高橋灣橡膠壩工程的施工難點與特點

羅造時

高橋灣橡膠壩工程的施工難點與特點

羅造時

一、工程概況

霍山縣地處安徽省江淮西部，大別山北麓，其行政區劃隸屬于六安市。高橋灣橡膠壩工程位于霍山縣城北側、淮河支流東淠河干流上佛子嶺水庫壩下約19km處，是以攔蓄環境水、改善水生態環境為主，結合發電及旅游等的綜合利用工程。橡膠壩工程設計蓄水位為65.6m，攔蓄水量2000萬m3，形成水面面積340萬m2。壩址處設計洪水標準采用20年一遇，洪峰流量為4730m3/s；工程區動峰值加速度為0.1g，地震基本烈度為Ⅶ度，工程按7度設防。

二、總體布置

橡膠壩工程主要建筑物由橡膠壩、調節閘、水電站及城關圩自排涵等組成。橡膠壩壩型為充水型橡膠壩，共布置8跨，每跨長67.5m，壩袋全長540.0m，橡膠壩總長548.0m。充排水泵房布置在左堤與橡膠壩之間，平面尺寸為16.00m×16.00m（順水流向長×垂水流向寬），控制8個壩袋。調節閘布置在橡膠壩與水電站之間，共3孔，單孔凈寬4.80m，設計流量130m3/s，閘室垂直水流向寬18.60m，順水流向長96.50m。水電站緊臨調節閘右側，布置在右岸主槽內，設計引用流量130m3/s，總裝機5700 kW，站內設3臺GDJ810-WZ-290型軸伸貫流式機組，站身平面尺寸33.25m×34.00m（順水流向長×垂水流向寬），水電站順水流向總長96.50m。新建城關圩自排涵，設計自排流量9.73m3/s，采用倒虹吸穿越新天河，其后接鋼筋混凝土箱涵通至橡膠壩下游入東淠河，入河側設防洪閘；倒虹吸與箱涵均采用單孔布置，總長2380m。

三、工程施工難點與特點

1.工程位于東淠河干流上，施工導流問題突出

高橋灣橡膠壩工程位于東淠河干流上，其非汛期壩址上游來水主要由佛子嶺水庫發電尾水及區間降雨匯水組成，工程能夠成功實施的關鍵主要是合理安排施工導流方案，并確保工程在汛前滿足防洪度汛要求。根據當地地形地質條件、水文條件并結合建筑物施工特點和施工進度安排，工程安排在兩個非汛期內完成。第一個非汛期主要施工橡膠壩和調節閘，分三期實施，安排如下：一期施工安排在第一年10~12月下旬，主要施工橡膠壩地下連續墻工程和導流明渠的開挖，利用右岸深槽導流；二期施工安排在第一年12月下旬~第二年3月底，填筑一期左、右側圍堰，施工右側調節閘、水電站和3孔橡膠壩、左側3孔橡膠壩，利用開挖的明渠導流；三期施工安排第二年4~5月底，填筑二期圍堰，施工中間2孔橡膠壩；并加高一期左側圍堰，作為中間兩孔橡膠壩施工的進場通道，利用完建的右側橡膠壩和調節閘導流；水電站跨汛期施工，汛期允許圍堰過水。第二個非汛期施工自排涵和未完工的水電站。

橡膠壩工程于2012年10月上旬正式開工建設，2013年5月底完成橡膠壩及調節閘水下工程部分，2014年4月底完成自排涵及水電站工程，同年5月底首臺機組正式并網發電，至2014年7月中旬通過竣工驗收，歷時22個月，期間經過兩次較大的洪水考驗，工程運行安全。

2.工程地質條件復雜，地基處理問題突出

工程壩基持力層主要為中粗砂夾礫石層，下臥層為礫砂夾卵石層，這兩層砂性土均已被人為擾動，均勻度差，且有架空現象，雖然地基承載力滿足設計要求，但建壩后易產生不均勻沉降，需對壩址范圍內的地基進行加固處理。初步設計階段主要對振沖擠密樁方案與強夯處理方案進行技術經濟比較后合理確定。這兩個方案技術上均可行，由于振沖擠密樁方案存在工程投資大、施工周期長、施工強度高及施工臨時用電負荷大等缺點，最終選擇采用強夯處理方案。強夯施工前，進行現場試夯試驗，試夯面積20m×20m。根據試驗確定的強夯參數，按先點夯后滿夯的工藝組合進行施工，點夯單擊夯擊能取3000kN·m，夯錘直徑2.52m，滿夯單擊夯擊能1000kN·m；點夯間距4.5m，正三角形布置，夯點的夯擊次數不小于現場試夯的夯擊次數，最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；滿夯分兩遍完成，每遍兩擊，滿夯夯點搭接1/4錘徑，滿夯施工完成后，對施工作業面進行機械碾壓，要求地基土的相對密度不低于0.7。強夯施工完畢后7～14d內，做標貫試驗，平均標貫擊數大于23，滿足設計要求。

3.壩基為中細砂，防滲及防沖問題突出

橡膠壩底板座落在中細砂夾礫石層上，在擋水水頭較高的情況下，壩基接觸滲流及滲透穩定性均不滿足要求，壩基需采取防滲處理措施。由于橡膠壩坍壩期間水流可控性差，易造成水流集中下泄，對下游沖刷較嚴重，宜在消力池后布設防沖措施。為滿足工程防滲及防沖要求，在鋪蓋下設混凝土防滲墻，在海漫末端設鋼筋混凝土防沖墻。

防滲墻與防沖墻均采用液壓抓斗機械進行施工，為防止槽壁坍塌和泥漿流失，采用泥漿護壁挖槽法。施工前，設置防滲墻中心線定位點，水準基點和導墻沉陷觀測點，并修建導墻、施工平臺及其他施工輔助設施，施工準備完成后即進行挖孔成槽，造槽孔時遇到孤石，采用重鑿沖砸方法處理。成槽后將泥漿中及沉淀在槽底的鉆渣清理干凈，再利用吊裝設備下設鋼筋籠，鋼筋籠起吊過程中，下端不得在地上拖，下設過程中一定要保持鋼筋籠的整體垂直度，鋼筋籠下設完成后，即可進行混凝土澆筑。混凝土澆筑過程中要確保導管下口埋入混凝土的深度不小于2.0m，并嚴格控制導管提升速度。

4.調節閘、水電站基坑開挖與回填

調節閘與水電站座落在巖基上，巖基頂面高程53.0m，而橡膠壩建基面高程為61.0m，基坑開挖深度約8.0m。由于壩址區的工程地質主要由粗砂夾礫石等組成，滲透系數1× 10-2cm/s，為強透水地基，非汛期場區地下水位高程一般在59.0～60.0m，水位差近6.5m。如何在深基坑、高水頭及強透水的地基條件下保證基坑干地施工，以及施工期間的開挖邊坡的穩定是施工能否成功的關鍵。初步設計階段主要選用高壓小角度擺噴成墻并局部采取深井降水配合的方案，施工初期由于連續降雨及佛子嶺水庫放水的影響，場區水位達到61.5m，若按原截滲方案實施，很難保證開挖基坑安全，最后經設計、監理、施工及建設單位等四方聯合協商后選用高壓旋噴樁成墻方案，并與已經實施的上游防滲墻及下游防沖墻連接起來形成封閉，保證了工程的順利施工。高壓旋噴樁采用三管法施工，樁徑1.0m，樁距0.8m，平均樁長10.0m。

電站主廠房建基面高程49.0m，基巖開挖深度約4.0m，由于電站施工單位進場較晚，調節閘及分流島底板均已實施完成，正在進行閘墩及墻體澆筑，因此電站基坑無法采用淺孔爆破開挖。為了減少電站巖基開挖對調節閘的影響，施工單位先期采用了靜態爆破法，由于巖石完整性好、強度高且當時正值12月份氣溫較低，因此，靜態爆破效果很差，開挖效率極低。最終，施工單位采用從德國進口巖石切割機進行施工，巖石分層開挖，每層0.5m，平面上分帶狀進行，每條寬0.5m。根據施工圖紙要求開挖，成形后直接作為站身一部分。

基坑回填主要為橡膠壩與分流島連接部位，兩建基面高差約8.0m。根據施工進度安排，基坑回填于2月底開始，至3月底完成該跨橡膠壩施工，為4月初封堵導流明渠施工中間兩跨橡膠壩創造條件。這就要求回填質量必須得到保證，以免在后續工程運行中出現較大沉降，從而危及工程安全。施工時，對底層砂填筑采用水力輸送，振搗器振搗密實，填筑高度約1.0m；后續施工采用裝載機運灑過水的砂礫石，分層鋪筑，分層厚度0.4m，每鋪完一層，注水后采用反鏟壓實，填筑完成后，做標貫試驗，平均標貫擊數大于26，滿足設計要求。該段橡膠壩施工完成后，基本沒有沉降。

四、結語

近年來，隨著地區經濟的快速發展，城市化進程的不斷加快，人民對生活環境提出了宜居、濱水等更高的要求。因此，橡膠壩工程被越來越多的應用到城鎮景觀工程以及河道攔蓄工程中，壩型也由原來型式比較單一的充水式橡膠壩發展為充氣式橡膠壩、氣盾閘及鋼壩閘等多種型式。目前，國內也正在進行多泥沙河流上橡膠壩壩袋的抗磨損以及高海拔地區橡膠壩壩袋的抗氧化研究，爭取為橡膠壩的發展提供更廣闊的空間。本文重點闡述了橡膠壩工程的施工特點，以期為其他類似橡膠壩工程的施工提供借鑒■

（作者單位：霍山縣淠河河道管理局237200）