成的原因有几个方面，一是取样的代表性问题，或者原位试验选点问题，要考虑岩性、风化程度、构造等影响，对试验点做专门设计和布置;又譬如有的砂岩与页岩互层，页岩岩芯破碎取样困难，取样只能做砂岩的抗压强度试验，成果偏大;倾斜岩层抗压首先沿层面剪切破坏，成果偏小。二是试验中的误差，应采用数理统计法整理试验成果，在充分论证的基础上舍去不合理的离散值。对于原位抗剪试验，要了解试验点的岩性、构造、风化及地下水等因素对成果的影响。另外，试件制备时难免受到扰动，一般要求安排2组以上试验，以便对比和分析。

(6)确定参数时要处理好主观判断与客观评价的关系。

前述的岩体分级法、工程类比法及经验判据法(强度准则公式)都属于经验法，其取值时的人为因素和个人经验对结果影响很大，实际操作中应尽量避免人为因素干扰，从地质条件的客观出发，分别按不同因素对参数进行修正，减少取值的随意性。

(7)加强施工监测，利用监测资料进行“动态设计、信息化施工”。

由于工程地质条件的复杂性和不确定性，地质勘探、试验、计算分析方法的局限性，我们对工程岩体性状变化的认识有一定程度的不确定性。在施工中要加强岩体性状的监测，及时分析和判断，调整、修改设计和施工方法，以保证施工安全和工程安全。尤其是隧洞施工支护，要根据发现的新情况及时修改设计，即采取“动态设计、信息化施工”，既要确保工程安全，又不能造成浪费。

(8)利用已建工程进行类比确定岩体力学参数是我们常用的方法。

但是没有一个工程的地质条件是完全相同的，而我们个人掌握的资料有限，每个人的经验千差万别，往往仅通过少量个别因素相比较而获得参数，人为因素的干扰较大，其结果可靠性较差。应多参考类似工程，并不断积累工程经验。多年来笔者所在单位在湖北省水利水电工程勘测设计中做了大量的岩体物理力学室内外试验和原位测试，积累了丰富的实践经验。

4结论

(1)岩体力学参数的合理确定是水利水电工程中的一项基础工作

直接关系到坝基、边坡、地下洞室工程的安全性和经济性。由于岩体具有不均匀性、不连续性和随时间变化的特性，准确确定岩体力学参数是非常困难的。在研究了有关规程规范和各种取值方法特点的基础上，针对工程的重要性程度和地质条件的复杂程度提出了岩体力学参数的综合取值方法，分为地质条件简单的小型工程、地质条件复杂的中型以上工程、重要的大型工程三个层次。针对具体的工程应当选择合理的方法来确定岩体力学参数。水利水电工程岩体力学经验参数综合取值研究对水利水电工程坝基、边坡、地下结构稳定性研究和计算具有重要理论意义和现实意义。

(2)中小型水利水电工程具有规模小、设计周期短、勘察试验工作量有限的特点