大石門水電站工程關鍵技術措施

陳志杰，戴 聰

（四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定 626001）

1 工程概況

大石門水電站位于內蒙古赤峰市克什克騰旗境內，工程位于西拉沐倫河干流上游。工程開發任務以供水為主、兼顧發電、旅游等綜合效益，是蒙東地區煤炭資源轉化產業鏈的重要支撐性項目。水庫建成后近期為當地工業發展提供3 000萬m3水量，遠期提供6 000萬m3水量。工程主要由瀝青混凝土心墻堆石壩、豎井式溢洪道、壩后引水式廠房等建筑物組成。其中瀝青混凝土心墻堆石壩最大壩高60.28 m，壩頂長203 m，壩頂寬6 m，壩底寬185.75 m，上、下游壩坡坡比分別為1∶1.6、1∶1.75。

2 工程建設存在的問題

大石門水電站供水對象均為投資巨大、經濟效益顯著的煤化工和大型火電項目，因此按期供水是水庫工程建設必須實現的首要任務。在施工過程中，工程工期緊與有效施工時間短的矛盾、前期勘探工作深度不夠導致設計方案變化頻繁，這兩個方面問題嚴重制約工程建設目標的實現。

1）由于工程位于嚴寒和風能資源豐富地區，每年10月15日至次年4月15日，一般情況下平均氣溫在0℃以下且降雪頻繁，最低溫度達到-30℃以下；年平均風速為3.7 m/s，多年平均最大風速19.3 m/s，汛期平均最大風速為15.1 m/s。工程的施工關鍵線路為瀝青混凝土心墻堆石壩，大壩的施工關鍵線路為瀝青混凝土心墻，根據DL/T5363-2006《水工碾壓式瀝青混凝土施工規范》規定，水工碾壓式瀝青混凝土防滲墻正常施工的氣象條件為：非降雨雪時段、施工時風力小于4級、瀝青混凝土防滲心墻施工時氣溫在0℃以上。因此工程所處地區的特殊氣侯條件決定了大壩年有效施工期不足半年。同時由于水庫蓄水至供水水位需7個月，而工程供水對象要求在工程開工后2年后具備供水條件，所以工程從開工至蓄水工期為17個月，扣除冬季停工期6個月，實際工期僅11個月。因此，工程建設工期緊與有效施工時間短的矛盾非常突出。

2）工程實施過程中地質條件與原勘探成果差別較大，實際地形與測量成果差別也很大，導致大壩、廠房等主體項目設計方案均進行了調整。這些設計方案的變化如不及時確定，考慮到冬季停工期將會使工期拖延一年。

3 對關鍵技術問題采取的措施

1）大壩壩軸線調整及兩岸壩坡坡比優化。工程進場初期對地形進行復測時，發現大壩軸線正處于沖溝內，對該沖溝實際地質條件進行補充勘探后，發現該部位地質條件與原地質勘探成果有較大出入，大壩基礎防滲處理深度將大大增加，同時防滲帷幕岸坡延伸段也需延長，壩肩開挖量也將增加。而將大壩壩軸線右端點向下游平移30 m后整體地質條件優于原壩軸線，且不影響工程總體布置，在經設計復核后，及時對大壩軸線進行了調整，避免了后續施工過程中工程量、施工難度加大和相應的工期延長，同時壩軸線優化調整后長度由203 m縮短為187 m，減少了大壩工程量，也縮短了大壩施工工期。

根據實際地形、地質情況，壩區兩岸岸坡上部均為上更新統冰水堆積物，主要為灰白色細砂夾薄層粘土、壤土灰白色中細砂、含礫中細砂，局部夾砂卵（礫）石，厚度大于100 m。如按設計坡比進行壩坡開挖，需對該區域內堆積物進行處理，處理后穩定坡比必須緩于1∶1.75，處理工程量巨大且后期生態修復難度大。針對以上實際情況下，對瀝青混凝土心墻基座混凝土坡度和大壩岸坡坡度進行了優化，經設計復核，按照基座混凝土坡比不陡于1∶0.5、相鄰基座間突變不超過20度、大壩岸坡坡度不陡于1∶0.5進行控制。以上措施大大減少了開挖對工期影響，由于工程量和施工難度減少，利用冰凍期完成了基座開挖，為大壩施工贏得了寶貴時間。

大壩壩軸線調整及兩岸壩坡坡比優化后，大壩填筑量由原設計的60余萬m3減少至41萬m3，大壩心墻瀝青混凝土減少4 000 m3，避免了大規模邊坡開挖和后期生態修復工作。既縮短了工程工期，緩解了工程工期緊與有效施工時間短的矛盾，也降低了工程造價。

2）大壩堆石料料場優化調整。大石門水電站大壩壩殼料料場處于庫區、大壩上游3.5 km處，大壩下游未考慮料場。按照工程整體規劃方案，大壩施工至死水位高程、泄洪系統具備泄洪條件，工程即具備下閘蓄水條件。由于料場處于庫區，如按規劃方案實施，蓄水前需對未填筑壩體堆石料轉運至大壩下游堆存，存在轉運量大、增加征地面積等問題。經過對蓄水方案和投資變化等方面綜合比較，在大壩下游進行了補充勘探工作，在大壩下游約1 km處新選料場一處，新料場料源質量及儲量均滿足要求。在大壩施工高峰期，由于大壩堆石料運距縮短，較好的彌補了施工單位資源投入不足問題，滿足了大壩填筑高峰期強度要求，為水庫按期蓄水奠定了良好基礎。

3）大壩圍堰防滲方案優化調整。大石門水電站所處西拉沐倫河，每年有春汛和夏汛兩個汛期，其中春汛發生在每年三月且流量較大，而夏汛發生頻率較小且汛期流量相對較小。大石門水電站主體工程施工第一年春汛后截流，結合汛期特點，確定了上游圍堰重點部位提前進行高噴防滲處理、上游圍堰水頭較低部位和下游圍堰采用粉細砂結合粘土進行防滲處理，基坑加強抽排的綜合方案。該方案的實施實現了工程當月截流、當月完成基坑開挖，在夏汛來臨前完成了上游圍堰高程以下的基座混凝土澆筑和大壩基礎防滲施工的進度目標，較原圍堰防滲方案工期縮短了1個月。

4）冬季瀝青混凝土心墻施工實踐。通過在氣溫為-10℃以上、2級風以下、無降雪條件下的施工試驗，得出了在該條件下通過采取調整瀝青混凝土配合比、調整瀝青混凝土心墻初碾及終碾溫度、碾壓完成后加強保溫防止溫降過快、加強結合面溫度控制及質量檢測等措施，能夠保證瀝青混凝土心墻施工質量的結論。在主體工程施工第一年，利用10月15日至11月底期間，室外溫度在-10℃以上、2級風以下、無降雪時間段進行了瀝青混凝土施工和大壩填筑施工，共完成了心墻瀝青混凝土25層（6.2 m）。該措施的實施雖然增加了工程費用，但大大緩解了工期矛盾。

5）瀝青混凝土心墻設計優化。經過理論計算，大石門水電站瀝青混凝土心墻厚度為40 cm，即可滿足防滲要求和自身穩定要求，考慮施工技術水平和留有一定的安全裕度，瀝青混凝土心墻設計厚度均為60 cm。在大壩施工到頂部20 m時，考慮到瀝青混凝土心墻施工工藝和質量控制措施，已被主要施工人員熟練掌握，同時考慮到此高程后每層壩殼填筑量大大減少，為了加快進度，大壩頂部20 m瀝青混凝土心墻厚度由60 cm優化為40 cm，每層瀝青混凝土攤鋪量減少后也有效的加快了大壩施工進度。

4 結語

目前大石門水電站已正常運行2年，從監測資料分析各項指標，均滿足設計和規范要求，工程整體運行正常。實踐證明，以上5條措施的實行，既保證了工程順利進行，也節約了工程投資。在工期上，大壩有效施工時間為10個月，施工高峰期大壩月升程達10 m，實現了按期蓄水、供水目標，圓滿完成了工程建設任務。