周厚貴

(1．中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100029;2．河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098)

水利水電大壩的加高建設(shè)中，以混凝土壩最具廣泛性和代表性．各種類型的大壩中或多或少包含有混凝土材料和結(jié)構(gòu)，因此，在大壩加高建設(shè)中，又以混凝土施工最為典型，最具復(fù)雜性和代表性，技術(shù)內(nèi)容也最豐富［1］． 本文在相關(guān)研究與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)外大壩加高混凝土施工技術(shù)的研究情況進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)大壩加高混凝土施工技術(shù)進(jìn)行綜述．

1 國(guó)外大壩加高及混凝土施工研究現(xiàn)狀

1．1 國(guó)外大壩加高工程情況

國(guó)外大壩加高有著悠久的歷史，早在1900 年以前，國(guó)外就對(duì)一些大壩進(jìn)行了加高，如西班牙的阿爾曼薩壩、意大利的邦達(dá)爾多壩、澳大利亞的帕拉馬塔壩、瑞士的大狄克遜壩、美國(guó)的羅斯壩(Ross)等．20世紀(jì)初期，隨著筑壩技術(shù)的發(fā)展，埃及的阿斯旺壩、美國(guó)的斯伯丁水壩(Lake Spaulding)等都實(shí)施了大壩加高．1920—1930 年期間，隨著大壩加高技術(shù)日趨完善，西班牙對(duì)阿里蓋斯壩(Ariguis)、西恩弗斯壩(Cienfuens)進(jìn)行了加高，美國(guó)也對(duì)俄克拉荷馬壩進(jìn)行了加高，同時(shí)埃及對(duì)阿斯旺大壩又進(jìn)行了一次加高．1930 年后，大壩加高的優(yōu)越性進(jìn)一步顯現(xiàn)出來，世界上許多國(guó)家已開始將大壩加高作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的筑壩方式． 國(guó)外混凝土壩加高工程情況(加高高度大于10 m)［2］見表1．

表1 國(guó)外混凝土壩加高工程情況(加高高度大于10 m)

續(xù)表

1．2 國(guó)外大壩加高典型工程的混凝土施工技術(shù)的研究情況

國(guó)外的大壩加高工程建設(shè)起步較早，加高的壩型較為廣泛，加高的形式多樣，加高的高度較大，針對(duì)加高工程建設(shè)的技術(shù)研究也較為系統(tǒng)和全面． 國(guó)外的加高工程中，較為典型的大壩有古里大壩、羅斯福大壩、圣地亞哥碾壓混凝土壩、圣文森特大壩等．國(guó)外大壩加高技術(shù)研究主要集中于新老混凝土材料的適應(yīng)性、老混凝土表面的處理、結(jié)合面處理、壩基處理、混凝土溫控、樞紐運(yùn)行期施工方案等方面． 國(guó)外典型加高工程中混凝土施工技術(shù)的相關(guān)研究情況如下．

1．2．1 古里大壩(委內(nèi)瑞拉)

在古里大壩的加高工程設(shè)計(jì)中，對(duì)老壩體上澆筑新混凝土難題進(jìn)行了重點(diǎn)研究，其中的2 個(gè)重點(diǎn)問題分別為新老混凝土彈性性質(zhì)的差別以及新老混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)不同溫度對(duì)壩體結(jié)構(gòu)的影響［3］． 從對(duì)古里大壩加高工程施工難點(diǎn)的研究中得到的主要結(jié)論有:①新老混凝土之間施工縫的主應(yīng)力方向與施工縫方向幾乎平行，新老混凝土結(jié)合面剪應(yīng)力值很小，作用于施工縫的應(yīng)力也較小;②一期工程混凝土的彈性模量已經(jīng)穩(wěn)定，是二期工程混凝土約15 a 以后的彈性模量的1．2 倍，可以不考慮隨時(shí)間變化的一期工程混凝土與二期工程混凝土彈性性質(zhì)的差別引起的基礎(chǔ)約束應(yīng)力;③通過混凝土攪拌前骨料預(yù)冷和混凝土澆筑后降溫措施，可以將混凝土的溫度控制在許可的范圍內(nèi)．

1．2．2 羅斯福大壩(美國(guó))

在羅斯福大壩加高工程中，針對(duì)新老混凝土結(jié)合的相關(guān)問題開展了研究，如新老混凝土結(jié)合面的應(yīng)力分布、老壩體下游面的石灰?guī)r基巖上澆筑新混凝土、壩體應(yīng)力分析、壩體排水、溫度控制、混凝土配合比設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)開挖設(shè)計(jì)、壩基整體變形與局部變形分析、不穩(wěn)定巖石楔體穩(wěn)定性分析等［4］． 從以上研究中得出的結(jié)論主要有:①在沒有采取其他額外措施對(duì)新老壩體結(jié)合面進(jìn)行整形與加固的情況下，加高壩體混凝土與老壩體下游面的臺(tái)階狀石灰石塊之間可以達(dá)到足夠的黏結(jié)強(qiáng)度，通過高壓水(氣)噴射方式?jīng)_洗老壩體下游面可以達(dá)到足夠的黏結(jié)強(qiáng)度;②通過合理的壩段劃分與澆筑施工，加高后壩體應(yīng)力分布達(dá)到甚至超過了老壩體的水平;③通過增加火山灰硅酸鹽水泥的含量，達(dá)到了混凝土需要的黏結(jié)強(qiáng)度，滿足了混凝土最終的強(qiáng)度要求和防裂性能．

1．2．3 莫瓦桑壩(瑞士)

莫瓦桑壩在實(shí)施加高前以及加高施工期間，針對(duì)加高工程實(shí)際，開展了較細(xì)致的技術(shù)研究，并制定了應(yīng)對(duì)措施，提出了如下技術(shù)要點(diǎn)［5］:①結(jié)合面處理．鑿除老壩壩頂混凝土和一定深度的壩體混凝土;用高壓水沖洗結(jié)合面并保持濕潤(rùn)的混凝土表面;在澆筑混凝土之前，鋪5 cm 厚的砂漿，在現(xiàn)場(chǎng)做不同配合比的砂漿試驗(yàn)，得出最合理的砂漿配合比，每1 m3砂漿用600 kg 普通硅酸鹽水泥，在鋪完砂漿層后應(yīng)在1 h 內(nèi)澆筑上部混凝土．②混凝土澆筑．混凝土澆筑分塊寬18 m，水泥用量250 kg/m3，不進(jìn)行預(yù)冷處理;混凝土澆筑層高2．7 m，分5 次澆筑，每次厚度為50 ～60 cm;混凝土澆筑層表面要鑿毛、清洗和灑水;在澆筑下一層混凝土之前鋪設(shè)3 cm 厚的砂漿，水泥用量600 kg/m3． ③垂直接縫． 靠近上下游面設(shè)置止水帶，并與老壩垂直止水相連接;在交通洞周圍設(shè)止水帶;在壩塊接縫處設(shè)置球形抗剪鍵．④施工質(zhì)量控制． 嚴(yán)格控制結(jié)合面，用高壓水精細(xì)化沖洗，上下游壩面結(jié)合面必須采用鋸齒狀開挖，使混凝土不剝落，形成可靠的結(jié)合面．

2 國(guó)內(nèi)大壩加高及混凝土施工研究現(xiàn)狀

2．1 國(guó)內(nèi)大壩加高工程情況

在20 世紀(jì)80 年代以前，由于技術(shù)落后、經(jīng)驗(yàn)不足和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的局限性，我國(guó)的壩工建設(shè)大多采用當(dāng)?shù)夭牧?，故以土石壩居多，混凝土壩較少． 其中有近1/3 的土石壩，只保持著較低的設(shè)計(jì)洪水位，不滿足更新后的防洪標(biāo)準(zhǔn)．之后考慮到壩體失事會(huì)給國(guó)家和人民帶來巨大的損害，這才相繼采取措施，對(duì)部分土石壩進(jìn)行了加高加固處理．20 世紀(jì)80 年代以后，隨著國(guó)家對(duì)水電能源及水資源的巨大需求以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，混凝土壩已十分普遍．而且在著手建筑一批新的高壩的同時(shí)，又對(duì)一批老重力壩進(jìn)行了加高，如大連市郊的英那河大壩、湖北丹江口大壩等．國(guó)內(nèi)混凝土壩和砌石壩部分大壩加高情況見表2．

表2 國(guó)內(nèi)混凝土壩和砌石壩部分大壩加高情況

2．2 國(guó)內(nèi)大壩加高典型工程的研究情況

2．2．1 南水北調(diào)中線丹江口水庫(kù)大壩加高工程

南水北調(diào)中線水源工程的初期工程于1973 年建成，丹江口大壩加高工程中壩頂加高14．6 m．雖然我國(guó)有大壩加高工程先例，但如此規(guī)模和復(fù)雜的大壩加高工程還是首次實(shí)施，施工中的很多問題都需要在實(shí)踐中研究、探討．對(duì)混凝土壩加高施工關(guān)鍵技術(shù)的研究包括［6－7］:①無(wú)損傷高精度混凝土控制拆除施工技術(shù)研究［8－9］;②通過在新老混凝土結(jié)合面新增人工鍵槽［10］、界面密合劑［11］的研究，以及對(duì)新澆混凝土性能的增強(qiáng)和智能化溫控技術(shù)［12－13］的應(yīng)用，以期實(shí)現(xiàn)新老混凝土之間良好的結(jié)合，從而有效保證壩體結(jié)構(gòu)整體功能的良好發(fā)揮與穩(wěn)定運(yùn)行;③實(shí)施新澆混凝土原材料和配合比的優(yōu)化研究，以提高其極限拉伸值、耐久性、抗?jié)B性和抗裂能力，大大減少混凝土水化熱溫升，延緩水化熱發(fā)散速率，有效防止混凝土裂縫的產(chǎn)生;④研究并創(chuàng)建基于VR 的混凝土壩加高施工管理與決策平臺(tái)［14－15］，并通過在大壩加高工程的施工模擬、施工優(yōu)化、施工管理中的應(yīng)用，以大幅度提高現(xiàn)場(chǎng)管理效率與科學(xué)決策水平．

2．2．2 英那河水庫(kù)大壩加高工程

英那河水庫(kù)(中型)始建于1972 年，壩型為漿砌石重力壩，最大壩高28 m，壩長(zhǎng)276 m．為了滿足大連城市供水的需要，大壩于2001 年5 月進(jìn)行了擴(kuò)建，擴(kuò)建工程是在原有大壩上加高培厚．?dāng)U建后擋水壩壩頂高程為83．1 m，比原壩增高15．1 m;溢流堰頂高程72． 6 m，比原壩增高13． 6 m;壩底擴(kuò)寬11．12 m，即由原壩25．54 m 擴(kuò)至36．66 m． 具體研究?jī)?nèi)容如下［16］．

1)原壩體漿砌石拆除研究． 通過對(duì)鋼釬、電鎬、切割、爆破等多種拆除方法的研究和試驗(yàn)，得到各部位拆除的最佳方法、應(yīng)用時(shí)機(jī)及應(yīng)用條件．

2)大壩微膨脹混凝土研究．根據(jù)大壩穩(wěn)定仿真演算結(jié)果，在溢流壩段擴(kuò)建壩體與老壩體間需設(shè)置2 m 寬的寬槽后澆塊，開展混凝土配合比優(yōu)化及微膨脹混凝土的澆筑工藝研究．

3)老壩體縫面及裂縫處理研究． 研究老壩面橫縫和老壩面裂縫處理方法，以便全面修復(fù)加高施工部位的老壩體結(jié)構(gòu)縫面及缺陷．

4)新老壩體間止水、排水系統(tǒng)施工研究． 新老壩體間的止水分水平止水和垂直止水，均布設(shè)于原壩面混凝土心墻處． 通過開展水平止水重新埋設(shè)安裝、垂直止水的異種材料接續(xù)工藝、排水系統(tǒng)新型盲溝鋪設(shè)工藝的試驗(yàn)與研究，以得出高效、便捷的施工方法和流程，保證新老壩體止水、排水體系的正常運(yùn)行．

5)新老壩面連接技術(shù)研究．針對(duì)新老混凝土結(jié)合的重點(diǎn)難題，系統(tǒng)開展新老壩接觸面老壩體表面翻新、界面加筋錨固、新老混凝土結(jié)合面膠合材料、新澆混凝土原材料及配合比優(yōu)選等專題研究，以便選定并采取綜合工程措施使大壩加高新老混凝土結(jié)合達(dá)到最好效果．

2．2．3 木浪河水庫(kù)大壩擴(kuò)建加高工程

木浪河水庫(kù)工程始建于1992 年，1999 年5 月建成，是一座以灌溉、供水為主，兼有發(fā)電等綜合功能的中型水庫(kù)．大壩設(shè)計(jì)為細(xì)石混凝土砌塊石雙曲拱壩，壩高69．4 m，壩頂弧長(zhǎng)124．5 m，頂厚3．0 m，底厚7．8 m，厚高比0．11，屬于薄拱壩． 為了滿足供水需求，2010 年對(duì)木浪河水庫(kù)大壩擴(kuò)建加高，加高后最大壩高為87．1 m．大壩加高施工要求在不能放空水庫(kù)及不影響庫(kù)內(nèi)火車站及鐵路等建筑物安全的前提條件下進(jìn)行．因此，針對(duì)工程建設(shè)中的一些重大技術(shù)問題開展了如下研究［17－18］．

1)大壩加高的壩型研究．通過對(duì)原壩基礎(chǔ)等各項(xiàng)分析，對(duì)加高壩平面布置、體型設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件、施工條件的優(yōu)化研究，以確定大壩加高的最優(yōu)壩型．

2)建基面與壩肩開挖研究． 工程擴(kuò)建施工中，為了不影響老壩體和周邊建筑物，通過研究控制爆破技術(shù)、基礎(chǔ)固結(jié)技術(shù)、抗滑錨固技術(shù)等，為加高大壩施工提供一套安全、環(huán)保的技術(shù)方案．

3)新老混凝土結(jié)合研究．通過對(duì)老混凝土表面處理、壩體原材料比選、壩體砌石C15 混凝土的設(shè)計(jì)、結(jié)合面錨固、壩體接縫灌漿處理等的研究與創(chuàng)新，以利于新老混凝土結(jié)合緊密、外觀協(xié)調(diào)，共同發(fā)揮新的作用．

2．2．4 長(zhǎng)江三峽三期碾壓混凝土圍堰工程

三峽三期碾壓混凝土圍堰工程為3 級(jí)臨時(shí)擋水建筑物，平行于三峽大壩布置． 該圍堰分2 階段實(shí)施．第1 階段于1997 年3 月底完成，工程包括右岸一期縱向圍堰堰內(nèi)段(已澆至140 m 高程)、三期碾壓混凝土圍堰河床高程50 m 以下段、三期碾壓混凝土圍堰岸坡2#—5#壩段(已澆至140 m 高程)，三期圍堰于2002 年12 月開始澆筑．第2 階段施工內(nèi)容即為河床段高程50 m 到堰頂140 m 段，總長(zhǎng)380 m，工程量110 萬(wàn)m3，上升總高度為90 m．在長(zhǎng)江三峽三期碾壓混凝土圍堰工程施工中，為保證新老混凝土的良好結(jié)合，開展了以下多項(xiàng)技術(shù)研究［19］．

1)通過研究和試驗(yàn)論證，采用老混凝土面深度加糙、涂刷新型界面密合劑等工程措施，以提高層間結(jié)合性能，增強(qiáng)抗?jié)B、抗剪等能力，保證新老混凝土的結(jié)合效果．

2)通過新澆碾壓混凝土進(jìn)行原材料選配、配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化、綜合溫控防裂措施研究等，以提高碾壓混凝土的可碾性和新老混凝土結(jié)合面的壓實(shí)質(zhì)量．

3)開展基于VR 的施工管理與決策平臺(tái)等技術(shù)的應(yīng)用研究，采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)度和施工管理技術(shù)，保證加高工程施工全面有序的推進(jìn)，進(jìn)而提高大壩加高的施工質(zhì)量．

3 大壩加高混凝土施工技術(shù)現(xiàn)狀的總結(jié)歸納

在大壩加高工程建設(shè)的研究與實(shí)踐中，許多相關(guān)學(xué)者、工程設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員針對(duì)大壩加高工程施工中的各項(xiàng)技術(shù)問題，從理論角度和工程實(shí)踐角度開展了大量的研究，為進(jìn)一步建立大壩加高工程施工的理論體系和技術(shù)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)． 現(xiàn)將上述研究現(xiàn)狀歸納為如下幾個(gè)專題．

3．1 老混凝土體拆除

在大壩加高工程施工過程中，由于老壩體混凝土老化或者壩體結(jié)構(gòu)需改進(jìn)，需要拆除現(xiàn)有壩體上的混凝土，即老混凝土體的拆除．該拆除作業(yè)在施工安全、保留部分混凝土性能控制、拆除體尺寸控制等方面比常規(guī)的混凝土拆除施工要嚴(yán)格得多，是大壩加高工程施工中的重難點(diǎn)技術(shù)問題之一．

隨著相鄰學(xué)科與領(lǐng)域的相關(guān)方法和技術(shù)的發(fā)展，并經(jīng)過國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐的逐步積累，已逐步建立了老混凝土體拆除施工技術(shù)體系構(gòu)架．該體系主要包括控制爆破拆除方法、人工拆除方法、機(jī)械拆除方法、靜裂拆除方法以及這幾種方法的組合拆除方法．這些拆除方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)和相應(yīng)的適用條件，有些方法已經(jīng)不能解決大壩加高工程施工中各種老混凝土體的拆除問題．因此，在大壩加高工程施工中，很有必要?jiǎng)?chuàng)造新的、更有效的老混凝土體的拆除方法和技術(shù)．

3．2 老混凝土面處理

老混凝土面是大壩加高施工中新澆混凝土的基礎(chǔ)，在新澆混凝土之前需要對(duì)老混凝土面做相應(yīng)處理，主要為打毛作業(yè)，其處理質(zhì)量是影響新老混凝土結(jié)合的關(guān)鍵因素之一．

老混凝土面的處理目的在于增加其表面的粗糙度，增強(qiáng)與新混凝土之間的結(jié)合． 目前，老混凝土面的打毛方法分為物理方法和化學(xué)方法兩大類． 物理方法又分為噴射處理和機(jī)械處理2 種方法． 噴射處理方法包括:高壓水射法、噴砂(丸)法、噴蒸氣法、真空噴砂法、噴燒法等． 機(jī)械處理方法包括:鋼刷劃毛法、人工鑿毛法、氣錘鑿毛法、機(jī)械切削法．化學(xué)方法主要為酸浸蝕法．

噴丸(砂)法、高壓水射法［20］處理粘結(jié)面具有效率高、不損傷周圍老混凝土的特性，可獲得較高的黏結(jié)強(qiáng)度．人工打毛法、鋼刷刷毛法具有施工簡(jiǎn)便、成本低廉的特點(diǎn)，但是易損傷周圍的老混凝土，處理效果不及上述方法．另外，噴蒸氣法、真空噴砂法、噴燒法、氣錘鑿毛法、機(jī)械切削法及酸浸蝕法也用來處理粘結(jié)面．粘結(jié)面粗糙度越大，新老混凝土黏結(jié)強(qiáng)度越高．但是也有試驗(yàn)表明，過大的粗糙度并不能獲得較高的黏結(jié)剪切強(qiáng)度． 因此，在工程實(shí)踐中，需要根據(jù)實(shí)際情況并通過系統(tǒng)試驗(yàn)研究選擇一種高效、低成本且利于新老混凝土結(jié)合的老混凝土面處理方法，甚至是包括改變表面外形在內(nèi)的革命性處理方法．

3．3 新老混凝土結(jié)合

新老混凝土結(jié)合是大壩加高混凝土工程施工的核心環(huán)節(jié)，是決定加高后大壩性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，也是大壩加高施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)． 國(guó)內(nèi)外針對(duì)新老混凝土結(jié)合開展的研究最為廣泛． 相關(guān)的研究工作主要從老混凝土面處理、新老混凝土結(jié)合面粘結(jié)以及新澆混凝土的性能控制等方面進(jìn)行．

在老混凝土面的處理方面，采取對(duì)老混凝土面加糙處理等措施，可以相應(yīng)改善混凝土結(jié)合面之間的受力狀態(tài)，促進(jìn)新老混凝土之間的聯(lián)合受力，以利于新老壩體的協(xié)調(diào)運(yùn)行． 在新老混凝土結(jié)合面黏結(jié)方面，通過錨筋(錨桿)以及采用新老混凝土結(jié)合界面劑等方式，能夠加強(qiáng)新老混凝土結(jié)合．在新澆混凝土的性能控制方面，通過優(yōu)化新澆混凝土的配合比參數(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)從老混凝土到新混凝土的平順銜接．然而在這3 個(gè)方面，還需要從根本上加以創(chuàng)新，以適應(yīng)重大加高工程項(xiàng)目建設(shè)的要求．

3．4 新混凝土澆筑

與新建大壩不同，在大壩加高工程中，老混凝土已經(jīng)達(dá)到一定齡期，其彈性模量等物理力學(xué)參數(shù)與新澆混凝土之間存在很大差別，為保證新老混凝土之間的有效結(jié)合，需要調(diào)整新澆混凝土的性能．

相關(guān)研究工作主要從配合比參數(shù)優(yōu)化、溫控與防裂、施工時(shí)段選擇等方面展開．通過優(yōu)化新澆混凝土配合比，提出并研制過渡區(qū)混凝土，實(shí)現(xiàn)從老混凝土到新混凝土的性能過渡． 新老混凝土結(jié)合受老混凝土約束較大，新澆混凝土產(chǎn)生的溫度應(yīng)力易在結(jié)合區(qū)產(chǎn)生突變和集中，所以新老混凝土結(jié)合施工對(duì)新澆混凝土采取增強(qiáng)溫控措施顯得尤為重要． 相關(guān)研究提出了建立綜合性的新澆混凝土溫控技術(shù)體系，可實(shí)現(xiàn)新澆混凝土溫度應(yīng)力的有效控制．在新澆混凝土的施工時(shí)段選擇方面，一方面需要考慮壩前水位對(duì)下游面新澆混凝土的影響，另一方面還要考慮外界氣溫對(duì)新澆混凝土的影響，綜合這2 個(gè)方面的因素后，再優(yōu)化選擇新澆混凝土的澆筑施工時(shí)段．

3．5 加高施工與樞紐運(yùn)行關(guān)系的處理

通常情況下，大壩加高施工期間，現(xiàn)有水電樞紐及其相關(guān)設(shè)施仍在運(yùn)行，繼續(xù)發(fā)揮其全部功能或主要功能，大壩加高施工與現(xiàn)有樞紐運(yùn)行之間在空間、時(shí)間、資源等方面存在一定的沖突和矛盾，兩者之間需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，既保證樞紐的正常運(yùn)行及其各項(xiàng)功能的發(fā)揮，又確保加高施工的工程質(zhì)量和工程進(jìn)度等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)．

關(guān)于該問題的研究主要從以下3 個(gè)方面進(jìn)行．①為確保新澆混凝土的質(zhì)量以及與老壩體混凝土的良好結(jié)合，從壩體應(yīng)力分析出發(fā)，協(xié)調(diào)好水庫(kù)上游水位與壩體下游面混凝土澆筑的關(guān)系，使得下游面混凝土在澆筑完成后的一段時(shí)間內(nèi)處于良好的受力狀態(tài)．②施工布置與樞紐防洪、發(fā)電等的協(xié)調(diào)，包括壩頂泄洪用門機(jī)與混凝土澆筑運(yùn)輸設(shè)備在時(shí)間與空間上的協(xié)調(diào)，主要通過分期施工的方式來實(shí)現(xiàn)．即非汛期的壩頂?shù)瓤臻g位置主要用于加高施工，汛期則把關(guān)系到防洪安全的空間用于樞紐運(yùn)行． ③針對(duì)土石壩及土石方工程施工的需要，從廠區(qū)交通、防汛道路運(yùn)行等方面的需要出發(fā)，對(duì)土石方工程的進(jìn)度、土石壩填筑的高程控制進(jìn)行系統(tǒng)的研究和嚴(yán)格的控制，實(shí)現(xiàn)土石壩澆筑施工不影響防汛的理想效果．

4 大壩加高混凝土施工技術(shù)述評(píng)和展望

4．1 老混凝土拆除技術(shù)

大壩加高的混凝土施工部位準(zhǔn)備，必須具備兩個(gè)基本前提:一是根據(jù)加高設(shè)計(jì)的要求，對(duì)大壩基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的增強(qiáng)處理，以滿足加高后新壩體安全運(yùn)行的要求;二是按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，實(shí)施老混凝土拆除，為新澆混凝土提供澆筑部位．

大壩加高施工中的老混凝土拆除，具有量大、面廣、精度要求高、損傷保護(hù)嚴(yán)格等特點(diǎn)，其施工條件和技術(shù)要求與通常情況下的混凝土拆除施工有著較大的區(qū)別，可以認(rèn)為大壩加高的老混凝土拆除是完全意義上的控制拆除;并且，為了保證拆除質(zhì)量和安全，需要占據(jù)較長(zhǎng)的延續(xù)時(shí)間． 因此，如何在保證拆除精度和安全的前提下，提高拆除效率，加快拆除進(jìn)度，這就要從施工技術(shù)的角度來加以解決．混凝土的拆除方法多達(dá)數(shù)十種，其中控制拆除方法也超過20種，但最為基本的方法主要有4 類，即人工拆除、機(jī)械拆除、靜裂拆除和爆破拆除．也可將4 類方法中的幾種加以組合應(yīng)用．

在大壩加高的混凝土控制拆除施工中，邊界條件千差萬(wàn)別，施工環(huán)境各不相同，有的甚至苛刻到完全無(wú)法實(shí)施拆除作業(yè)． 因此，一方面，需要熟練掌握現(xiàn)有拆除技術(shù)，并針對(duì)所拆除對(duì)象的實(shí)際情況，靈活集成運(yùn)用，以滿足施工各項(xiàng)技術(shù)要求;另一方面，需要在現(xiàn)有拆除技術(shù)的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)創(chuàng)新，形成更優(yōu)的拆除方法，以滿足拆除施工的更高要求;第三方面，在所有拆除方法均不能滿足的情況下，自主研發(fā)全新的拆除施工方法或施工設(shè)備，以滿足混凝土拆除的個(gè)性化需求．

4．2 新老混凝土結(jié)合技術(shù)

新老混凝土結(jié)合是大壩加高工程施工中的關(guān)鍵問題和核心技術(shù)環(huán)節(jié)，新老混凝土結(jié)合的效果對(duì)于大壩加高后壩體的穩(wěn)定性和預(yù)期功能的發(fā)揮起著決定性作用．新老混凝土結(jié)合效果達(dá)到理想的水平時(shí)，加高后的壩體將作為一個(gè)整體共同抵抗各種荷載，保證壩體安全．反之，如果新老混凝土結(jié)合狀態(tài)不符合相關(guān)要求，新老混凝土結(jié)合面部分或全部開裂，則將嚴(yán)重影響加高后壩體功能的正常發(fā)揮，甚至導(dǎo)致毀滅性的災(zāi)難，如水庫(kù)蓄水位達(dá)不到預(yù)期高度、壩體結(jié)合面嚴(yán)重滲水等．

為此，需要建立系統(tǒng)、全面的新老混凝土結(jié)合施工技術(shù)．可以從以下3 個(gè)方面著手:首先，需要改變結(jié)合面老混凝土的外形結(jié)構(gòu)特征，如增設(shè)人工鍵槽，以實(shí)現(xiàn)加高后壩體的聯(lián)合受力和良好的應(yīng)力狀態(tài);其次，需要調(diào)整新澆混凝土的性能特征，以便實(shí)現(xiàn)與老混凝土性能的良好匹配，并且需要做好新澆混凝土的溫控防裂工作;最后，需要建立從老混凝土到新澆混凝土的平順過渡和銜接，如在新老混凝土之間增設(shè)界面混凝土以及通過植筋等結(jié)構(gòu)措施增加新老混凝土之間的結(jié)合效果．

在這3 個(gè)方面的新老混凝土結(jié)合施工技術(shù)中，需要借鑒已有的工程技術(shù)研究成果，并針對(duì)大壩加高工程的實(shí)際情況做必要的創(chuàng)新和改善． 如通過相關(guān)的理論研究、科學(xué)試驗(yàn)和工程實(shí)踐，提出新增人工鍵槽施工技術(shù)、新老混凝土結(jié)合界面劑、新澆混凝土的性能控制技術(shù)．

4．3 新澆混凝土施工技術(shù)

老混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)已趨穩(wěn)定，為保證結(jié)合效果，需要調(diào)整新澆混凝土的性能特征，以實(shí)現(xiàn)良好的匹配．新澆混凝土施工技術(shù)主要包括以下幾個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)．

1)設(shè)置界面混凝土．運(yùn)用大壩加高混凝土與老壩體混凝土適配原理，將關(guān)注重點(diǎn)進(jìn)一步縮小到過渡區(qū)混凝土的界面范圍，把該范圍的新混凝土設(shè)計(jì)成超緩凝、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速的界面混凝土，以解決由于新老混凝土性能差異導(dǎo)致變形不協(xié)調(diào)而開裂的問題．

2)新澆混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)． 從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、水泥類型與性能參數(shù)、外加劑、摻和料類型、配合比參數(shù)等方面著手進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，以混凝土性能相適配為原則設(shè)計(jì)，通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，優(yōu)化提出有利于與老混凝土結(jié)合的新澆混凝土原材料和配合比參數(shù)．該參數(shù)下的新澆混凝土具有理想的極限拉伸值、耐久性、抗?jié)B性和抗裂能力，可較大程度減少混凝土水化熱溫升，延緩水化熱發(fā)散速率，有效保障新老混凝土的結(jié)合．

3)新澆混凝土溫控防裂．建立并采用智能化綜合溫控技術(shù)將新澆混凝土溫度控制在最優(yōu)狀態(tài)． 在原材料溫控技術(shù)、運(yùn)輸過程溫控技術(shù)、倉(cāng)面溫控技術(shù)及最優(yōu)澆筑時(shí)段的選擇等溫控技術(shù)的基礎(chǔ)上，遵循混凝土散熱和通水冷卻過程規(guī)律，按照不同部位的不同溫度，動(dòng)態(tài)調(diào)整冷卻水的水溫、流量、流速，將混凝土溫度控制在最優(yōu)狀態(tài)，創(chuàng)新研究混凝土個(gè)性化通水冷卻技術(shù)、冷卻通水智能控制技術(shù)．這些技術(shù)不僅能有效地減少或防止新澆混凝土出現(xiàn)裂縫，而且也能增進(jìn)新老混凝土的結(jié)合．

4．4 加高施工管理與決策技術(shù)

1)根據(jù)加高施工的特點(diǎn)，對(duì)各項(xiàng)條件及工程目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析，建立混凝土壩加高工程施工的模擬模型．與一般新建混凝土壩的模擬模型相比，考慮因素更詳細(xì)，約束限制條件更多，更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際．

2)根據(jù)加高工程施工管理與決策可視化、虛擬化平臺(tái)建設(shè)的需要，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在施工管理與決策中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立了施工管理與決策的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，將壩體在不同時(shí)刻、不同施工方案或施工布置情況下的施工場(chǎng)景、施工過程以近乎真實(shí)的方式展現(xiàn)給用戶．

3)通過建立施工管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工全過程的有效管理，實(shí)時(shí)控制施工進(jìn)度，優(yōu)化配置施工資源．將混凝土壩施工的多項(xiàng)工作都納入施工管理與決策平臺(tái)中，借助多種工具和軟件，開發(fā)形成了一個(gè)相對(duì)完整和綜合的混凝土壩施工管理與決策系統(tǒng)．

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