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三峡工程中几种常见特种工程施工的技术经济分析

一、前言
水利水电工程中常见的问题混凝土容易出现裂缝，混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。 我们常常会对危害结构的裂缝进行处理， 裂缝处理的措施有表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。这些施工方法中我们在三峡很多重要部位的裂缝处理中都会应用到化学灌浆的修补方法，我们研究这些裂缝处理的施工技术和经济参数，以便日后工作中参照。
三峡电站从1994年正式开工建设，到今年底，基本完成大部分的施工任务，后期的地下电站和升船机改造项目施工中面临的文明施工和环保施工问题前所未有，很多部位不再允容许爆破施工，而施工中必须要进行的施工任务不能再用常规的施工方法进行。我们在左岸的升船机的施工过程中就用到了静态爆破拆除的施工工艺，在右岸地下电站的管线槽施工过程中更是用到了劈裂机，无损切割组合液压破碎锤的综合施工方法，我们研究这些施工的施工技术和经济参数，对我们广大水电站的同类工程项目的施工提供参考。

第一节 裂缝化学灌浆处理的施工技术和经济分析

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。

1.裂缝产生的原因
混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。
2. 凝土工程中常见裂缝的原因
2.1干缩裂缝及预防
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。 干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05~0.2mm之间 。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

2.2 塑性收缩裂缝及预防
     塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3ｍ，宽1~5mm。

2.3. 沉陷裂缝及预防
     沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致 。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展。

2.4. 温度裂缝及预防 
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。 由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，
较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。
 2. 5 化学反应引起的裂缝及预防
     碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。
     3. 裂缝处理方法的技术经济分析
混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。其中化学灌浆处理能极大的提高裂缝砼的整体性能指标而被设计广泛采用。
 3.1 灌浆法的工艺
     灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
通常的灌浆施工工艺流程如下：

表面处理
裂 缝 描 述
冲 洗
冲洗、埋嘴
剔 槽

压风检查
注浆嘴清除
化学灌浆
灌浆质量检查
嵌 缝

缝表面处理

贴嘴或打孔埋嘴

封 缝

3.1 灌浆法的工艺技术和经济分析
化学灌浆处理从某种程度上面来讲，是比较彻底的处理了裂缝的给砼结构带来的危害和威胁，但是，我们要从技术上注意以下几个方面的问题：
1）砼的裂缝处理前一定要弄清裂缝的性状，对于活动裂缝不建议灌浆，对于0.1mm或0.2mm以下的裂缝也不需灌浆，确定要进行灌浆处理后，也要针对不同的性状裂缝选用不同性能的浆材，在做全面的裂缝化学灌浆施工前最好做灌浆比对试验，通过比对试验来确定最好的施工工艺、浆材及施工队伍。选用成熟的材料和熟练专业的施工队伍进行施工能够确保施工的工程质量和耐久性能。
2）化学灌浆的浆和材料具有一定的毒性，施工对人员和环境有一定的危
险，要确保专业的施工队伍进行施工，在施工前上报详细的安全文明施工的措施方案。针对特别的施工环境做好各种预案。
3）各种施工方法和工艺有其针对性，不能所有的部位和裂缝都采用一样的施工机具和工艺。一定要按照裂缝的部位和环境和结构重要性采用不同的工艺和机具甚至材料。
市场上的化学灌浆的价格高低不一，施工质量千差万别。我们要选择合适的施工队伍比价格更重要，因为，施工质量不好的化学灌浆不但不能达到裂缝修补补强的效果，反而对结构有损害，比如不合适的灌浆压力会损害砼结构，不合适的浆材不能达到设计的补强和限制裂缝发展的目的，使结构的裂缝继续扩大，内部钢筋损害或结构缺陷失去良好的补救机会而危害结构的安全。我们研究三峡市场的化学灌浆，近年来市场上环氧系列的浆材综合报价每公斤都在50元以上，水性聚氨脂系列浆液材料综合报价每公斤都在40元以上，油性聚氨脂系列浆液材料综合报价每公斤都在60元以上.1438环氧胶泥材料综合报价每公斤都在70元以上，报价太低的材料在各项技术指标上或使用效果上肯定会有猫腻。在三峡的化学灌浆施工中我们相关的重点我们通过灌浆试验确定合适的材料和队伍，使昂贵的化学灌浆的浆材发挥最大的作用和应有的作用才是我们最大的节约。也是最经济的施工管理思路。今年三峡开发总公司对我公司的化学灌浆的审批结算单价都在1000元每延米以上，就充分说明化学灌浆重质不重价的思路。

第二节 静态爆破拆除 无损切割拆除 劈裂机拆除施工的技术和经济分析

在三峡后期工程的施工过程中（如在船闸升船机的施工过程中），三峡开发总公司我们的文明施工要求特别高，部分部位石方开挖不允许放炮，我们较大规模的引进了静态爆破拆除 无损切割拆除 劈裂机拆除等特种施工技术，圆满完成了施工任务。在施工过程中总结了一些特种工程施工的技术要点和经济参数。
静态爆破拆除
这种施工技术已经在全国广泛应用，他是应用静态爆破剂进行石方开挖和
砼结构拆除的一种施工工艺，他在有凌空面的临近部位钻孔，在空内灌入静态爆破剂，利用爆破剂的膨胀力将结构破坏的一种工法。她的工艺成熟，操作相对安全，成本相对较低（施工综合价在400元每方左右）。但是他要求钻较多较密集的膨胀孔，她要求有临空面，最好有两个以上的临空面。
劈裂机拆除
这是近年来才应用的施工方法，他是采用较为先进的劈裂机进行石方开挖和砼结构拆除的一种施工工艺，劈裂机采用液压装置，劈裂头插入事先钻好的劈裂孔内，开动机器后劈裂头张开，将石头劈开再用其他方法将石方挖除即可完成拆除。这种施工方法与静态爆破相比最大的好处就是施工速度快，减少了钻孔的数量，除电费外不需要其他特别的消耗，成本相对较低。她致命的缺点是设备价格高且比较娇贵，容易损坏。而且施工中需要钻孔也需要两个以上的凌空面。
液压破碎锤拆除
就是市场上普遍使用的 “啄木鸟”，破碎锤完全没有以上的缺点，但是她对完整的石头和有钢筋的砼的破碎速度明显下降，由于破碎锤的驱动一般是反铲，消耗大量的柴油，施工成本高。
无损切割拆除
近年来，我们引进了金刚石无损切割技术，她是利用金刚石盘踞或链锯对待拆除的石头或砼结构物进行手术刀方式的切割拆除。他与前几种施工方法比明显的好处是噪音低，污染少，施工方便精确，惟一金刚石盘踞或链锯耗材的成本比较高，按照切割面计算的每平米的市场报价高达1000元以上，我们在施工中采用该技术进行凌空面的切割，为静态爆破剂和劈裂机提供临空面，液压破碎锤再进行二次破碎的综合施工方法，充分发挥了各种施工方法的优点又有效降低了施工成本。为企业获得利润 ，施工进度和效果得到业主的肯定。
三、结 论

在施工过程中不断摸索新的施工工艺，对新工艺进行研究和探讨是工程管理的一个重要部分，是提高施工企业市场竞争力的重要保证，也是我们企业开拓创新精神的重要体现，我希望以上对一些特种工程施工工艺的研究和探讨能对同仁提供参考。成文过程中得到各方面的帮助和资料，再次一并致谢。