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摘 要：随着我国水利水电建设事业的发展，水利水电土石方工程施工分为水利水电工程施工技术、水利水电工程施工机械化和水利水电施工组织与管理三个方面，对于水利水电工程快速经济施工来说，三者相辅相成、缺一不可地应对地形险峻、地质复杂、施工难度大的工程中也取得了令人瞩目的成就，其中在工程爆破技术、土石方开挖工程机械化等方面已处于国际先进水平。
关键词：土石方;施工技术;工程爆破;边坡加固;地下工程
中图分类号：TU74文献标识码： A
我国水利水电建设事业的发展，水利水电土石方工程施工分为水利水电工程施工技术、水利水电工程施工机械化和水利水电施工组织与管理三个方面，对于水利水电工程快速经济施工来说，三者相辅相成、缺一不可。土石方施工是水利水电工程施工的重要组成部分，即使是混凝土坝枢纽工程，也有大量的土石开挖和填筑，并且常常成为相当关键的施工项目。 在上世纪初，发达国家就进入了以机械为主的工程施工，随着整体科技水平的提高，尤其是工程机械和岩土科学的进步，土石方工程施工水平不断得到发展。 在人类进入 21 世纪的今天，土石方工程技术已经发展到一个全新的高度。 在我国，以机械为主的工程施工在 20 世纪 50 年代开始起步，其后一段时间发展缓慢。 进入70 年代，我国在学习国外先进经验的基础上，重视了大型施工机械引进开发以及科学研究工作，随着改革开放的进程，很多施工企业装备了重型土石方机械及其配套设备， 开始了土石方工程发展的新时期。近 10 余年来，我国在水利水电科技领域取得了巨大的进步，土石方工程施工技术也得到了快速发展，在施工规模、施工机械化水平、施工强度、施工工期、爆破技术等诸方面都与当前国际水平基本同步，在应对地形险峻、地质复杂、施工难度大的工程中也取得了令人瞩目的成就，其中在工程爆破技术、土石方开挖工程机械化等方面已处于国际先进水平。
1．工程爆破技术
炸药与起爆器材的日益更新，施工机械化水平的不断提高，为爆破技术的发展创造了重要条件。 多年来，爆破施工从手风钻为主发展到潜孔钻，并由低风压向中高风压发展，为加大钻孔直径和速度创造了条件；引进的液压钻机，进一步提高了钻孔效率和精度；多臂钻机及反井钻机的采用，使地下工程的钻孔爆破进入了新阶段。近年来，引进开发混装炸药车，实现了现场连续式自动化合成炸药生产工艺和装药机械化，进一步稳定了产品质量，改善了生产条件，提高了装药水平和爆破效果。 如三峡永久船闸 170m 高边坡开挖中，船闸直立边坡最高为 68.5m，采取新的爆破技术成功地满足了爆破对岩体影响、开挖精度等特殊要求。xx大江上游围堰混凝土防渗墙水下爆破拆除，采用复式交叉连接的非电起爆网络，3548 个炮孔分为 324 段， 总延时8.1s，总装药 47.7T 一次起爆。x期工程大江围堰拆除时，对埋有灌浆钢管的厚 80㎝的混凝土防渗墙实施爆破拆除，其中上横围堰，长623m，总装药 16.2T，分为 423 段，总延时 17.8s 一次爆除；下横围堰长980m，总装药 91.5T，分为 327 段，总延时 9.5s,，一次起爆。Xx山移山填海洞室大爆破， 总装药量 1.2 万 T， 爆破总量达 1085 万m3。 此外深孔梯段爆破、洞室爆破开采坝体堆石料技术也日臻完善，既满足了坝料的级配要求，又加快了坝料的开挖速度。
2.土石方明挖
凿岩机具和爆破器材的不断创新，极大地促进了梯段爆破及控制爆破技术的进步，使原有的微差爆破、预裂爆破、光面爆破等技术更趋完善；施工机具的大型化、系统化、自动化使得施工工艺、施工方法取得重大变革。 统计已建和在建的 51 座大型水电站（≥250MW），各种土石方开挖约 4.45 亿 m3，其中开挖量在 500 万m3 以上的有 23 座，在1000 万m3 以上的有 7 座。
2.1 控制爆破技术
基岩保護层原为分层开挖， 经多个工程试验研究和推广应用，发展到水平预裂（或光面）爆破法和孔底设柔性垫层的小梯段爆破法一次爆除，确保了开挖质量，加快了施工进度。特殊部位的控制爆破技术解决了在新浇混凝土结构、基岩灌浆区、锚喷支护区附近进行开挖爆破的难题。
2.2 施工机械
我国土石方明挖施工机械化起步较晚，解放初期兴建的一些大型水电站和水库除黄河三门峡工程外，都经历了从半机械化逐步向机械化施工发展的过程。直到 60 年代末，土石方开挖才形成低水平的机械化施工能力。 主要设备为：手风钻、1～3 m3斗容的挖掘机和 5～12T 的自卸汽车。在此阶段主要依靠进口设备，可供选择的机械类型很少，谈不上选型配套。 70 年代后期，施工机械化得到迅速的发展，在 80 年代中期以后发展尤为迅速。 常用的机械设备有：钻孔机械、挖装机械、运输机械和辅助机械等四大类，形成配套的开挖设备。
2.3 高陡边坡开挖
近年来开工兴建的大型水电站开挖的高陡边坡较多，100m 以上的高边坡有 10 多座，最大边坡高度已达 380m。 尤为突出的是长江三峡工程双线永久船闸闸室直立墙高 68.5m， 中间保留有岩石隔墩，既要保证开挖精度，又要确保边坡稳定，对开挖技术提出了极高的要求。
2.4 土石方平衡
大型水电工程施工中，十分重视开挖料利用，力求挖填平衡。开挖料用作坝或堰体填筑料、截流用料和加工制作混凝土砂石骨料等。 如长江三峡工程利用开挖料进行大江截流、 围堰填筑和人工骨料等；xx工程开挖土石方 7464 万m3，用于工程填筑、混凝土砂石骨料、填筑滩地等，其开挖料总利用率达 93%；天生桥一级面板堆石坝利用溢洪道开挖料 1400 万m3作为坝体填筑料，占总填筑量的 75%。
3.地下工程
近几年大型水电站及抽水蓄能电站的建设发展迅速，地下洞室的规模也随之不断增大。二滩水电站、广州抽水蓄能电站、小浪底水利枢纽等，其地下工程规模、施工难度、施工技术水平及施工速度已达到世界先进水平。
60 年代以前，地下工程开挖以手风钻钻孔爆破为主，机械化程度低，施工速度慢。 1963 年陆浑水库增建泄洪洞，首先采用锚杆支护，效果很好。 1985 年鲁布革水电站引水隧洞开挖，创平均月进尺 231m，最高月进尺 373.5m 的纪录，其施工技术相继在漫湾、广州抽水蓄能电站等工程的隧洞开挖中推广。全断面隧洞掘进机在我国地下工程中也有一定规模的应用， 天生桥二级水电站引水隧洞引进 2 台美国 Φ10.8m掘 进 机 ， 累 计 掘 进 7.4km； 引 大 入 秦 工 程 掘 进 机 施 工 开 挖 洞 径Φ4.92m，创下了月最高进尺 1821m 的国内最好成绩。
我国已建和在建的地下厂房约 60 余座。 在已建的地下工程中，最长的引水隧洞为引大入秦盘道岭隧洞，长达 15728m；最大的导流隧洞为二滩两条导流隧洞，开挖断面为 20.5m×25.5m（宽×高），断面积达490m2； 最大的地下厂房为二滩水电站地下厂房， 尺寸为 280.29m×25.5m×65.5m（长×宽×高），地下工程开挖量 32.3 万 m3；小浪底工程左岸集中布置 19 条大断面隧洞、1 座地下厂房， 共计 106 个洞室群，地下开挖量达 266 万 m3； 在建的龙滩水电站地下厂房 380m×28m×74m（长×宽×高）， 横断面达 2200m2， 位居世界前列； 龙滩水电站在不到0.5km2 的范围内共布置有 100 余条洞室，这些洞室以平、斜、竖的形式相贯形成庞大的地下厂房洞室群。目前，洞室开挖已向全断面（特大断面除外）开挖方向发展。各种不同断面、不同形式（平洞、竖井、斜井、大洞室等）的洞室，均有配套的机械化施工设备。
关键词：土石方;施工技术;工程爆破;边坡加固;地下工程
中图分类号：TU74文献标识码： A
我国水利水电建设事业的发展，水利水电土石方工程施工分为水利水电工程施工技术、水利水电工程施工机械化和水利水电施工组织与管理三个方面，对于水利水电工程快速经济施工来说，三者相辅相成、缺一不可。土石方施工是水利水电工程施工的重要组成部分，即使是混凝土坝枢纽工程，也有大量的土石开挖和填筑，并且常常成为相当关键的施工项目。 在上世纪初，发达国家就进入了以机械为主的工程施工，随着整体科技水平的提高，尤其是工程机械和岩土科学的进步，土石方工程施工水平不断得到发展。 在人类进入 21 世纪的今天，土石方工程技术已经发展到一个全新的高度。 在我国，以机械为主的工程施工在 20 世纪 50 年代开始起步，其后一段时间发展缓慢。 进入70 年代，我国在学习国外先进经验的基础上，重视了大型施工机械引进开发以及科学研究工作，随着改革开放的进程，很多施工企业装备了重型土石方机械及其配套设备， 开始了土石方工程发展的新时期。近 10 余年来，我国在水利水电科技领域取得了巨大的进步，土石方工程施工技术也得到了快速发展，在施工规模、施工机械化水平、施工强度、施工工期、爆破技术等诸方面都与当前国际水平基本同步，在应对地形险峻、地质复杂、施工难度大的工程中也取得了令人瞩目的成就，其中在工程爆破技术、土石方开挖工程机械化等方面已处于国际先进水平。
1．工程爆破技术
炸药与起爆器材的日益更新，施工机械化水平的不断提高，为爆破技术的发展创造了重要条件。 多年来，爆破施工从手风钻为主发展到潜孔钻，并由低风压向中高风压发展，为加大钻孔直径和速度创造了条件；引进的液压钻机，进一步提高了钻孔效率和精度；多臂钻机及反井钻机的采用，使地下工程的钻孔爆破进入了新阶段。近年来，引进开发混装炸药车，实现了现场连续式自动化合成炸药生产工艺和装药机械化，进一步稳定了产品质量，改善了生产条件，提高了装药水平和爆破效果。 如三峡永久船闸 170m 高边坡开挖中，船闸直立边坡最高为 68.5m，采取新的爆破技术成功地满足了爆破对岩体影响、开挖精度等特殊要求。xx大江上游围堰混凝土防渗墙水下爆破拆除，采用复式交叉连接的非电起爆网络，3548 个炮孔分为 324 段， 总延时8.1s，总装药 47.7T 一次起爆。x期工程大江围堰拆除时，对埋有灌浆钢管的厚 80㎝的混凝土防渗墙实施爆破拆除，其中上横围堰，长623m，总装药 16.2T，分为 423 段，总延时 17.8s 一次爆除；下横围堰长980m，总装药 91.5T，分为 327 段，总延时 9.5s,，一次起爆。Xx山移山填海洞室大爆破， 总装药量 1.2 万 T， 爆破总量达 1085 万m3。 此外深孔梯段爆破、洞室爆破开采坝体堆石料技术也日臻完善，既满足了坝料的级配要求，又加快了坝料的开挖速度。
2.土石方明挖
凿岩机具和爆破器材的不断创新，极大地促进了梯段爆破及控制爆破技术的进步，使原有的微差爆破、预裂爆破、光面爆破等技术更趋完善；施工机具的大型化、系统化、自动化使得施工工艺、施工方法取得重大变革。 统计已建和在建的 51 座大型水电站（≥250MW），各种土石方开挖约 4.45 亿 m3，其中开挖量在 500 万m3 以上的有 23 座，在1000 万m3 以上的有 7 座。
2.1 控制爆破技术
基岩保護层原为分层开挖， 经多个工程试验研究和推广应用，发展到水平预裂（或光面）爆破法和孔底设柔性垫层的小梯段爆破法一次爆除，确保了开挖质量，加快了施工进度。特殊部位的控制爆破技术解决了在新浇混凝土结构、基岩灌浆区、锚喷支护区附近进行开挖爆破的难题。
2.2 施工机械
我国土石方明挖施工机械化起步较晚，解放初期兴建的一些大型水电站和水库除黄河三门峡工程外，都经历了从半机械化逐步向机械化施工发展的过程。直到 60 年代末，土石方开挖才形成低水平的机械化施工能力。 主要设备为：手风钻、1～3 m3斗容的挖掘机和 5～12T 的自卸汽车。在此阶段主要依靠进口设备，可供选择的机械类型很少，谈不上选型配套。 70 年代后期，施工机械化得到迅速的发展，在 80 年代中期以后发展尤为迅速。 常用的机械设备有：钻孔机械、挖装机械、运输机械和辅助机械等四大类，形成配套的开挖设备。
2.3 高陡边坡开挖
近年来开工兴建的大型水电站开挖的高陡边坡较多，100m 以上的高边坡有 10 多座，最大边坡高度已达 380m。 尤为突出的是长江三峡工程双线永久船闸闸室直立墙高 68.5m， 中间保留有岩石隔墩，既要保证开挖精度，又要确保边坡稳定，对开挖技术提出了极高的要求。
2.4 土石方平衡
大型水电工程施工中，十分重视开挖料利用，力求挖填平衡。开挖料用作坝或堰体填筑料、截流用料和加工制作混凝土砂石骨料等。 如长江三峡工程利用开挖料进行大江截流、 围堰填筑和人工骨料等；xx工程开挖土石方 7464 万m3，用于工程填筑、混凝土砂石骨料、填筑滩地等，其开挖料总利用率达 93%；天生桥一级面板堆石坝利用溢洪道开挖料 1400 万m3作为坝体填筑料，占总填筑量的 75%。
3.地下工程
近几年大型水电站及抽水蓄能电站的建设发展迅速，地下洞室的规模也随之不断增大。二滩水电站、广州抽水蓄能电站、小浪底水利枢纽等，其地下工程规模、施工难度、施工技术水平及施工速度已达到世界先进水平。
60 年代以前，地下工程开挖以手风钻钻孔爆破为主，机械化程度低，施工速度慢。 1963 年陆浑水库增建泄洪洞，首先采用锚杆支护，效果很好。 1985 年鲁布革水电站引水隧洞开挖，创平均月进尺 231m，最高月进尺 373.5m 的纪录，其施工技术相继在漫湾、广州抽水蓄能电站等工程的隧洞开挖中推广。全断面隧洞掘进机在我国地下工程中也有一定规模的应用， 天生桥二级水电站引水隧洞引进 2 台美国 Φ10.8m掘 进 机 ， 累 计 掘 进 7.4km； 引 大 入 秦 工 程 掘 进 机 施 工 开 挖 洞 径Φ4.92m，创下了月最高进尺 1821m 的国内最好成绩。
我国已建和在建的地下厂房约 60 余座。 在已建的地下工程中，最长的引水隧洞为引大入秦盘道岭隧洞，长达 15728m；最大的导流隧洞为二滩两条导流隧洞，开挖断面为 20.5m×25.5m（宽×高），断面积达490m2； 最大的地下厂房为二滩水电站地下厂房， 尺寸为 280.29m×25.5m×65.5m（长×宽×高），地下工程开挖量 32.3 万 m3；小浪底工程左岸集中布置 19 条大断面隧洞、1 座地下厂房， 共计 106 个洞室群，地下开挖量达 266 万 m3； 在建的龙滩水电站地下厂房 380m×28m×74m（长×宽×高）， 横断面达 2200m2， 位居世界前列； 龙滩水电站在不到0.5km2 的范围内共布置有 100 余条洞室，这些洞室以平、斜、竖的形式相贯形成庞大的地下厂房洞室群。目前，洞室开挖已向全断面（特大断面除外）开挖方向发展。各种不同断面、不同形式（平洞、竖井、斜井、大洞室等）的洞室，均有配套的机械化施工设备。