水電站導(dǎo)截流與圍堰施工技術(shù)探索

黎 充

(深圳市東深工程有限公司 518021)

1 概述

1.1 工程概況

某水電站工程以發(fā)電為主，兼有旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益。樞紐由擋水壩、岸坡式溢洪道、引水隧洞、發(fā)電廠房及開關(guān)站等組成，總庫容1.581億m3，電站共裝3臺25MW水輪發(fā)電機組，總裝機容量75MW，屬Ⅱ等大(2)型工程。壩址河床高程495m，河面寬80m，水深2～4m。高程580m時，壩線長320m，寬高比為3.8，左岸坡度 34°，右岸坡度 39°。

工程采用隧洞導(dǎo)流，上、下游圍堰一次攔斷河床的導(dǎo)流方式，導(dǎo)流洞布置在右岸，導(dǎo)流洞斷面為城門洞形。導(dǎo)流洞進口明渠和進水口段長121.373m，洞身段長467.021m，出口明渠段長85.022m，過水斷面尺寸為8m×9m，進口底板高程495.5m，出口底板高程493m。

1.2 水文情況

該河流域徑流來源于降水。徑流與降水量的年際變化及年內(nèi)分配是相應(yīng)的，總的特點是年際變化不大，但年內(nèi)分配不均。多年平均汛期(4～10月)徑流量約占年徑流量的84.4%，枯期(11～3月)徑流量只占年徑流量的15.6%，具有汛期流量大、枯期流量小、年內(nèi)分配不均的顯著特點。

2 施工導(dǎo)流

2.1 導(dǎo)流標準

根據(jù)招標文件和《水利水電施工組織設(shè)計規(guī)范》(SDJ 338—89)的規(guī)定，該工程的導(dǎo)流標準為:上游圍堰采用10年一遇洪水標準設(shè)計，相應(yīng)最大洪峰流量392m3/s，上游圍堰頂部高程506.2m;下游圍堰采用50年一遇洪水標準設(shè)計，全年導(dǎo)流，50年一遇洪水度汛隧洞最大下泄流量2030m3/s，下游圍堰頂部高程502m。

2.2 導(dǎo)流方式

導(dǎo)截流是難度比較大的工作，在施工導(dǎo)流中占有重要地位。如果截流不能按時完成，就會延誤整個河床部分建筑物的開工日期;如果截流失敗，失去了以水文年計算的良好截流時機，則可能拖延工期達一年。因此在施工導(dǎo)流中，常把截流視為影響工程施工全局的一個控制性項目。該水電站壩址處為“V”形河谷，無天然灘地、臺地可以利用，壩體本身不具備擋水及過水條件，為此適合采用隧洞導(dǎo)流，上、下游圍堰一次攔斷河床的導(dǎo)流方式。

2.3 工程施工導(dǎo)截流特點

通過分析該水電站工程特點，該工程施工導(dǎo)截流和水流控制特點主要體現(xiàn)如下:

a.該標導(dǎo)流工程基坑范圍小，圍堰距導(dǎo)流洞進出口很近，施工場地狹窄，防滲工程量大，施工工期緊、強度高。

b.施工區(qū)域內(nèi)無專用防滲黏土料場，黏土料要在壩基開挖中收集，而且黏性土中混有砂質(zhì)土，將影響防滲效果，增加基坑排水難度。

c.鑒于該工程截流施工分流條件較好，因此較容易實現(xiàn)截流，工程中的截流施工僅受拋投強度限制。

d.上游圍堰受擋水水位要求的限制，采用過水圍堰，存在著基坑進水問題，圍堰防護工程要求高而且工程量大。

3 導(dǎo)截流施工技術(shù)

a.戧堤預(yù)進占。針對施工情況和圍堰的結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)盡量縮短圍堰施工時間，尤其是高壓擺噴防滲墻的施工時間，上、下游圍堰采用同時進占的方式。圍堰截流戧堤、黏土及土石一區(qū)料同時進占，黏土料和土石一區(qū)料滯后截流戧堤5～10m。

b.合龍。合龍應(yīng)當選擇水流量最小時段施工，這時龍口合龍流速相對較小，截流難度不大。而且為了有效地確保截流施工順利實施，該工程通過借鑒其他工程經(jīng)驗進行截流備料，備料選用0.5～0.7m塊石，約計300m3。

c.施工方法。圍堰戧堤進占采用1.6m3液壓反鏟裝土石料，25t自卸汽車運輸，前進法卸料，TY220推土機平整并進行履帶碾壓。填筑時，首先一次填至水面以上0.5m，然后分層填筑，分層厚度為0.5～0.7m，并進行碾壓。施工中龍口合龍要求在24h內(nèi)完成，拋投量900m3，考慮損耗系數(shù)1.2，則龍口合龍的拋投強度為1.2×900=1100m3/天，大于戧堤進占平均拋投強度，按照截流時強度配置施工機械。根據(jù)該工程龍口合龍拋投強度配置3臺1.6m3液壓反鏟，每臺反鏟安排3輛25t自卸汽車，備用3臺，共計12輛自卸汽車。其中1臺1.6m3液壓反鏟和3輛25t自卸汽車布置在塊石備料場。戧堤頭配置1臺TY220推土機，即可滿足一期截流要求。

4 圍堰施工技術(shù)

a.圍堰填筑應(yīng)從右向左分層進行，水下一次填至水上0.5m。上、下游圍堰填筑用1.6m3液壓反鏟挖料，25t自卸汽車運輸，上、下游圍堰各配置一臺220馬力推土機。

該圍堰填筑施工程序為:截流戧堤→498m高程(下游周堰497m高程)以下黏土→498m高程(497m)以下過渡料→498m高程(497m)以下土石→高壓擺噴防滲墻施工→498m高程(下游圍堰497m高程)以上黏土→498m高程(下游圍堰497m高程)以上過渡料→498m高程(下游圍堰497m高程)以上土石。對于498m高程(下游圍堰497m高程)以上的堰體填筑，先進行黏土防滲墻填筑，然后填筑混合料和過渡料。黏土每0.3m一層、土石料和過渡料每0.5m一層碾壓，同時用反鏟配合人工進行坡面修整拍打夯實。上游圍堰填筑至充水口底部高程后，先進行缺口底部和側(cè)面漿砌石擋墻施工，后施工充水口內(nèi)回填黏土和編織袋。

b.上游圍堰干砌石施工。首先利用現(xiàn)有圍堰斷面修整，將圍堰加高至502m高程(頂面靠下游10m范圍內(nèi)高程502m)，防護后堰頂高程502.4m。將上、下游堰坡修整平順，并盡量采用反鏟夯實，下游坡腳至趾板上游邊坡坡頂范圍內(nèi)虛渣清除。在干砌石之前，采用埋管(φ150PVC管)將滲水引出。石料取自指定的料場，要求材質(zhì)堅硬新鮮，表面無污垢、水銹等雜質(zhì)，用于表面的石材必須具有一個用做砌筑的表面平整的平面;毛石砌體所用毛石外形應(yīng)呈塊狀，其中部厚度不小于15cm;規(guī)格小于要求的片石，可用于塞縫，但應(yīng)控制其用量不得超過該處砌體重量的10%。

5 防滲墻施工技術(shù)

防滲墻是確保圍堰防滲效果的重要設(shè)施。該工程上游圍堰堰體填筑到498m高程后，采取高壓噴射灌漿修筑防滲墻，防滲墻軸線長度根據(jù)兩岸岸坡巖石情況確定。根據(jù)其他工程經(jīng)驗，為保證圍堰高壓擺噴防滲墻防滲效果，高噴防滲墻深入基巖1.0m，深入黏土1.5m，遇風化深槽，則深入3.0m。上游圍堰防滲墻約1320m2，鉆孔量約1100m;下游圍堰約1197m2，鉆孔量約900m。上、下游圍堰高壓噴射灌漿均采用三重管法施工，噴灌形式為擺噴，墻體結(jié)構(gòu)型式為擺噴相接，初擬鉆孔孔距1.4m，擺角為25°，最優(yōu)的孔距及布置通過現(xiàn)場試驗來確定。施工時按分序加密的原則進行，先噴Ⅰ序孔，再噴Ⅱ序孔。根據(jù)高壓擺噴施工特點和河床覆蓋層地質(zhì)情況，圍堰黏土填筑施工前，先清除高噴軸線上覆蓋層內(nèi)的大塊石，以有效地保證防滲墻連續(xù)完整。

通過結(jié)合沿防滲墻軸線布置地質(zhì)復(fù)勘孔，采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機套管護壁鉆孔取樣的方法。局部地質(zhì)條件變化較復(fù)雜的部位，適當加密勘探孔。地質(zhì)鑒定結(jié)束后，基巖部分采用0.5:1的水泥漿進行封孔，基巖以上部分采用黏土封孔。

6 壩體施工

壩體施工是工程完工后是否能安全運行的關(guān)鍵。壩體的不同部位填筑分期進行，以確保壩體每個土層的壓實度，如該工程壩體填筑共分5期進行，對于不同分期的壩體填筑劃分見下圖。

大壩填筑分期示意圖

壩體上游坡面施工工序為:墊層水平填筑→修坡→坡面碾壓→第一層乳化瀝青防護→撒砂覆蓋→靜碾→第二層乳化瀝青防護→撒砂覆蓋→靜碾。在乳化瀝青防護施工中該工程采取超填邊坡，對墊層超填部分采用自行式振動光面碾進行碾壓。壩體填筑上對大壩的主堆石區(qū)設(shè)計有過渡區(qū)(水平寬3m)、墊層區(qū)(水平寬3m)以及鋼筋混凝土面板。對于大壩的次堆石區(qū)采取干砌石護坡厚0.3m;另外在壩址位置采取固結(jié)灌漿與帷幕灌漿施工處理。

7 結(jié)語

該水電站工程的截流方式、圍堰施工、防滲墻做法以及大壩合垅段壩體等工程施工經(jīng)驗，可為同類工程提供參考借鑒。

1 張超然.大江截流及二期圍堰主要技術(shù)問題的決策［J］.中國三峽建設(shè)，2009，21(7):31-34.

2 孫志禹，王建平，陳先明.大江截流及二期圍堰主要技術(shù)問題優(yōu)化決策［J］.安徽建筑，2009，31(8):101-102.

3 王儒述.三峽工程的大江截流及二期圍堰［J］.水利水電科技進展，2010，21(6):113-115.