三峽工程建設(shè)中若干混凝土重大技術(shù)問題的突破

　　三峽水利樞紐是開發(fā)和治理長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程，具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等巨大綜合效益，建成后將對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。樞紐正常水位175m，總庫(kù)容393億m3。樞紐主要由大壩、水電站廠房、通航建筑物三大部分組成。大壩為混凝土重力壩，大壩軸線全長(zhǎng)2309.5m，最大壩高181m。泄洪壩段居河床中部，兩側(cè)為廠房壩段和非溢流壩段。電站為壩后式廠房，左、右岸廠房分別安裝14臺(tái)和12臺(tái)單機(jī)容量為700MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量18200MW，右岸予留后期擴(kuò)機(jī)的6臺(tái)機(jī)組。通航建筑物位于左岸，永久通航建筑物為雙線五級(jí)連續(xù)梯級(jí)船閘及單線一級(jí)垂直升船機(jī)。施工期另設(shè)單線一級(jí)臨時(shí)船閘，配合導(dǎo)流明渠滿足施工期通航要求。

　　工程建設(shè)采用 一級(jí)開發(fā)，一次建成，分期蓄水，連續(xù)移民 的建設(shè)方案，總工期為17年，分三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段1993年至1997年，以實(shí)現(xiàn)大江截流為標(biāo)志；第二階段1998年至2003年，以實(shí)現(xiàn)水庫(kù)初期蓄水、首批機(jī)組發(fā)電、船閘通航為標(biāo)志；第三階段2004年至2009年，實(shí)現(xiàn)全部機(jī)組發(fā)電、工程竣工。

　　三峽工程主體建筑物主要工程量為：土石方開挖1.3億m3；土石方澆筑3200萬(wàn)m3；混凝土澆筑2800萬(wàn)m3；金屬結(jié)構(gòu)安裝26萬(wàn)t。工程靜態(tài)總投資900.9億元（1993年5月中國(guó)物價(jià)水平），其中樞紐工程500.9億元，移民工程400億元。截止2002年3月底，已完成土石方開挖1.24億m3；土石方澆筑2970萬(wàn)m3；金屬結(jié)構(gòu)安裝10萬(wàn)t。完成投資758億元，其中樞紐工程360億元，移民工程302億元，支付銀行利息94億元。

　　三峽工程自1993年開工至今，已經(jīng)歷了十個(gè)年頭。在黨中央、國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，在全國(guó)人民和各方大力支持下，三峽總公司組織全體三峽建設(shè)者共同努力，工程進(jìn)展順利，工程進(jìn)度符合總進(jìn)度計(jì)劃要求，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，工程投資控制在概算范圍之內(nèi)，并在技術(shù)上取得一系列重大突破，創(chuàng)造了水電建設(shè)上一批新的世界記錄。

　　下面就三峽工程建設(shè)中若干重大技術(shù)問題的突破作扼要介紹。

　　1. 大江截流和混凝土防滲墻施工技術(shù)
　　二期圍堰施工，是影響三峽工程施工成敗的關(guān)鍵性項(xiàng)目之一。大江截流和混凝土防滲墻施工是二期圍堰的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。

　　1.1 大江截流
　　三峽大江截流具有截流水深和流量大、截流施工強(qiáng)度高和工期緊、截流進(jìn)程中有通航要求、以及戧堤基礎(chǔ)覆蓋層深厚的難點(diǎn)。

　　三峽壩址位于葛洲壩樞紐水庫(kù)回水區(qū)，截流時(shí)河床最大水深約60m,截流水深居世界首位。如何防止戧堤進(jìn)占時(shí)堤頭坍塌和保證堤頭穩(wěn)定，成為截流實(shí)施過程中的關(guān)鍵問題。為此開展了大量水力學(xué)模型試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和機(jī)理分析研究。試驗(yàn)和分析表明當(dāng)水深減少到20m左右時(shí)，可以有效防止堤頭坍塌，保證堤頭的安全穩(wěn)定。最終確定采用預(yù)平拋墊底、上游單戧立堵，雙向進(jìn)占，下游尾隨進(jìn)占的方案。

　　三峽大江截流設(shè)計(jì)流量14000m3/s，為了做到萬(wàn)無一失，按截流流量19400 m3/s進(jìn)行備料及截流準(zhǔn)備。同時(shí)采用高科技手段為合理安排截流施工進(jìn)度、選擇截流時(shí)機(jī)、截流過程中戧堤口門的水文要素、以及導(dǎo)流明渠沖淤變化等情況提供技術(shù)支持。成功開發(fā)了無人立尺觀測(cè)技術(shù)，解決了龍口水位觀測(cè)的難題；采用無人測(cè)船技術(shù)，配置新型的 哨兵型 聲學(xué)多普勒流速剖面儀和研制的微機(jī)測(cè)流系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)連續(xù)搜索監(jiān)測(cè)口門區(qū)的流速變化和水舌位置；實(shí)施水情動(dòng)態(tài)跟蹤滾動(dòng)預(yù)報(bào)；此外在大江截流整體水工模型上開展跟蹤預(yù)報(bào)試驗(yàn)，模擬動(dòng)態(tài)變化的邊界條件，跟蹤現(xiàn)場(chǎng)施工，預(yù)報(bào)并分析截流過程中可能產(chǎn)生的影響；同時(shí)采用大江截流三維計(jì)算機(jī)仿真模型，演示截流進(jìn)展動(dòng)態(tài)，供現(xiàn)場(chǎng)總指揮部決策。

　　1996年汛后，截流戧堤開始預(yù)進(jìn)占，至1997年汛前，形成上游460m寬的口門，下游口門寬480m,并安全度汛。1997年9月中，隨著長(zhǎng)江流量的遞減，截流戧堤繼續(xù)預(yù)進(jìn)占，于10月23日形成了130m寬的龍口，10月26日開始龍口進(jìn)占，至27日、龍口束窄至40m。11月8日9時(shí)，開始龍口合龍，下午3時(shí)30分，大江截流合龍勝利完成。創(chuàng)造了截流流量8480～11600 m3/s,截流水深60m,上下游戧堤進(jìn)占24h拋投強(qiáng)度19.4萬(wàn)m3的世界記錄。

　　大江截流設(shè)計(jì)及施工技術(shù)研究與工程實(shí)踐榮獲1999年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
　　今年11月下半月將實(shí)施導(dǎo)流明渠截流，其難度更大，設(shè)計(jì)截流流量為10300m3/s，截流落差達(dá)4m左右，是大江截流的6倍。

　　1.2 混凝土防滲墻施工技術(shù)

　　三峽工程二期圍堰擔(dān)負(fù)著第二階段施工期間，保障大江基坑常年施工的任務(wù)。

　　二期圍堰的技術(shù)難點(diǎn)是：最大堰高82.5 m,土石方總填筑量1220萬(wàn)m3，防滲體總面積20萬(wàn)m2，其中混凝土防滲墻近10萬(wàn)m2，圍堰規(guī)模名列世界前茅；堰址水深達(dá)60m,約2/3的堰高在水下施工，難度很大；堰址地質(zhì)情況復(fù)雜，覆蓋層中有塊球狀孤石，表面有粉細(xì)沙層，地形起伏大，有深槽和陡坡，不利防滲墻的施工；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用風(fēng)化砂作主要填料，水下拋填時(shí)結(jié)構(gòu)松散，難以密實(shí)，物理力學(xué)指標(biāo)差，圍堰變形大； 必須在一個(gè)枯水期內(nèi)完成，施工強(qiáng)度高，月填筑強(qiáng)度超過300萬(wàn)m3，月成墻強(qiáng)度達(dá)1.3萬(wàn)m2。

　　二期圍堰的最大難點(diǎn)是混凝土防滲墻施工。為此，針對(duì)不同地層特征，研究采用了不同的成槽機(jī)具和方法，主要的方法有：銑削成槽法。采用液壓雙輪銑槽機(jī)，對(duì)堰體、覆蓋層和全強(qiáng)風(fēng)化層銑削成槽，速度快、效率高。

　　銑、砸、爆、結(jié)合成槽法。在銑削成槽中，遇大塊石、塊球體和硬巖時(shí)，即用全液壓鉆孔內(nèi)爆破或輔以槽內(nèi)緊密聚能爆破，對(duì)塊球體密集帶則經(jīng)鉆孔預(yù)爆后再以重錘沖砸，擊碎后再用液壓銑清孔，有效地解決大塊石問題。

　　兩鉆一抓（銑）成槽法。先用沖擊反循環(huán)鉆機(jī)鉆主孔，終孔后用抓斗副孔（或用液壓銑銑副孔）該法造孔精度高、效果好。遇塊球體和硬巖時(shí)，仍用沖擊鉆砸碎成槽。

　　在施工中還遇到許多難題，如平拋墊底層、一期圍堰坡腳及預(yù)進(jìn)占裹頭段石碴架空嚴(yán)重，危及槽孔及施工設(shè)備安全。為此采用投入堵漏料后用鉆頭沖打擊實(shí)，分層施工完成，并用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿固壁，防止坍塌?；蚋鶕?jù)先導(dǎo)孔資料，掌握嚴(yán)重架空部位，采用布設(shè)灌漿孔自下而上分段預(yù)灌濃漿來解決。

　　成槽施工中，在槽內(nèi)掉入鉆具或其它鐵件難以避免，以往的處理法很復(fù)雜、低效，為此研究了深水電磁鐵打撈技術(shù)。

　　上述各種成槽技術(shù)的應(yīng)用，使成槽速度成倍提高，如下游防滲墻的成墻速度達(dá)到6600 m2/月，保證了二期圍堰近10萬(wàn)m2的防滲體得以按期高質(zhì)量地完成。

　　以往混凝土防滲墻多采用硬性混凝土，適應(yīng)變形的能力差，容易引起過高應(yīng)力而折斷。二期圍堰堰高變形量大，經(jīng)長(zhǎng)期研究試驗(yàn)，確定采用塑性混凝土為墻體材料，其技術(shù)參數(shù)為：抗壓強(qiáng)度不低于5Mpa，抗折強(qiáng)度不低于1.5 Mpa,初始切線模量700～1000 Mpa,滲透系數(shù)不大于10-7cm/s,破壞滲透比降不小于80。運(yùn)行表明塑性混凝土材料防滲墻具有很強(qiáng)的適應(yīng)變形能力，為確保防滲墻的安全運(yùn)行提供了重要的技術(shù)保障。

　　1998年6月22日，二期圍堰達(dá)臨時(shí)度汛高程，防滲墻單墻封閉，6月25日基坑開始限制性抽水。8月6日上游圍堰第二道防滲墻完工，9月12日基坑按計(jì)劃抽干。7月初至9月初，長(zhǎng)江連續(xù)出現(xiàn)了8次洪峰，圍堰運(yùn)行正常。截至2000年底，原型觀測(cè)資料表明，防滲墻最大壓應(yīng)力2.73Mpa，最大拉應(yīng)力0.045 Mpa,均在墻體材料允許范圍內(nèi)。最大滲水量約90L/s,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值600 L/s。上游圍堰第一道防滲墻最大變位達(dá)591.40mm,防滲墻雖位移較大，墻體變形仍是平滑曲線，無明顯錯(cuò)位。幾年來運(yùn)行表明防滲墻固如金湯，達(dá)到了一流質(zhì)量。

　　2002年5月1日上游圍堰將破堰進(jìn)水，勝利地完成了它的歷史使命

　　2. 大壩混凝土快速施工新技術(shù)

　　三峽工程混凝土總量高達(dá)2800萬(wàn)m3，質(zhì)量要求高，施工難度大。因此必須采用成套先進(jìn)的混凝土快速施工新技術(shù)，才能保證工程的質(zhì)量和工期。

　　大壩施工的難點(diǎn)是：泄洪壩段設(shè)有溢流表孔、深孔和導(dǎo)流底孔三層孔口；廠房壩段布置有電站進(jìn)水口和排砂孔口，且有內(nèi)徑為12.4m的鋼襯鋼管混凝土壓力管道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；三峽壩區(qū)氣候驟降頻繁，夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)混凝土溫控有特殊要求；混凝土澆筑與金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)組埋件安裝、以及與固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、接縫灌漿并行作業(yè)的相互干擾。

　　2.1以塔帶機(jī)連續(xù)澆筑混凝土為主的綜合施工技術(shù)

　　為保證三峽大壩的高強(qiáng)度施工，多年來，對(duì)施工方案和主要施工設(shè)備進(jìn)行了反復(fù)的科學(xué)論證。選定了以塔帶機(jī)為主，輔以高架門、塔機(jī)和纜機(jī)的綜合施工方案。配置五大混凝土拌和系統(tǒng)，設(shè)計(jì)拌和能力為2500m3/h。為實(shí)現(xiàn)砂石料的優(yōu)質(zhì)特高強(qiáng)度生產(chǎn)和供應(yīng)，采用了國(guó)際先進(jìn)的成套生產(chǎn)加工設(shè)備，充分利用基坑開挖料等有效措施，使用了巴馬克9000與拌磨機(jī)聯(lián)合制砂新工藝。2000年創(chuàng)造了混凝土澆筑強(qiáng)度年548萬(wàn)m3,月55.35萬(wàn)m3,日2.2萬(wàn)m3的世界最高紀(jì)錄，1999年～2001年連續(xù)三年混凝土澆筑總量高達(dá)1409萬(wàn)m3。

　　塔帶機(jī)具有連續(xù)澆筑、生產(chǎn)率高、可實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑工廠化生產(chǎn)的特點(diǎn)。三峽廠壩部位布置6臺(tái)塔帶機(jī)，單臺(tái)平均生產(chǎn)率為100 m3/h左右，高峰可達(dá)200 m3/h，單臺(tái)平均澆筑月強(qiáng)度3～4萬(wàn)m3/月，高峰可達(dá)5萬(wàn)m3/月。并創(chuàng)造了塔帶機(jī)澆筑4級(jí)配和一個(gè)倉(cāng)號(hào)多品種混凝土的先例。

　　2.2 建立一整套快速施工工藝和管理體系

　　結(jié)合三峽工程的實(shí)踐，建立了一整套保證質(zhì)量的混凝土快速施工工藝和現(xiàn)代化施工管理體系，全面推行倉(cāng)面工藝設(shè)計(jì)，制定了一整套嚴(yán)密的施工工藝。開發(fā)研制了混凝土生產(chǎn)運(yùn)送澆筑計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了混凝土施工全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化調(diào)度。針對(duì)混凝土澆筑的復(fù)雜狀況，對(duì)施工方案和施工計(jì)劃進(jìn)行科學(xué)的選擇和安排，突破了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷模式，成功的開發(fā)了混凝土澆筑施工計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，提高了混凝土施工效率。

　　2.3 混凝土原材料及配合比優(yōu)化

　　為滿足三峽混凝土耐久性的特殊要求，經(jīng)大量試驗(yàn)選用非堿活性花崗巖人工骨料，并嚴(yán)格限制水泥熟料中堿含量小于0.5%，要求混凝土中總堿量≤2.5 kg/m3；在混凝土中摻用Ⅰ級(jí)粉煤灰。由于Ⅰ級(jí)粉煤灰微珠含量高，可作為一種功能材料，大大改善混凝土的和易性，減少用水量，并可抑制堿活性反應(yīng)，節(jié)省水泥用量，減少混凝土溫度裂縫和干縮；選用品質(zhì)優(yōu)良的高效減水劑，通過與Ⅰ級(jí)粉煤灰聯(lián)合摻用，使花崗巖人工骨料配制的四級(jí)配混凝土用水量由110 kg/m3減少85 kg/m3左右；采用縮小水膠比增加粉煤灰摻量的技術(shù)路線，從而更有效提高混凝土的耐久性；采用有補(bǔ)償收縮性能的525#中熱大壩水泥，以減少混凝土收縮變形，減少混凝土產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。

　　2.4 二次風(fēng)冷技術(shù)

　　三峽工程低溫混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)是世界上已建及在建工程中規(guī)模最大、溫控要求最嚴(yán)的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。要求夏季生產(chǎn)出機(jī)口溫度為7℃的低溫混凝土，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1720m3/h，設(shè)計(jì)夏季高峰月混凝土澆筑強(qiáng)度為44萬(wàn)m3/月。??  針對(duì)三峽工程的特殊性及混凝土預(yù)冷工藝的要求，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)研究后首次將二次風(fēng)冷骨料技術(shù)應(yīng)用于三峽工程。7℃低溫混凝土生產(chǎn)線的工藝流程為：利用地面二次篩分所設(shè)骨料調(diào)節(jié)倉(cāng)作冷卻倉(cāng)，進(jìn)行第一次風(fēng)冷粗骨料；利用拌和樓料倉(cāng)進(jìn)行第二次風(fēng)冷粗骨料；加片冰或低溫水拌和混凝土。

　　二次風(fēng)冷骨料技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)是地面骨料風(fēng)冷替代常規(guī)的水冷骨料工藝，與高效冷風(fēng)機(jī)及其相應(yīng)的送配風(fēng)裝置組成冷風(fēng)閉式循環(huán)系統(tǒng)用以連續(xù)冷卻骨料。

　　1999年～2001年三個(gè)夏季高溫的運(yùn)行，實(shí)測(cè)混凝土出機(jī)口溫度為1.6～12℃，平均溫度為6.8℃，＜7℃合格率在85%左右。

　　2.5 混凝土綜合溫控技術(shù)

　　三峽工程大壩柱狀塊尺寸大，基礎(chǔ)溫差標(biāo)準(zhǔn)高。加上壩區(qū)氣溫驟降頻繁，混凝土表面防裂難度大，溫控措施要求嚴(yán)格。為此，三峽工程在廣泛分析國(guó)內(nèi)外工程已采取單項(xiàng)或多項(xiàng)溫控措施現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，首次實(shí)施全過程、全方位、高標(biāo)準(zhǔn)、大容量的綜合溫控技術(shù)。采用了從選擇優(yōu)質(zhì)原材料、優(yōu)化混凝土配合比、控制混凝土出機(jī)口和澆筑溫度、通水冷卻、表面保溫和流水養(yǎng)護(hù)等一整套溫控措施。由于塔帶機(jī)混凝土運(yùn)輸過程中溫度回升率缺乏與之對(duì)應(yīng)的參照資料，必須尋求理論計(jì)算等方法，尤其是高溫季節(jié)塔帶機(jī)快速高強(qiáng)度澆筑壩體約束區(qū)混凝土，在國(guó)內(nèi)外為首次，沒有可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)計(jì)算分析方法確定混凝土運(yùn)輸過程中溫度回升率。對(duì)此，建立新的計(jì)算模型，解決了混凝土溫度回升計(jì)算的難題。

　　在深化對(duì)溫控的分析中，專門開發(fā)了 大壩溫控仿真反饋分析系統(tǒng) ，提出一整套先進(jìn)的計(jì)算方法，為三峽體型各異的63個(gè)壩段，200個(gè)壩塊，上萬(wàn)個(gè)澆筑倉(cāng)位在施工期與運(yùn)行期的溫度場(chǎng)與徐變應(yīng)力場(chǎng)的仿真、預(yù)報(bào)與反饋分析提供了手段。

　　三峽工程大壩砼快速施工新技術(shù)的研究及實(shí)踐成果，經(jīng)國(guó)家組織專家鑒定，綜合成果總體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　3. 永久船閘高邊坡施工技術(shù)

　　永久船閘橫貫樞紐左岸山體，上下游設(shè)引航道與長(zhǎng)江主河道相連，全長(zhǎng)6442m，其中主體建筑物段長(zhǎng)1607m，是高邊坡最集中的區(qū)域，最大邊坡高度達(dá)170m，邊坡高度連續(xù)超過120m的范圍，長(zhǎng)達(dá)約460m，土石方明挖為3715萬(wàn)m3，土石方洞挖98萬(wàn)m3。

　　兩線船閘中間留有54~57m的巖石中間隔墩。因此，在主體建筑物段形成雙陡槽式雙側(cè)邊坡。為充分利用巖石的高強(qiáng)度和節(jié)省工程造價(jià)，在陡槽部位開挖成直立邊坡，閘室的邊墻為錨固在直立邊坡上的混凝土薄襯砌，邊坡的巖體亦構(gòu)成船閘結(jié)構(gòu)的一部分。

　　和一般高邊坡相比，永久船閘高邊坡具有以下特點(diǎn)：
　　（1）它是在山體中深切出來的陡高邊坡，高度大、形態(tài)復(fù)雜、范圍廣、應(yīng)力釋放充分，呈現(xiàn)出明顯的卸荷和非均質(zhì)特征。

　?。?）對(duì)邊坡穩(wěn)定，尤其是變形特性有嚴(yán)格要求。長(zhǎng)江是我國(guó)的黃金水道，作為永久船閘的邊坡，不僅要確保邊坡整體和局部穩(wěn)定，而且對(duì)邊坡的流變必須嚴(yán)格控制，以滿足船閘人字門的正常運(yùn)行要求。

　?。?）施工難度大、干擾多、工期緊。船閘工程不僅地面施工強(qiáng)度高，窄、深且陡的閘室直立邊墻開挖困難，而且與大量地下隧洞與豎井開挖同步進(jìn)行，如何解決開挖爆破的相互影響，最大限度地減少巖體損傷和確保施工安全都是需要處理的難題。

　　針對(duì)永久船閘高邊坡的特殊性和重要性，采取了山體排水，地表水堵、截、排和預(yù)應(yīng)力錨索、高強(qiáng)錨桿、噴混凝土支護(hù)，施工中嚴(yán)格控制施工程序和整套控制爆破措施，以及加強(qiáng)原型監(jiān)測(cè)和反饋分析，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的綜合治理措施。

　　明挖至閘墻頂以下深槽開挖時(shí)預(yù)留側(cè)向保護(hù)層，先進(jìn)行閘槽中部先鋒槽梯段控制開挖，然后再進(jìn)行側(cè)向預(yù)留保護(hù)層和直立墻小梯段光面爆破成型開挖，嚴(yán)格控制單位耗藥量和單響藥量，盡量減少爆破對(duì)巖體的損傷。根據(jù)爆破震動(dòng)觀測(cè)和巖體鉆孔聲波測(cè)試結(jié)果，保留巖體表層松弛范圍為0.4～3.8m，一般在2.4m以下。

　　確定地下輸水隧洞和豎井開挖超前閘槽開挖施工順序，有利于閘槽直立墻邊坡穩(wěn)定。銷口支護(hù)、隨機(jī)支護(hù)及邊坡錨噴與開挖同梯段實(shí)施，隨開挖及時(shí)跟進(jìn)，且滿足爆破振動(dòng)影響要求。高強(qiáng)錨桿、錨索隨開挖適時(shí)跟進(jìn)。在實(shí)際施工中，由于種種原因高強(qiáng)錨桿和錨索均遲后支護(hù)，因而使一些本來可以穩(wěn)定的楔型體受到較大擾動(dòng)和損傷，甚至發(fā)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象，根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則均作了加固處理。永久船閘共施加1000～3000KN預(yù)應(yīng)力錨索4000多根，高強(qiáng)錨桿約10萬(wàn)根。永久船閘巖石開挖于1999年4月基本完成，開始進(jìn)入混凝土施工，計(jì)劃2003年6月通航。

　　通過原型監(jiān)測(cè)資料的綜合分析，自1999年4月開挖基本結(jié)束后，截止2002年2月，測(cè)得南北坡巖體向閘室中心線方向的最大位移分別為60.72mm和49.67mm；南北坡直立墻最大位移分別為40.56mm和33.23mm；中隔墩南、北側(cè)最大位移分別為21.76mm和30.94mm。均控制在設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)范圍之內(nèi)，邊坡變形已趨于穩(wěn)定。

　　4. 電站大型鋼襯鋼筋混凝土壓力管道和蝸殼外圍保溫保壓混凝土澆筑技術(shù)

　　4.1 鋼襯鋼筋混凝土壓力管道及墊層管

　　三峽電站引水管道內(nèi)徑為12.4m，具有壓力管道直徑大、HD值高等特點(diǎn)，經(jīng)綜合比選，選用鋼襯鋼筋混凝土聯(lián)合受力結(jié)構(gòu)。我國(guó)對(duì)該型式壓力管道設(shè)計(jì)和施工已有幾個(gè)實(shí)例，可是HD都沒有三峽大。三峽壓力管道在設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力下，外包混凝土按限裂設(shè)計(jì)，全部?jī)?nèi)水壓力由鋼襯、鋼筋共同承擔(dān)，總的安全系數(shù)大于2.2。鋼襯鋼筋各自單獨(dú)承擔(dān)全部?jī)?nèi)水壓力時(shí)，要求安全系數(shù)均大于1.0。該方案外包混凝土選用Ⅱ級(jí)鋼筋、需布設(shè)4～5層環(huán)筋，施工難度大，不利于保證混凝土澆筑質(zhì)量。經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，總的安全系數(shù)調(diào)整為2.0；鋼襯、鋼筋各自單獨(dú)承擔(dān)全部?jī)?nèi)水壓力時(shí)安全系數(shù)分別為1.2和0.8，選用Ⅲ級(jí)鋼筋調(diào)整為3層環(huán)筋，可節(jié)約鋼材10%左右，又有利施工。

　　由于壓力管道直徑特大，采用常規(guī)伸縮節(jié)難以滿足安全要求。研究采用墊層管取代伸縮節(jié)的方案，經(jīng)計(jì)算分析，左岸廠房1#～6#機(jī)組段廠壩間的相對(duì)位移和轉(zhuǎn)角較小，在任何季節(jié)合攏鋼管的應(yīng)力在允許應(yīng)力范圍內(nèi)，確定用墊層管取代伸縮節(jié)。為確保墊層管的安全，加厚墊層管四周墊層厚度，由3cm增加到5cm；墊層管底部設(shè)置排水，并埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器；墊層管外包鋼筋混凝土，鋼筋混凝土按全水頭設(shè)計(jì)；墊層管軸向長(zhǎng)度12m不設(shè)加筋環(huán)，其兩段鋼管設(shè)置止推環(huán)。7#～14#河床壩段的相對(duì)位移也在允許范圍之內(nèi)，鋼管應(yīng)力絕大部分在允許應(yīng)力范圍內(nèi)，僅局部超過允許應(yīng)力，若合理選擇合攏時(shí)間，也可以取消伸縮節(jié)?？紤]到安全因素，最后7#～14#機(jī)組廠壩連接段選用帶波紋管和外套常規(guī)伸縮節(jié)的聯(lián)合方案，該結(jié)構(gòu)型式新型，是國(guó)內(nèi)外尺寸最大的波紋管伸縮節(jié)。

　　目前1#～9#鋼襯鋼筋砼管道已基本施工完成。

　　4.2 蝸殼外圍保溫保壓混凝土澆筑技術(shù)

　　三峽水輪機(jī)蝸殼與外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式，先后研究了充水加壓、半包(上部鋪設(shè)墊層)和全包(全部鋪設(shè)墊層)三個(gè)方案。經(jīng)綜合分析，為更有利于水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和結(jié)構(gòu)安全，確定采用打壓方案。長(zhǎng)江委原廠房總體設(shè)計(jì)是按設(shè)置墊層方案考慮，廠房尺寸十分緊湊，加上三峽蝸殼打壓水頭高，鋼管及蝸殼尺寸大，因而悶頭很難在廠內(nèi)布置。鑒于對(duì)蝸殼焊縫質(zhì)量檢查已有可靠手段，為簡(jiǎn)化悶頭結(jié)構(gòu)和便于悶頭布置，同時(shí)又能保證蝸殼與外圍混凝土緊密結(jié)合，有利于抗振和保證機(jī)組安全運(yùn)行，取消1.5倍最高運(yùn)行水頭的打壓試驗(yàn)工序，僅采用保壓澆蝸殼外圍混凝土方案，悶頭布置在廠房?jī)?nèi)緊靠上游邊墻。

　　針對(duì)三峽水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行水頭變幅大，初期水庫(kù)處于低水頭運(yùn)行，后期又有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)在防洪限制水位運(yùn)行的特點(diǎn)，為保證在運(yùn)行期間蝸殼與外圍混凝土貼緊，聯(lián)成整體，保壓水頭為70±2m，水溫控制在160c～220c。由于保壓水頭接近水輪發(fā)電機(jī)組的最小水頭，當(dāng)在高水頭運(yùn)行時(shí)蝸殼外圍混凝土拉應(yīng)力值將明顯增大。因蝸殼本身系按承受高水頭設(shè)計(jì)，外包混凝土按限裂設(shè)計(jì)，其混凝土抗裂安全系數(shù)允許在1.0左右，布設(shè)四層鋼筋。截止2001年10月左廠1#～6#機(jī)組都已順利完成了蝸殼保溫保壓混凝土澆筑，目前廠房已進(jìn)入機(jī)電安裝高峰。

　　5. 瀝青混凝土心墻施工技術(shù)

　　瀝青混凝土防滲技術(shù)應(yīng)用于大型水工建筑物，在國(guó)際上是近20年來發(fā)展起來的新技術(shù)。三峽茅坪土石壩最大壩高104m，壩頂長(zhǎng)1840 m，采用碾壓式瀝青混凝土心墻防滲，心墻厚0.5 ～1.2 m，下部設(shè)置3 m厚的擴(kuò)大段，心墻頂軸線長(zhǎng)880 m，墻體最大高度94 m，瀝青混凝土工程量約5.0萬(wàn)m3。

　　國(guó)內(nèi)缺乏碾壓式瀝青混凝土心墻高土石壩的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)其工程特點(diǎn)，在瀝青和集料的選擇，尤其是礦粉含量和級(jí)配的要求；瀝青混凝土配合比試驗(yàn)；瀝青混凝土孔隙率、滲透系數(shù)、容重和模量數(shù)等設(shè)計(jì)等參數(shù)的合理選擇和試驗(yàn)方法；瀝青混凝土心墻和壩殼料之間的過渡料的特性，以及對(duì)心墻應(yīng)力應(yīng)變的影響等技術(shù)問題都進(jìn)行系統(tǒng)深入試驗(yàn)研究。

　　在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪和生產(chǎn)性攤鋪試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行瀝青混凝土的施工。心墻采用水平分層鋪筑，攤鋪機(jī)攤鋪，1.5t振動(dòng)碾碾壓密實(shí)，鋪筑過程中進(jìn)行溫度、厚度、寬度碾壓及外觀檢查。碾壓溫度控制在1400～1600c,不得低于1300c，不宜高于1700c。施工中經(jīng)反復(fù)檢測(cè)分析瀝青混合料的厚度，壓實(shí)系數(shù)為0.85～0.91之間。據(jù)此，確定每層攤鋪厚度控制在23±2cm，壓實(shí)厚度為20±2cm。為能達(dá)到最大壓實(shí)容重，為便于混合料內(nèi)部氣泡排除，混合料在入倉(cāng)后需靜置約半小時(shí)，再進(jìn)行碾壓。采用不同的碾壓機(jī)具碾壓，經(jīng)鉆取芯樣和性能試驗(yàn)，對(duì)瀝青混凝土容重、孔隙率、滲透系數(shù)的影響并不明顯，從施工角度考慮，用1.5t振動(dòng)碾壓的最佳偏數(shù)為靜1＋動(dòng)8＋靜2。碾壓時(shí)行走速度為20～25m/min，行走過程中不得突然剎車，或橫跨心墻碾壓。橫向接縫處要重疊碾壓30～50cm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)無損檢測(cè)和取芯樣檢測(cè)，其容重>2.4g/cm3，孔隙率<3%，滲透系數(shù)<1×10-7cm/s。瀝青混凝土力學(xué)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)的要求。目前壩體已澆筑至152m高程。

　　6.船閘金屬結(jié)構(gòu)

　　三峽船閘采用雙線五級(jí)連續(xù)梯級(jí)船閘，總落差113m。單級(jí)閘室有效尺寸為280m×34m×5m（長(zhǎng)×寬×坎上最小水深）。船閘人字門最大門高38.25m，寬20m，單扇門重達(dá)800多噸，最大工作水頭36.25m。主要研究閘門的抗扭剛度及增大抗扭剛度的措施，頂樞底樞結(jié)構(gòu)形式與受力狀態(tài)，支枕墊的安全傳力等問題。門側(cè)兩端布置連續(xù)支枕墊塊傳遞水壓力，并兼作止水。頂樞采用楔形塊調(diào)整方案。底板采用固定式，與連續(xù)的剛性支枕墊相配用。第1閘室人字門高37.0m，最大淹沒水深達(dá)35m，為目前世界上淹沒水深最大的船閘人字門。

　　研究了閘門在啟閉過程中動(dòng)水阻力矩的變化規(guī)律和門體所受動(dòng)態(tài)水力特性等問題。對(duì)啟閉機(jī)型式比較了四連桿式啟閉機(jī)和液壓直推式啟閉機(jī)。根據(jù)90年代國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)的迅速發(fā)展和國(guó)外的一些大中型船閘的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)選用液壓直推式啟閉機(jī)，啟閉力3500KN，開門時(shí)間3min。目前24扇人字門和液壓?jiǎn)㈤]已安裝完畢。

　　船閘第2至第4閘室充泄水閥門尺寸為4.2×4.5m，工作水頭45.2m，為目前世界上已建船閘最大的閥門。采用橫梁全包式的反向弧形閥門，以保證門體在動(dòng)水啟閉和承受高水作用的剛度和強(qiáng)度。閥門啟閉機(jī)選用豎缸液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，啟門容量1500KN。

　　目前24扇防反向弧門和48扇事故檢修門均已吊裝就位，將于2002年6月底安裝完畢。船閘運(yùn)行采用計(jì)算機(jī)集控調(diào)度的方式，計(jì)劃2002年7月開始無水調(diào)試，2002年10月開始有水調(diào)試，以確保2003年6月正式投入運(yùn)行。

　　7.水輪發(fā)電機(jī)組

　　三峽700MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，運(yùn)行水頭初期61～94m，后期為71～113m。系世界上最大的發(fā)電機(jī)組。針對(duì)三峽電站機(jī)組具有單機(jī)容量大，工作水頭變幅大，過機(jī)水流含有一定量的泥沙等特點(diǎn)，重點(diǎn)研究水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性能和改善運(yùn)行穩(wěn)定性的措施；水輪發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)優(yōu)選及結(jié)構(gòu)方案；調(diào)速器及油壓裝置選型等問題。鑒于三峽電站機(jī)組臺(tái)數(shù)多、容量大，在電力系統(tǒng)中的地位極其重要，必須從機(jī)組選型、設(shè)計(jì)、制造上采取措施，確保機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定可靠。按后期運(yùn)行條件擬定水輪機(jī)最優(yōu)工況的水頭，以確保水輪機(jī)在高水頭運(yùn)行工況的穩(wěn)定性和效率，同時(shí)也兼顧低水頭的運(yùn)行性能。

　　水輪發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)據(jù)經(jīng)過反復(fù)比較擬定為：水輪額定轉(zhuǎn)速75r/min，額定水頭80.6m，額定出力710MW，最大出力852MW；發(fā)電機(jī)最大容量840MVA，功率因素0.9。機(jī)組冷卻采用定子水冷、轉(zhuǎn)子空冷方式。機(jī)組的推力負(fù)荷達(dá)5500t左右，為世界之最，推力軸承的布置研究了水輪機(jī)頂蓋和下機(jī)架兩種方式，選用了承重下機(jī)架的方案。調(diào)速器采用數(shù)字式微機(jī)調(diào)速器。機(jī)組油壓裝置為分離結(jié)構(gòu)。

　　目前已進(jìn)入機(jī)組安裝高峰，2#和5#機(jī)定子疊片已經(jīng)完成，分別由加拿大GE公司及法國(guó)ALSTAN公司生產(chǎn)的兩臺(tái)重達(dá)440噸轉(zhuǎn)子已成功調(diào)入廠房?jī)?nèi)安裝現(xiàn)場(chǎng)。計(jì)劃今年年底要完成兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的安裝，以滿足2003首批四臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。