關州水電站導流工程施工方案探討

楊忠

（中國葛洲壩集團股份有限公司西北分公司，湖北 宜昌 443002）

0 引言

關州水電站位于四川省甘孜州丹巴縣境內的大渡河一級支流——小金州（小金河）干流上。關州水電站為低閘壩引水式電站，工程的開發任務主要為發電，兼顧下游生態環境用水要求，總裝機容量240 MW。工程主要由首部樞紐、引水系統、廠區建筑物等組成。

該工程廠房及廠區防洪堤均位于右岸，左岸為比較寬闊的漫灘，綜合河道地形及廠房的布置，結合河道整治工程，在河床左岸開挖一導流明渠將河水導走，在右岸修建一道施工圍堰擋水，將廠房及部分防洪堤圍在基坑之內，保證廠房及防洪堤基坑干地施工。

1 導流明渠施工

1.1 測量放樣

廠房樞紐工程施工導流，主要采用在左側河床開挖導流明渠過流的方式進行。導流明渠全長約430 m。開挖前首先根據施工圖紙將明渠左右岸開口線、坡腳線進行準確放樣，其中左岸邊坡開挖坡度為 1∶1.25，右側邊坡開挖坡度為 1∶0.75。放樣后人工用白灰撒線，并進行標記，以使在開挖過程中反鏟司機對邊坡開挖質量進行控制。另在明渠開挖過程中，對明渠底板開挖高程定期進行測量校核，保證開挖后的明渠底板高程及縱坡滿足設計要求。

1.2 明渠開挖

明渠開挖，從明渠中段分兩個工作面同時向上下游方向進行開挖，每個工作面配置2臺反鏟，開挖料用自卸汽車運至左岸堆料場堆存，用于后期砂石骨料加工，其中將質量不合格棄渣分開堆存，用于后期廠房圍堰填筑。其中明渠兩側邊坡開挖時要注意控制開挖質量，嚴格按設計邊坡開挖，對于比較松散的土質邊坡，開挖時預留一定厚度保護層，在后期人工削坡達到設計要求坡度。

1.3 邊坡防護

明渠邊坡防護主要有以下3種形式：

1）大塊石護腳。因現有明渠開挖底板高程比設計河道整治高程平均高度低2 m，在左岸河道整治高程以下超挖部分采用大塊石護腳。

2）雷諾護墊防護。根據《廠區河道整治開挖圖》，在河道整治高程以上左岸邊坡采用雷諾護墊防護。

單個雷諾護墊結構尺寸為4 m×1 m×1 m（長×寬×厚），其中鋼絲網直徑為2.2 mm，孔徑8×10 cm，對網絲、邊絲和綁扎絲的物理、力學性能進行檢驗，檢驗合格后方可正式投入使用。

3）鋼筋籠護坡。導流明渠右側邊坡（即廠房圍堰外側邊坡）為減小水流對圍堰外側邊坡沖刷，保證圍堰穩定，對其邊坡采用鋼筋石籠進行加強防護。鋼筋籠型號尺寸為2 m×1.5 m×1.0 m（長×寬×高），其中順水流方向長2 m，鋼筋籠共設置五個面，焊接主筋采用20號螺紋鋼，副筋采用8號圓鋼。鋼筋籠在綜合加工廠加工完畢后用裝載機或自卸汽車運至施工部位，人工搬運至所需碼放的設計部位，采用人工配合反鏟在籠內裝石，裝滿后采用8號鐵絲將鋼筋籠頂部綁扎封蓋。籠內填充料必須是堅固密室、耐風化、粒徑級配較好的塊石或卵石，石料粒徑控制在25～45 cm之間，其最小粒徑不得小于網格尺寸。

4）塊石護底。為防止明渠過流后在汛期高速水流對明渠底板沖刷而將左右岸岸坡坡腳掏空，特對導流明渠進口段及圍堰順水流方向段明渠底板用塊石護底，平均厚度50 cm。護底施工在上游段明渠開挖完成后進行施工。所有塊石料、大塊石及鋼筋石籠、雷諾護墊裝填料，均從L1，L2上山道路邊坡孤石中選取，粒徑按40～60 cm控制。

2 圍堰設計與主要施工工藝

根據關州電站廠址處的地形及地質條件，廠房圍堰設計為土石圍堰型式，基礎采用懸掛式高噴墻防滲。為盡量減小圍堰占壓導流明渠，將圍堰縱向段迎、背水側邊坡在1856.5 m高程以下采用1∶0.75邊坡，1856.5 m高程以上采用垂直邊坡。施工期間考慮廠房圍堰作為聯系上下游的交通通道，堰頂寬度定為6 m，堰頂高程約為1858.5 m。

圖1 廠房圍堰設計結構圖

2.1 圍堰填筑施工

1）高噴墻施工平臺施工。高噴墻施工平臺為1851 m高程，其中上游橫向段為1852 m高程。縱向段高噴施工平臺利用反鏟直接開挖，橫向段高噴墻平臺在導流明渠過流后填筑，其中上游段高噴平臺視導流明渠過流后上游雍水位而定，約為1852 m高程。為保證圍堰邊坡穩定，在圍堰迎水面全斷面設置鋼筋石籠護坡；圍堰背水面1852 m高程以下采用雷諾護墊防護，1852 m高程以上采用干砌石防護。其中圍堰下游橫向段后期用棄渣將其和渣場填平連接，其背水側坡度設置為1∶1.5，因此下游圍堰橫向段兩側邊坡暫不做防護。

2）圍堰1851 m高程以上填筑。圍堰1851 m高程以上填筑，在高噴墻施工完成之后進行。圍堰1851 m高程以上采用土工膜防滲，首先在高噴墻頂部澆筑混凝土錨固槽，將土工膜底端錨固在混凝土錨固槽內，然后進行圍堰分層填筑。靠近土工膜部位采用經挑選的細砂礫石料作為填料，保證土工膜不受破壞。堰體采用自卸汽車運輸渣料至圍堰填筑面后推土機整平，振動碾分層碾壓密實，分層碾壓厚度0.8～1.0 m。

3）鋼筋石籠施工。圍堰迎水面護腳鋼筋石籠在導流明渠開挖時進行施工至1851 m高程，首先進行鋼筋石籠基礎開挖，然后人工將焊接好的鋼筋籠按設計要求投放，并采用人工配合反鏟進行裝籠，然后封籠。每層鋼筋石籠施工完成后，及時進行石籠靠圍堰側的土石料填筑、夯實，保證堰體穩定。1851 m高程以上鋼筋石籠在高噴墻施工結束后，隨圍堰填筑同步施工。圍堰護坡鋼筋籠加工制作及裝籠施工方法，同導流明渠右側邊坡鋼筋籠施工。

圍堰背水面1852 m高程以下雷諾護墊，在廠房圍堰二期填筑至1852 m高程后施工，施工方法同導流明渠左岸雷諾護墊防護施工方法。1852 m高程以上背水側干砌石、鋼筋石籠以及圍堰迎水面鋼筋石籠，緊隨圍堰二期填筑同步進行。

2.2 高壓旋噴灌漿施工

2.2.1 下入噴射管

噴灌孔鉆孔結束后，先進行地面試噴、并檢查高壓系統的完好性及設備的可靠性和檢查壓力、轉速、提速等，滿足要求后，換上旋噴管，開始下入孔內，并將其插入預定深度。當噴頭下至設計深度，首先按設計參數進行原位試噴，待漿液返出孔口、情況正常后方可開始提升噴射。

2.2.2 噴射

旋噴灌漿施工時分二序進行。高噴灌漿漿液使用水泥漿，水泥采用強度等級為32.5（R）級復合硅酸鹽水泥。另外根據河床鉆孔后的實際巖層情況，考慮是否在漿液中加入一定量的速凝劑、減水劑等外加劑或粉煤灰、砂、膨潤土等摻合料。若需要加入，則外加劑與摻合料的種類及摻入量應通過室內試驗和現場高噴灌漿試驗確定。

漿液拌制完成、噴射管下到設計深度后，開始時先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣。之后原地靜噴1～3 min，待達到預定的噴射壓力和噴漿量，且孔口冒出漿液后，再按預先定好的提升、旋轉速度，自下而上進行噴射作業，直到設計高度方可停送水、氣、漿，提出噴射管。噴射過程中必須時刻注意檢查漿液的流量、壓力、氣量以及旋、提升速度等參數是否符合要求，并隨時做好記錄，繪制作業過程曲線。

旋噴樁的噴漿量Q（L/根），可按下式計算：

式中：H為旋噴長度，m；V為旋噴管提升速度，m/min；q為泵的排漿量，L/min；β為漿液損失系數，一般取 0.1～0.2。

2.2.3 回灌充填

高噴灌漿結束后，由于孔內的漿液發生析水、沉淀和凝固收縮，高噴凝結體頂部會產生凹穴。為解決凹陷現象，高噴作業結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓回灌充填灌漿，回灌的漿液可用施工時產生的孔口回漿，也可單獨拌制新漿。回灌應使高噴凝結體頂部不在下沉為止。

2.3 土工膜施工

2.3.1 復合土工膜拼接

土工膜拼接采取膜焊布縫的方法。土工膜下、上層無紡織布采用縫接的拼接方式，用手提縫紉機（封包機）、尼龍線進行雙道縫接，搭接寬度10 cm。土工膜間接縫采用雙面焊接，搭接長度為10 cm。

熱合溫度是否合適，可直接觀察熱合后的痕跡判別：熱合線平整并帶有透明玻璃狀，表明熱合溫度、速度合適。反之，熱合線痕跡產重皺折，與膠帶分離不善或出觀破洞說明溫度過高或速度過低；如果熱合線痕跡平整，但明顯不透明、呈白色，說明溫度過低或速度過快。

鑒于環境溫度、風速對焊接質量的影響，在施工現場，用與批量產品規格相同的材料進行試驗，取得最佳的溫度、速度值。雨天施工時，采取有效的防雨措施，如防雨棚等，以杜絕雨水、泥水直接污染到焊接面上，并保持焊接面干燥，以保證焊接效果；對已焊好的土工膜用防雨布蓋好，以防止受損；對焊接好的土工膜預留邊接口也要用薄膜保護好。

2.3.2 復合土工膜鋪設

土工膜采取人工鋪設施工。先按圍堰土工膜防滲高度將土工膜裁剪成合適的長度，并按圍堰的縱向長度將裁剪的土工膜拼接成整幅，按設計位置預埋入基座混凝土內，沿圍堰縱向將基座混凝土外土工膜卷成一卷，置于圍堰上。測量放出不同高程土工膜的鋪設位置并標示，土工膜隨堰體上下游側墊層料及堰體填筑向上鋪設施工。

3 結語

關州水電站導流設計結合河道地形及廠房的布置，采用河床左岸開挖導流明渠、右岸修建施工圍堰的導流方案。施工導流明渠的開挖方法及要求、邊坡防護形式，圍堰的設計及其主要施工工藝，施工過程中要制定嚴格的質量及安全控制措施，對類似工程施工具有一定的借鑒意義。

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