大頂子山航電樞紐工程二期上游粉細砂圍堰拆除施工

趙艷梅，陳 偉，趙寶仁，賈秀峰

（中國水利水電第一工程局，吉林 長春 130021）

1 工程概況

大頂子山航電樞紐工程二期截流圍堰包括上游圍堰、下游圍堰，主要圍護28孔泄洪閘。施工期洪水由左岸已建成的10孔泄洪閘泄流，根據招標文件要求，在二期基坑內各標段完成施工后進行上游圍堰的拆除。

上游圍堰型式為土石圍堰，梯形斷面，軸線長為774.91 m，堰頂高程為119.75 m。圍堰117.75 m高程以下采用高噴防滲墻防滲，高噴防滲墻在圍堰軸線下游側5 m處，高噴墻入巖0.5 m。

圍堰頂寬8 m，迎水面高程113.00 m以下為截流戧堤，其邊坡坡比為1∶1.5，高程113.00 m以上堰體坡比為1∶3.0；背水面堰體坡比為1∶3.0。圍堰上游堰體采用無紡布、編織袋土、塊石護坡。下游采用無紡布和編織袋土護坡。根據泄洪要求，圍堰拆除底高程為108.00 m，上游二期圍堰土方開挖總量約為293 400 m3。

2 施工難點分析

大頂子山航電樞紐工程二期上游圍堰拆除難點是：

1）圍堰拆除前期必需滿足擋水要求。前期拆除施工必需滿足樞紐通航和機組發電正常運行，受二期泄洪閘閘門安裝施工限制和整個樞紐安裝度汛要求，圍堰先期拆除施工還必須滿足攔水要求，在二期閘門完成安裝、調試后才能實現圍堰過水，進行靜水開挖。

2）上下游水位差大。在高水位狀態下，圍堰前期開挖必須克服上下游高水位差對圍堰穩定產生的不利因素，加強圍堰穩定計算，水下開挖量增大。高水位狀態下常規反鏟不能一次開挖到位，必須采用長臂反鏟，因此先采用常規反鏟對水上部分進行減高、減薄分區開挖施工。

3）圍堰堰體由粉細砂填筑而成?，F場條件只允許從端頭一側進行開挖，施工條件極其不利，由于粉細砂遇水液化流動性較強的特點，高水位狀態下施工容易產生工作面整體下滑和坍塌，導致施工設備無法靠前施工，施工難度加大，施工效率降低，工期延長。

3 二期圍堰的降高減薄施工

3.1 工程條件及要求

大頂子山航電樞紐工程二期上游圍堰拆除施工是在廠房發電機組正常運行，28孔泄洪閘完全竣工情況下開始的拆除施工，圍堰上游水位基本保持在115.00 m，下游水位保持在高程108.00 m左右。

為了保證度汛工期，施工單位于2008年5月10日開始對二期上游圍堰進行減高、減薄施工，通過穩定計算將圍堰高程由原119.75 m減到高程116.00 m，下游側沿防滲墻按照1∶1.5坡比降高程降至高程108.00 m，將圍堰整體分成3個開挖區域。

根據2007年設計度汛報告計算得出：2008年8月17日前將圍堰開口寬度開到216.00 m，可以滿足度200年一遇洪水的要求。

3.2 穩定計算

本計算過程采用“瑞典圓弧法”計算，計算參數采用松花江大頂子山土建B標段粉細砂參數，采用規范為《碾壓式土石壩設計規范》，計算工期為穩定滲流期，計算目標為安全系數計算，安全系數計算目標為圓弧滑動法，不考慮地震。

計算條件如下：圓弧穩定分析方法為瑞典條分法；土條重切向分力與滑動方向反向時當下滑力對待；穩定計算目標為指定圓心范圍搜索最危險滑裂面；條分法的土條寬度為1.000 m。

根據“瑞典圓弧法”對二期上游圍堰拆除方案中“降低”、“減薄”施工后圍堰穩定，安全系數為1.488。

3.3 機械設備選擇和施工方法

在圍堰破口方向布置長臂反鏟2臺，1.6 m31臺，長臂反鏟與常規反鏟交替作業施工，常規反鏟負責高程116.00～111.00 m開挖，長臂反鏟負責高程111.0～108.00 m開挖，確定開挖強度為2 443 m3/d。

4 二期圍堰過水后的水下開挖施工

4.1 降水原因及目的

在高水位狀態下，圍堰前期開挖必須克服上下游高水位差對圍堰穩定產生的不利因素，加強圍堰穩定計算，水下開挖量增大。

為了保證圍堰的穩定，通過論證首先降低圍堰的內外水位差，利用反鏟對圍堰水上部分進行減高、減薄分區開挖施工；而后利用長臂反鏟進行圍堰水下部分開挖。此外，長臂反鏟的開挖工作效率較低，常規反鏟不能進行水下開挖，水位降低可以減少水下開挖量，加快開挖進度。

圍堰的內外水位差降低后，圍堰拆除的總體工期提前至9月10日，度汛工期提前10 d。

4.2 降水后的施工方法

圍堰拆除施工時，為充分利用原圍堰頂面已形成的施工臨時路，減少施工臨時道路的恢復及養護工程量。采用上、下游交替降低圍堰高度，循環作業的方式。充分利用施工臨時路，保證施工作業的連續性。降水后二期上游圍堰機械設備布置如圖1所示。

水位降至113.00 m高程時，先將上游圍堰整體原來的116.00m高程繼續減至114.00m高程。即降高長度范圍為30m，降高以后1.4m3反鏟從114.00m高程可開挖至110.00 m高程，110.00m高程至108.00m高程部位采用1臺長臂反鏟開挖、甩料至集料坑，1.4m3反鏟裝車運輸到料場。

上游戧堤1.4 m3反鏟在高程113.50 m進行開挖，開挖至高程109.50 m，剩余部分利用一臺長臂反鏟甩料至集料坑，1.4 m3反鏟裝車運輸到料場。