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中国水电工程顾问集团公司

来源:国资委    发布时间:2016-07-13 15:18:54

  3、大体积混凝土防裂技术

 

 

  1)、主要技术内容

 

 

  在工程建设中,大体积混凝土应用越来越多,防止大体积混凝土开裂成为设计、施工中的重大技术难题。

 

 

  混凝土的硬化过程,是水泥发生水化作用的过程。水泥水化伴随发热的化学反应,水化热会使混凝土温度升高,由水化热引起的绝热温升可达三四十摄氏度。混凝土是不良导体,导热系数很小。大体积混凝土内部温度升高,散热很慢,内外温差和温度梯度过大,引起胀缩不均,产生温度应力。当温度应力超过混凝土的抗裂能力时,混凝土将产生裂缝。混凝土浇筑初期,外界温度骤降,也将产生表面裂缝。刚性地基上的混凝土,在降温过程中,由于基础的约束,也会产生拉应力,导致开裂。

 

 

  为防止大体积混凝土产生温度裂缝,需要研究采取温度控制措施。一方面要提高混凝土的抗裂能力,另一方面要减小温度应力。提高抗裂能力,主要是提高混凝土的极限拉伸值,相应提高其抗压和抗拉强度,同时要提高施工质量和均匀性。减少混凝土坝温度应力,通常以温度差值作为控制标准。中国水电工程顾问集团在水利水电工程建设中进行了一系列的理论研究和技术实践,创造性地提出了大体积混凝土温控防裂成套技术并成功应用于水利水电工程建设。

 

 

  温度控制和防裂措施包括减少混凝土发热量、降低浇筑温度、加强浇筑块散热和表面保护等方面采取措施,控制温差。

 

 

  (1)减少混凝土发热量。在满足设计要求的情况下,尽量减少水泥水化热,诸如采用水化热低的水泥、减少水泥用量、加入粉煤灰和高效减水剂等。

 

 

  (2)降低混凝土浇筑温度。主要措施包括利用气温较低的季节或时段浇筑混凝土、用冷水或加冰屑拌和混凝土、降低骨料温度,必要时再采取预冷粗骨料的措施、隔热降温防止热量倒灌使混凝土温度回升。

 

 

  (3)加强浇筑块的自然散热。合理分块分层浇筑、采用低块浇筑利用表面自然散热,并合理选择间歇时间、设置宽缝增加散热面或在浇筑块内预埋冷却水管进行通水冷却。

 

 

  (4)重视表面保护。在气温骤降频繁的季节,对基础混凝土及其他重要部位新浇筑的混凝土,进行顶面、侧面的表面保护,或推迟拆模时间或在模板内衬保温材料等办法,有条件时也可考虑采用预制混凝土模板。

 

 

  (5)采用微膨胀混凝土技术,这是利用氧化镁在水泥水化过程中的变形特性,使混凝土产生延迟性微膨胀体积变形,在特定约束条件下,产生预压应力,补偿大体积混凝土降温收缩的拉应力,防止产生裂缝的技术。

 

 

  2)、适用领域范围及合作方式

 

 

  目前,大体积混凝土温控防裂技术已应用于全国近50项大中型水电水利工程中,尤其在混凝土拱坝、重力坝、发电厂房基础、压力钢管外围回填混凝土、泄洪闸基础、导流洞封堵体等部位的大体积混凝土中被广泛应用。

 

 

  除水利水电工程外,还可应用于大体积混凝土桥梁、市政设施基础和转运码头、沿海或沿江地区的大体积混凝土船坞、高速铁路预制箱梁、高层楼房基础承台等建筑、公路、铁路、桥梁、港口行业。

 

 

  本技术可提供大体积混凝土温度场、温度应力及温控防裂设计、计算分析、技术咨询等服务,也可以合作的方式进行此项技术的拓展研究与开发。

 

 

  4、地下工程技术

 

 

  1)、主要技术内容

 

 

  “21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”。地下工程以其占地少、环境破坏小、施工干扰小等优势,已广泛应用于水利水电工程。水利水电工程地下洞室普遍具有地质条件复杂、单体洞室规模大,多种功能洞室组合的特点,构成了断面尺寸大、交叉洞口多、围岩挖空率高的大型洞室群。

 

 

  我国水利水电工程中,已经建设大量水工隧洞和地下电站。据统计,现有大中型地下电站55座。龙滩水电站地下引水发电系统洞室群,共计119条洞室,主厂房尺寸为388.5m×28.5m×76.4m;溪洛渡水电站为2座439.74m×28.4m×75.6 m的地下厂房,属当今世界上最大规模的地下洞室。我国水电工程地洞室最大跨度已达33.4m,最大高度已达88.5m;锦屏二级水电站有4条深埋长引水隧洞,每条长约17km,最大开挖直径13.8m,最大埋深达2525m,最大地应力45 MPa,实测地下水压力10.5MPa。

 

 

  地下工程设计理论也自最初采用普氏和太沙基散体理论发展到目前充分发挥围岩自承载能力、适时支护的“新奥法”理论和弹塑性理论,可进行全过程围岩变形、应力分析和施工仿真分析;永久支护型式从采用钢筋混凝土衬砌或钢筋混凝土拱肋等刚性支护到普遍采用锚喷柔性支护;施工方法也从以手风钻开挖爆破、人工出渣为主,发展至“平面多工序、立体多层次”的机械化施工为主。长隧洞全断面开挖月进尺达到373.5m,大型洞室群石方洞挖高峰月强度达12.0万m3、高峰年强度达125万m3。

 

 

  目前,我国水电工程建设已系统解决了复杂地质条件下巨型地下洞室群的勘测、围岩稳定控制和渗流控制等关键技术问题,形成了勘测、设计和施工的成套技术,地下洞室群的建设规模、建设速度和对地质条件的适应性等方面均有重大突破,地下工程技术已居国际领先水平;已取得了重大的社会、经济和环境效益,具有广泛的推广应用前景。

 

 

  2)、适应领域范围及合作方式

 

 

  地下工程技术可应用于地下水封洞库工程,公路、铁路隧洞和地下空间利用市政工程等。中南勘测设计研究院应用多年积累的复杂地质条件下洞室围岩稳定、地下水渗流控制等方面的研究成果和设计经验,承担了国家大型石油储备库的设计和建设监理任务,如黄岛(石油储量300万m3)、湛江(石油储量500万m3)和惠州(石油储量500万m3)等,目前山东黄岛地下洞库工程已开工建设。

 

 

  合作方式为委托勘测设计或联合攻关,并可采用总承包模式。

 

 

  5、岩溶防渗工程技术

 

 

  1)、技术内容

 

 

  岩溶是可溶岩地区最常见也是最复杂的工程地质问题,是工程安全、进度和投资的主要影响因素。有时,单个溶洞的处理工期长达半年以上。

 

 

  根据工程区岩溶与水文网演化过程、地下水活动特点、地形地貌及岩性、构造特征进行系统分析,找出岩溶发育规律,确定岩溶发育的边界和大型岩溶管道的空间展布和规模,评价对工程的影响,进行控制性处理,是岩溶工程的关键技术。

 

 

  溶洞的空间发育和工程性状非常复杂,需要依靠岩溶地质学的理论,运用声波技术、声波CT、电磁波CT、地质雷达、地电测量等先进物探技术,辅以钻探等常规方法进行勘测,才能对岩溶管道的分布进行精确测绘。

 

 

  中国水电顾问集团贵阳院拥有的岩溶防渗工程技术集成了岩溶地区工程勘察、物探、工程地质评价及岩溶处理方案设计、施工等技术,确立了“突出重点,分区设计”原则和“灌、堵、排”相结合及“减、缓、免”等处理方法,开发了适用于高水头、大流量、高流速情况下的膜袋堵漏技术,具有勘测、设计、施工一体化的技术优势。

 

 

  代表性工程:猫跳河梯级水电站水库防渗处理、东风水电站和索风营水电站水库岩溶缺口防渗处理,天生桥二级水电站引水隧洞岩溶涌水和大型溶洞洞穴处理,思林水电站地下厂房涌水处理,贵阳龙洞堡机场跑道岩溶处理等。

 

 

  2)、适应领域范围及合作方式

 

 

  岩溶防渗工程技术,在水利水电工程、抽水蓄能电站工程的水库防渗与地下洞室岩溶处理等工程中得到广泛应用,也适用于岩溶地区工业与民用建筑、公园人工湖泊等的勘察及防渗处理。

 

 

  中国水电顾问集团贵阳院拥有岩溶工程问题研究及勘测、设计、施工一体化技术优势,能够提供全方位专业技术服务。合作方式为独立委托或联合攻关,也可采用总承包模式

 

 

  6、深厚覆盖层勘探技术

 

 

  1)、主要技术内容

 

 

  深厚覆盖层勘探技术包括钻探技术及物探技术。其中,钻探技术包含孔内爆破常规跟管技术、深厚覆盖层金刚石钻进与取样技术、架空层钻进取芯技术、超深复杂覆盖层钻进取芯技术等。深厚覆盖层物探技术包括浅层地震勘探、高密度电法、可控源音频大地电磁测深等综合物探方法。

 

 

  水电深厚覆盖层勘探技术主要针对河床砂卵砾石层深厚覆盖层,其层次结构复杂,结构松散,常见于西南地区的四川、西藏,尤其是大渡河、岷江上游及雅鲁藏布江区域,最深可达400m以上。

 

 

  集团公司陆续开展了孔内爆破技术研究,深厚砂卵石层金刚石钻进与取样技术的研究、以及空气潜孔锤跟管取芯技术的研究等多项研究,目前已形成了完整的成套技术体系,其研究成果已列入《水电水利工程钻探规程》(DL/5013-2005),《深厚砂卵石层钻进与取样技术》、《空气潜孔锤同步跟管取芯钻进技术》、《SM植物胶冲洗液》等均已获得国家部、省级科技进步奖并取得相应专利。

 

 

  该项技术已成功应用于冶勒心墙坝(坝高125.5m,坝基覆盖层厚度大于420m)、瀑布沟电站(坝高186m,坝基覆盖层厚度约78m),狮子坪水电站(坝高136m,坝基覆盖层厚度约100m)、长河坝电站(坝高240m,坝基覆盖层厚度约79m)等。该项技术的成功实施,为水电站的建设提供了准确的坝基覆盖层(断层破碎带)结构成分、物理力学特性,进而为确定大坝坝体设计和基础处理方案奠定坚实的基础。

 

 

  2)、适用领域范围及合作方式

 

 

  深厚覆盖层钻探新技术对西部众多的大型水电站,尤其是高土石坝的勘测设计工作作出了重要贡献,并取得明显的社会经济效益。自八十年代以来深厚覆盖层钻探新技术广泛在国内各系统推广应用,例如新疆布隆、阿尔塔什等电站,广西百色等水电工程、地矿冶金地勘系统的有色金属矿及汶川地震科学钻探等工程中,还应用于涉外工程,伊朗某水电站坝址工程地质勘探,在这里新工艺技术解决了此前法国公司遗留下来的疑难地质问题,获得了国内外专家的一致好评。

 

 

  合作方式为独立委托或联合攻关,也可采用总承包模式

 

 

  7、高边坡工程技术

 

 

  1)、主要技术内容

 

 

  作为水电工程勘察设计的国家级队,中国水电工程顾问集团公司在承担和完成众多世界级水电工程项目的同时,面对日趋复杂的工程高边坡挑战,深入开展勘察设计、科学研究和技术创新,研发了针对性与适应性强的综合治理方案,扭转了长期以来对土质类边坡支挡、岩质类边坡锚固的单一化治理状况,形成了注重实效、技术经济和环境保护并重的高边坡工程设计治理特色与成套技术体系。

 

 

  (1)完善的技术标准: 安全等级与控制标准研究先行,科学合理定位边坡重要程度,制定俩《水电工程边坡设计规范》、《预应力锚固设计规范》等技术标准,编著出版了《复杂高边坡整治理论与工程实践》等著作。

 

 

  (2)先进的勘察技术: 拥有GPS、RS、GIS等新型测绘技术,地震浅层反射、全孔壁数字成像、图像解译、时频分析等边坡勘察及试验、检测分析技术,为边坡分析及治理提供基础资料。

 

 

  (3)战略控制技术: 工程实践经验丰富的优秀工程师团队,强调边坡开挖及治理的规划控制作用,综合权衡边坡静态的空间关系及动态的治理施工时空关系,注重优先解除坡外危险源威胁,实现整体协调。

 

 

  (4)前沿分析技术: 高度重视边坡潜在失稳机制研究并与数值模型匹配,计算手段适应和涵盖推移、牵引、倾倒、崩塌、变形及混合失稳模式,具备开展工程仿真、滑坡运动及可靠度分析等前沿计算能力。

 

 

  (5)强大全面的工程措施库: 包络排水、减载、反压、锚固、支挡等完整体系,涉及各类挡墙、抗滑桩,覆盖各型锚杆、预应力锚索以及挡锚复合及柔性防护系统等。充分适应各类土质、岩质边坡和泥石流等地质灾害治理需要,对特殊地段有注浆控制等应对技术,注重环境保护与景观协调。

 

 

  (6)信息化动态治理技术:以先进和有效的监测技术作保障,提倡信息化动态治理理念并贯彻始终,使边坡治理更具针对性、及时性、经济性。

 

 

  2)、适用领域范围及合作模式

 

 

  中国水电工程顾问集团公司在长期工程实践中掌握了全国各地区的基本地质特征,积累了丰富的高边坡治理经验,形成具有鲜明特色的边坡设计标准体系以及先进勘察、分析、研究和治理技术,有关研究成果在龙滩、小湾、锦屏等500m以上复杂高边坡治理设计中成功实践和应用,取得巨大经济和社会效益,并被鉴定为国际先进、国内领先水平。成功经验多次在国际滑坡及边坡工程会议上进行交流,对类似的我国公路、铁路、港口、矿山、建筑等行业边坡具有现实的参考和借鉴意义。

 

 

  衷心期待与各行各业开展和建立战略合作关系,共同促进我国高边坡工程技术的进一步发展和提升。

 

 

  三、联系人及联系方式

 

 

  联系人:张喜华 E-MAIL:[email protected]

 

 

  联系地址:北京市西城区六铺炕北小街2号

 

 

  联系电话:010-51973198, 13601333962。

 

 

  

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