摘  要  近几年来，我国的水利建设处于快速发展的时期，水利工程施工的技术、工艺、材料和装备等方面都取得了瞩目的成就。在施工关键技术上取得新的突破；通过大容量、高效率配套施工机械装备更新改造，我国大型水利工程施工速度和规模有了很大提高；新型机械设备在堤坝防渗中的应用，提高了施工速度；系统工程的应用，进一步提高了施工组织管理的水平。

关键词  水利工程  施工  技术  进展

    近几年，我国水利工程施工的新技术、新工艺、新装备取得了瞩目的成就。主要体现在：建成了一大批大型水利工程；多项施工关键技术取得突破；大容量、高效率配套施工机械装备，使我国的大型工程施工速度和规模有一个飞跃发展，跻身国际先进行列，’98大水之后，堤防工程的防渗技术，机械化施工的新技术含量有突破性进展；土工合成材料在水利工程中的推广应用提高到一个新的水平；系统工程的施工组织设计上了一个新的台阶；水利工程建设管理中，全面推行了项目法人责任制、招标投标制和建设监理制。

一、土石坝施工

1．土质心墙堆石坝

    (1)防渗土料选取

    通过大量研究，劣质土料也能用于实际工程。如红黏土、湿陷性黄土，膨胀土，各种含砾土、黏质的砾石土，风化料、残积冰积，洪积的碎石土等，只要有正确的土料设计，合适的机械施工设备，科学的压实参数，均可以作为防渗土料。在建的瀑布沟工程(坝高186m)采用冰积洪积成因的碎石土做心墙，小浪底工程(坝高154m)以制备砾石土(砾石土，与黄土人工掺和料)等作防渗材料。

    (2)基础的防渗技术

    在深厚砂砾石层的基础筑坝，建造防渗墙技术非常重要。近几年来，造墙技术采用冲击及反循环钻机钻主孔，抓斗挖掘副孔成墙；200t液压拔管机起拔接头套管，用孔内聚能爆破大孤石钻进等，完善了施工工艺，保证了成墙的施工质量。小浪底的防渗墙造墙深度达到81.9m，冶勒水电站的试验段已深达101m。

    (3)大型的施工设备

    近期我国建成的高土石坝，施工设备已达到很高水平。鲁布革土坝，以20t自卸汽车为主，最高月强度22.33万m³；小浪底大坝的填筑方量为5158m³，以60t自卸汽车为主体，最高月强度118万m3，并用碾重约16t的自行式振动碾，标志着土石施工设备达到世界级水平。

 2．混凝土面板堆石坝

    全国已建和在建的混凝土面板堆石坝，坝高大于100m的有25座。目前面板堆石坝主要技术是：

    ①利用堆石体临时挡水或过水度汛，从而简化导流和度汛。

    ②采用混凝土防渗墙处理砂砾石基础，将混凝土面板的趾板连接防渗墙，组成完整的防渗体系。

    ③对传统的周边缝三道止水作了改进。底部铜止水片仍为基本的止水构件，中间塑料止水带因承受水压力不超过10MPa，对高坝不适应，倾向于省去，表面止水研究了塑性填料，取得了良好效果。

    ④不同面积施工改进设计一套重量轻，配套简单，效率高，浇筑灵活，转移和操作方便的无轨滑模系统。它比有轨滑模效率提高3倍，已在国内普遍推广。

    ⑤施工期垫层上游坡面保护，人工低标号碾压浆技术使用较普遍。施工简单，不需要专门设备，质量稳定，速度快，造价低。

    ⑥采用重型振动碾薄层碾压，可以建成高密实和较小变形的堆石体，现已选用20～25t的自行式或牵引式振动碾的机械设备。

二、混凝土坝施工

    混凝土筑坝技术，经过三峡、二滩、江垭、万家寨的工程实践，在混凝土骨料、外加剂、施工机械配套设备等方面有许多创新和发展。尤其是高拱坝，体型、坝肩、坝基的稳定温度应力，300m级拱坝抗震安全及泄洪消能等研究都取得了突破。

    混凝土骨料人工生产系统进入国际水平。小浪底混凝土骨料总需量515万t，为弥补粗砂和小石的不足，采用人工骨料生产工艺流程，以调整骨料粒径及级配。骨料系统加工能力为600t／h，最高月生产29.8万t。二滩混凝土人工骨料生产规模达1200～1400t／h。三峡混凝土也全部采用人工骨料，生产系统配置了先进的破碎轧制设备。

    为满足大坝高强度浇筑混凝土的需要，从拌和、运输和仓面作业等系统配置了大容量、高效率的机械装备。二滩、三峡使用大型塔机、缆式起重机，胎带机和塔带机，代表了我国混凝土运输的先进水平。

    大型工程混凝土温度控制，主要采用风冷骨料技术。三峡混凝土要求出机口温度满足7℃，关键是采用骨料二次预冷技术。二滩工程采用喷淋冷水浸泡法预冷骨料，效率高，预冷相对简单，效果稳定实用。

    减少混凝土裂缝，广泛采用补偿收缩混凝土。万家寨工程成功地应用了低热微膨胀混凝土筑坝技术，在不足一年时间内实现了电站坝段从基础浇筑至坝顶。节省了投资，简化了温控，缩短了工期。有一些高拱坝的坝体混凝土，采用外掺氧化镁进行温度变形补偿。

    模板费用一般占混凝土总造价的15％～30％，且直接影响施工速度及混凝土表面质量和美观。中型工程广泛采用组合钢模板。大型工程普遍采用大型钢模板和悬臂钢模板。模板尺寸有2x3m，3x2．5m，3x3m多种规格。滑动模板在大坝溢流面、隧洞、竖井、混凝土井简中广泛采用。牵引动力有的为液压千斤顶提升，有的为液压提升平台上升，有的有轨拉摸，有的已发展为无轨拉摸。

三、碾压混凝土坝

    目前建设的碾压混凝土坝，采用高掺粉煤灰(60％～65％)和低水泥用量(50～60kg/m³)。由于水泥用量少，水化热温升减少，最大温升12℃～16℃。广西百龙滩工程采用水泥用量40kg/m³，粉煤灰49kg／m³，混凝土强度完全满足设计Rg0100的要求。

    采用低于5sVc。值混凝土，有利于改善层面结合且不影响混凝土强度，使碾压混凝土的工作性能得到更好的发挥。

    变态混凝土是我国独创，其性态由硬性混凝土变成低坍落度(1～2cm)常态混凝土。通过掺入适量的水泥胶浆，经强力插入式振捣器振捣密实而形成，其层面的结合质量和常态混凝土没有区别，所以在坝的上游面，孔洞结构周边，岩石边坡接合等部位可以采用同一种混凝土。这就使施工作业十分方便，消除了两种混凝土接合不好的现象。目前在江垭、汾河等工程已采用，达到了世界领先水平。

    造缝技术在棉花滩工程采用振动式夯改装手提式振动刀板，将PVC编织布条带压到碾压混凝土内。在拱坝的诱导缝需进行灌浆，沙牌工程研制出可进行重复灌浆的预制混凝土组合块一套诱导缝造缝技术，并在石门子、龙首等拱坝中推广使用。

    连续上升浇筑混凝土碾压混凝土坝是施工的关键技术。普定工程中采用了翻转模板，实行升程连续浇筑，创造出连续40多天不间歇施工，一次上升15m的快速施工方法。

四、土石方明挖、高边坡开挖

    我国近期大型水利工程建设中，土石方开挖量和开挖强度达到世界级水平。三峡的年最高开挖强度4400万m³，月开挖强度153m3。工程明挖的特点是工程量大，工期紧，开挖深度形成高陡边坡，工程地质条件复杂、多变及与其他工序交叉作业，施工中需不断调整工序。

    由于工程量巨大，施工强度高，必须选择性能稳定，质量好的配套的先进施工机械设备。三峡选择挖掘机斗容8.0m³，77t的自卸载重汽车。    三峡船闸，形成开挖深度170m的高边坡，总开挖量1891万m³，且边坡轮廓线复杂。小浪底进水口最大高边坡120m，前缘宽度仅280m。岩体风化，岩石破碎软弱，给开挖边坡稳定带来困难，现已建成，开挖技术达到国际先进水平。

五、大型地下工程及长隧洞开挖

    1995年以来，我国地下工程建设有了非常迅速的进展，一批特大的地下洞室工程相继建成。

    岩壁吊车梁技术已广泛应用于地下厂房，它可以取消吊车柱减少厂房开挖跨度1～2m，减少施工难度，节省投资。它是通过砂浆锚杆或预应力锚杆使混凝土梁支撑在岩壁上。小浪底工程的吊车梁承载力已达到250t。

    “九五”期间，水工隧洞的开挖长度大于lkm的约50条，总长度近300km。最长的一条隧洞为引黄人晋#7隧洞，洞长达43.5km。

    利用掘进机开挖长隧洞是我国目前的主要施工方法。它可以提高掘进速度，减少围岩扰动，有效利用围岩的承载能力。引黄人晋一期工程要开凿26条隧洞，总长161.5km，为使工程尽早通水发挥效益，采用了6台全断面双护盾掘进机，开挖了8条总长122km的隧洞，占一期隧洞工程的3/4。掘进速度创造了日最高进尺113m的施工记录，达到了国际先进水平。

^{六、堤防工程}

    在夺取1998年抗洪斗争全面胜利后，运用先进技术掀起堤防加固为重点的防洪工程的建设，共加固堤防约3万km，完成堤防达标的约1.65万km。

    垂直防渗墙是防渗处理最有效的措施。为了适应堤防建设的需要，各种薄防渗墙(小于30em)造墙设备引进和研制出来，推动了工程的施工进度，提高了工程质量。施工方法大体可分为深搅法、置换法、挤压法和高喷法。

    护岸工程广泛应用了新技术、主要有铰链式混凝土沉排护岸，模袋混凝土及合金钢丝笼块石。

七、地基处理

    伴随着工程复杂地基的建设，地基处理取得新的成绩，如引进GIN灌浆，墙体接头等居于先进行列。三峡、小浪底工程的防渗墙施工达到国际先进水平。

    防渗帷幕灌浆提出一种新的“灌浆强度值”(GIN)方法。由于裂隙岩体灌浆时控制GIN为一常数，则大裂缝注入量大而压力小，细裂隙注入量小而压力大，自动地适应了岩体地质条件的不规则性，使帷幕体总的注入浆量合理分布，效益与投资比率达到最大，取得了较好的效果。小浪底工程在此基础上提出了孔口封闭法为基础，嫁接GIN法，取两者之长，完成了约2.7万m，该项目获得了水利部科技进步奖。

    混凝土防渗墙的施工，在三峡二期工程上游围堰采用液压铣槽机、抓斗等高效的机械设备，于1997年11月～1998年8月完成了墙厚1.Om，面积4.8万m²的施工任务，月最大施工强度6440m²。在施工技术达到了国际领先水平。

    小浪底工程主坝混凝土防渗墙深度达到81.9m，同时创造防渗墙混凝土强度等级最高(35MPa)的记录，并首次采用横接头孔技术，目前冶勒工程造墙试验深度已达到lOlm。

    防渗墙接头技术，改进为拔管法施工，尼尔基工程最深40m，面积3.9万m²的防渗墙采用拔管法施工，满足了工期要求，施工最大月强度达到1.3万m²。

八、土工合成材料

    土工合成材料，具有反滤、排水、隔离、防渗、防护、加筋等多种功能。它具有重量轻、施工简易、运输方便、价格低廉、料源丰富有等优点。在’98大水防洪抢险中发挥重要作用。

九、系统工程在施工组织设计中的应用

    系统工程在水利工程施工组织管理中进一步拓宽了应用领域，居于全国前列，取得了一系列突破性成果，使其更加适应水利工程建设的需要，前景更为广阔，主要表现在以下几个方面。

1．应用于工程施工进度计划

    一是有《工程网络计划技术规程》可遵循，二是有软件系统作技术支撑。组织开发的《水利水电工程施工网络计划软件包》，操作灵活，使用方便，并扩展为进度——费用综合信息管理系统，达到了先进水平。《施工总进度网络计划CAD系统》，已用于天荒坪、桃林口、十三陵等工程，效果良好。这里还须特别指出，成都勘测设计研究院与三峡工程开发总公司联合开发的《三峡二期工程大坝混凝土浇筑模拟与分析系统》，在三峡二期工程大坝混凝土浇筑施工进度计划编制、预测和动态管理中发挥了作用。

2．应用手工程施工组织设计总平面布置

    为解决最优总平面布置问题，应用系统工程中的数学规划、图论、专家系统等方法，并结合CAD技术，取得了一系列施工应用研究成果。如二滩水电站工程砂石料场优选研究中，用系统分析方法建立了混合整数规划模型，并用分枝限界法求解，为合理选择料场，降低砂石骨料成本提供了科学方法，又如：采用多目标决策分析模型，对三峡工程施工场外运输的4种方案，就其13项技术经济指标，排出决策对比优序数矩阵和加权优序数矩阵，进行决策分析计算，为决策提供了科学依据。

3．应用于主体工程施工

    对各坝型施工过程进行仿真模拟，编制了相应的施工计算机模拟软件,并先后在三峡、龙滩等多项工程验证。又如根据二滩工程所处地区的气温和施工条件，用系统分析方法，建立了以坝块混凝土的温控费用为目标函数，以设计规范、自然条件、水化热、浇筑能力、坝块尺寸、冷却措施的效应等因素作为约束条件的非线性规划数学模型，可用于单块实体混凝土浇筑块温控措施的设计。其后，又建立了一种对整个坝体、整个施工期温控措施进行优化的混合型非线性规划数学模型，使所采用的温控措施组合方案的总费用最低。

(执笔：葛文辉、安中仁)注：本文已收录在《中国水利学会专业学术综述(第五集)》。