水利工程中高拱壩施工技術(shù)的關(guān)鍵難點(diǎn)與對策研究

高拱壩作為水利工程的重要組成部分，在水資源調(diào)控、防洪及水力發(fā)電等方面發(fā)揮重要作用。受力特性決定了其對施工精度、材料質(zhì)量及壩基穩(wěn)定性要求極高，施工過程中需嚴(yán)格控制溫度裂縫、混凝土澆筑質(zhì)量及滲流安全。大體積混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力、復(fù)雜峽谷地形下的施工組織及高水頭條件下的防滲體系，均對工程安全性與耐久性構(gòu)成挑戰(zhàn)。隨著水利工程建設(shè)向高壩、大庫發(fā)展，高拱壩施工技術(shù)不斷優(yōu)化，智能化、信息化手段的應(yīng)用逐步提高施工質(zhì)量與效率，推動水利工程向更安全、更可靠的方向發(fā)展。

一、高拱壩在水利工程中的重要性

高拱壩作為水利工程的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于水資源調(diào)控、流域治理及水力發(fā)電等領(lǐng)域，具有高效的水能利用能力和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。其獨(dú)特的拱形設(shè)計能夠?qū)⑺畨毫τ行鬟f至壩肩巖體，使壩體受力更加均勻，極大降低混凝土材料用量，同時增強(qiáng)抗滑、抗傾覆能力，提高整體穩(wěn)定性。在深切河谷地區(qū)，高拱壩能夠適應(yīng)陡峭峽谷地形，減少庫區(qū)淹沒范圍，優(yōu)化水庫調(diào)節(jié)能力，為下游供水、防洪及生態(tài)調(diào)控提供穩(wěn)定保障。高拱壩建設(shè)涉及大體積混凝土溫控防裂、壩基巖體加固、精細(xì)化施工組織及高精度變形監(jiān)測等多項關(guān)鍵技術(shù)，施工過程需嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)，確保長期運(yùn)行安全[1]。

二、高拱壩施工的關(guān)鍵難點(diǎn)

（一）溫控防裂問題

高拱壩施工過程中，大體積混凝土的水化熱效應(yīng)導(dǎo)致壩體內(nèi)部溫度迅速升高，受制于混凝土的低導(dǎo)熱性，熱量難以迅速散失，形成較大的溫度梯度。混凝土硬化過程中，內(nèi)部升溫與表面降溫的不同步性，使得壩體產(chǎn)生顯著的溫度應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過材料極限拉伸強(qiáng)度時，極易誘發(fā)溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。氣溫變化、日照輻射及風(fēng)速等環(huán)境因素進(jìn)一步加劇混凝土內(nèi)部與表層的溫差，使裂縫擴(kuò)展更加復(fù)雜化，增加修復(fù)難度。壩體內(nèi)部若形成貫穿性裂縫，將導(dǎo)致抗剪、抗拉能力下降，影響高拱壩的抗變形能力，甚至影響長期運(yùn)行安全。傳統(tǒng)施工方法難以精確預(yù)測溫度應(yīng)力分布，導(dǎo)致局部區(qū)域裂縫無法有效控制。大壩服役期內(nèi)，環(huán)境溫度的周期性變化會引起混凝土的膨脹與收縮，使原有裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，加劇滲漏風(fēng)險，降低工程耐久性和安全儲水能力。

（二）混凝土澆筑及施工組織難點(diǎn)

高拱壩施工需進(jìn)行大體積混凝土澆筑，整體工程量龐大且施工周期長，需確?；炷凉?yīng)、澆筑及凝結(jié)的連續(xù)性，否則將影響結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量與耐久性。峽谷環(huán)境下，混凝土長距離運(yùn)輸易受溫濕度變化影響，導(dǎo)致坍落度損失、流動性降低，影響澆筑均勻性。高拱壩高度大，常采用高位布料系統(tǒng)，但混凝土自由落差過大易產(chǎn)生離析和泌水，導(dǎo)致骨料分布不均，影響抗壓強(qiáng)度。施工過程中，壩體高程不斷上升，澆筑平臺、模板及支架需動態(tài)調(diào)整，施工組織復(fù)雜，稍有不當(dāng)將影響結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量。氣溫變化對混凝土凝結(jié)時間產(chǎn)生影響，冬季低溫環(huán)境會導(dǎo)致凝結(jié)緩慢，夏季高溫條件下則引發(fā)早期脫水收縮，提高開裂風(fēng)險。施工區(qū)域空間受限，混凝土輸送管道布設(shè)需綜合考慮泵送壓力、輸送路徑及維護(hù)便捷性，稍有不慎易造成輸送阻塞或質(zhì)量波動，影響施工進(jìn)度[2]。

（三） 防滲與滲流控制問題

高拱壩施工涉及壩體與壩基的整體防滲體系，水頭高度大，壩體滲流控制尤為關(guān)鍵。壩基巖體常存在風(fēng)化層、斷裂帶、溶洞或軟弱夾層，滲透性差異顯著，易形成滲流集中區(qū)，導(dǎo)致局部滲流壓力過大，影響壩基穩(wěn)定性。壩基與壩體結(jié)合部是滲流控制的關(guān)鍵區(qū)域，由于壩基巖面的不規(guī)則性以及施工誤差，壩體與巖基結(jié)合處易形成微裂隙，導(dǎo)致滲漏通道的產(chǎn)生。壩體內(nèi)部混凝土存在細(xì)微孔隙或施工冷縫，若未能形成致密結(jié)構(gòu)，則滲流沿著微細(xì)通道滲透，逐步侵蝕壩體材料，降低抗?jié)B性能。長期滲流作用將導(dǎo)致壩基巖體剪切強(qiáng)度降低，誘發(fā)劣化或局部失穩(wěn)，甚至?xí)纬蓾B透破壞，影響壩體整體安全。水庫運(yùn)行過程中，水位變動會引起滲流場的動態(tài)變化，若壩體或壩基未能有效適應(yīng)水壓變化，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力發(fā)生不均，引發(fā)局部滲透破壞或壩基隆起等工程隱患。

三、高拱壩施工的關(guān)鍵對策

（一）溫控防裂措施

高拱壩大體積混凝土澆筑過程中，需采用多種綜合措施控制溫升及溫度梯度，以降低溫度應(yīng)力引發(fā)的裂縫風(fēng)險?；炷涟韬衔锱浔葢?yīng)優(yōu)化水化熱特性，選用低水化熱硅酸鹽水泥，并摻加粉煤灰、礦渣微粉等礦物摻合料，使水化熱降低15%~25%?；炷羶?nèi)部應(yīng)布設(shè)冷卻水管，通入5℃~10℃循環(huán)水進(jìn)行主動降溫，使最大溫差控制在20℃以內(nèi)，避免溫度應(yīng)力過大。施工階段應(yīng)采取分層分塊澆筑，每層厚度控制在1.5m~2.0m，以減少局部溫差累積，并采用保溫覆蓋措施，使表層降溫速率不超過1.5℃/天。智能溫控監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)嵌入關(guān)鍵部位，利用溫度傳感器實時采集壩體內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)值仿真模擬調(diào)整冷卻策略，使溫度梯度長期保持在安全范圍內(nèi)，確保壩體結(jié)構(gòu)完整性及耐久性。

（二）高效混凝土澆筑技術(shù)

高拱壩混凝土澆筑需采用高塔泵送與索道布料相結(jié)合的施工方式，以保證材料輸送高效穩(wěn)定。混凝土輸送高度超過200m時，泵送壓力需達(dá)到10MPa以上，確?；炷裂刎Q向管道均勻輸送，避免管道堵塞及混凝土離析問題?；炷涟韬衔飸?yīng)采用低坍落度設(shè)計，并摻入高效減水劑，使流動度保持在180mm~220mm范圍內(nèi)，兼顧可泵性與抗離析性。布料系統(tǒng)應(yīng)采用塔式布料機(jī)，實現(xiàn)徑向覆蓋范圍達(dá)20米至30米，并配合機(jī)械振搗系統(tǒng)，使混凝土密實度提高15%以上。施工組織需采用BIM智能調(diào)度系統(tǒng)，優(yōu)化混凝土供應(yīng)鏈，確保澆筑連續(xù)性，每日澆筑量穩(wěn)定在5000m3~7000m3，以提升施工效率并減少施工冷縫風(fēng)險，提高壩體結(jié)構(gòu)的一體化成型質(zhì)量[3]。

（三） 防滲與滲流控制措施

高拱壩防滲體系需采用帷幕灌漿與排水系統(tǒng)相結(jié)合的方式，以降低壩體與壩基的滲流壓力。帷幕灌漿應(yīng)采用高壓劈裂灌漿工藝，使?jié){液擴(kuò)散半徑控制在0.8m~1.2m范圍內(nèi)，并形成連續(xù)致密的防滲屏障，最大滲透系數(shù)降低至1×10-6cm/s以下。壩基排水系統(tǒng)需設(shè)置雙層排水孔，孔徑不小于φ75mm，孔間距控制在3m~5m，以有效降低滲透壓力，提高壩基抗剪強(qiáng)度。壩體混凝土應(yīng)采用低滲透性材料，外摻膨脹劑，使水膠比降低至0.4以內(nèi)，提高抗?jié)B等級至P10以上。滲流監(jiān)測系統(tǒng)需采用光纖傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)對壩體及壩基滲壓、滲流速率的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集精度達(dá)到±0.02MPa，確保壩體長期運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

四、結(jié)語

總而言之，高拱壩施工技術(shù)涉及復(fù)雜的工程難題，主要包括溫控防裂、混凝土澆筑及防滲滲流控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體積混凝土水化熱引發(fā)的溫度裂縫、澆筑過程中的材料輸送及成型質(zhì)量控制、壩體與壩基的滲流安全問題，均對施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性提出嚴(yán)格要求。針對這些難點(diǎn)，需通過優(yōu)化混凝土配比、采用智能溫控措施、高效澆筑工藝及精細(xì)化防滲體系，確保工程質(zhì)量及施工安全。高拱壩建設(shè)正向智能化、信息化發(fā)展，精準(zhǔn)監(jiān)測與自動化施工技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步提升工程效率與耐久性，為水利工程提供更為可靠的技術(shù)支撐。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》http://www.00559.cn/w/kj/32519.html