印尼Jatigede大壩臨時圍堰的設(shè)計與施工

陳 馳， 丁 顯 庚

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

印尼Jatigede大壩臨時圍堰的設(shè)計與施工

陳 馳， 丁 顯 庚

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

大壩截流在以攔河大壩為主要建筑物的水利水電工程施工中占有至關(guān)重要的作用，而作為導(dǎo)流期間的臨時擋水建筑物，上、下游臨時圍堰的設(shè)計與施工又是大壩截流前所有工作的關(guān)鍵工程之一。簡述了印尼Jatigede大壩上、下游臨時圍堰的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工流程和主要施工方法，可供類似工程借鑒。

大壩截流；臨時圍堰；設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；施工方法；印尼Jatigede大壩

1 工程概況

Jatigede大壩工程位于印尼西爪哇省雙木丹地區(qū)，主要建筑物包括碎石土心墻堆石壩、導(dǎo)流洞、灌溉洞、溢洪道和發(fā)電洞進(jìn)口等。

大壩施工采用右岸導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流、全斷面全年施工的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流洞布置于大壩右岸山體內(nèi)，直徑10 m，在上游段布置了一段直徑10 m的暗渠，總長度為729.5 m。導(dǎo)流洞貫通前后，在主河道上、下游各填筑了一道臨時圍堰，以完成河道截流施工。

2 圍堰填筑進(jìn)度

根據(jù)施工總進(jìn)度計劃安排，2011年8月2日導(dǎo)流洞完工并具備過流條件。上游臨時圍堰戧堤施工于2011年7月15日開始，至2011年8月2日結(jié)束， 8月3日在龍口部位進(jìn)行了大壩截流施工。截流后及時進(jìn)行臨時圍堰閉氣、拓寬和加高工作，同時進(jìn)行圍堰下游側(cè)截水溝槽的施工，至8月14日完成了上游臨時圍堰的施工。

由于下游臨時圍堰處河道狹窄，填筑工程量較小，在8月3日大壩截流后，僅用1 d時間就完成了戧堤填筑施工并及時進(jìn)行了圍堰閉氣、拓寬和加高工作，至8月10日，全部完成圍堰施工。

大壩基坑排水工作在上、下游臨時圍堰戧堤和閉氣工作全部完成后開始。

3 臨時圍堰的設(shè)計

3.1 圍堰等級

根據(jù)施工總進(jìn)度計劃安排，上游臨時圍堰的使用期為2011年8～12月，共5個月，下游臨時圍堰的使用期為2011年8月～2012年9月，共14個月。按照我國《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2004)規(guī)定(導(dǎo)流建筑物的級別劃分標(biāo)準(zhǔn))：上游臨時圍堰為5級臨時性土石結(jié)構(gòu)水工建筑物；下游臨時圍堰為4級臨時性土石結(jié)構(gòu)水工建筑物。

3.2 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算

上、下游臨時圍堰均采用粘土心墻土石不過水圍堰。

經(jīng)受力及抗滑穩(wěn)定等結(jié)構(gòu)計算并主要考慮45 t自卸車的正常通行需求，擬定上游臨時圍堰堰頂寬15 m；未安排過車的下游臨時圍堰堰頂寬6 m，迎水面邊坡坡比為1∶1.5，背水面邊坡坡比為1∶1.2。

3.2.1 上游臨時圍堰頂高設(shè)計

已知：導(dǎo)流洞直徑d=10 m，底坡i=0.013 02，洞長L=729 m，進(jìn)口底板高程E1=164 m，過水?dāng)嗝娌诼蕁取值為0.013，求解臨時圍堰堰頂高程E2。簡要計算過程如下：

(1)上游臨時圍堰為土石結(jié)構(gòu)類的5級臨時性水工建筑物，按《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2004)(導(dǎo)流建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)劃分)規(guī)定，其設(shè)計洪水重現(xiàn)期采用該流域旱季5 a一遇標(biāo)準(zhǔn)。而業(yè)主無可用的旱季徑流資料，故暫按全年洪水標(biāo)準(zhǔn)的65%考慮，而重現(xiàn)期為5 a的全年設(shè)計洪水流量為1 335 m3/s，重現(xiàn)期為5 a的旱季設(shè)計洪水流量為868 m3/s。

(2)根據(jù)相關(guān)規(guī)范，對于半有壓流下限流量為Qpc，則：

Qpc=μAd(2g)1/2(tpc-ε)1/2d1/2

= 0.625 × 78.54 × (2 × 9.81)1/2×

(1.25-0.673)1/2×101/2

=0.625×78.54×4.43×0.76×3.162

=522(m3/s)

式中Qpc為半有壓流下限流量；μ為流量系數(shù)，取0.625；Ad為導(dǎo)流洞過水面積；tpc為半有壓流與明流上游臨界壅高水深比，此處取值為1.25；ε為進(jìn)口豎向收縮系數(shù)，此處取值為0.673。

(3)根據(jù)相關(guān)規(guī)范，對于半有壓流與有壓流臨界流量為Qfc，則：

Qfc=μAd(2g)1/2(Tfcd+Li-hp)1/2

= 0.743×78.54× (2× 9.81)1/2× (1.5

× 10 + 729× 0.013 02 -7)1/2

=0.743× 78.54× 4.43× 4.18

=1 081(m3/s)

式中Qfc為半有壓流與有壓流臨界流量；μ為 流量系數(shù)，取0.743；Tfc為半有壓流與有壓流上游臨界壅高水深比，取1.5；i為導(dǎo)流洞底坡；L為導(dǎo)流洞長度；Li為導(dǎo)流洞水平長度；hp為出口底板以上的計算水深，自由出流時，hp=ηd。

(4)由于5 a一遇的旱季設(shè)計洪水流量為868 m3/s，介于明流與有壓流之間，按半有壓流考慮，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，半有壓流上游壅高水深為H0。

H0= (Q2/2gμ2Ad2) +εd

= (8682/ 2 ×9.81×0.842×78.542)

+ 0.673×10=15.5 (m)

式中H0為半有壓流上游壅高水深；Q為5 a一遇的旱季設(shè)計洪水流量；μ為流量系數(shù)，取0.84；ε為進(jìn)口豎向收縮系數(shù)，取0.673。

(5)上游臨時圍堰堰頂高程E2。

E2=E1+H0+h

= 164+15.5+0.5=180(m)

式中E1為進(jìn)口底板高程；h為圍堰的安全超高，取0.5 m。

上游臨時圍堰典型斷面見圖1。

3.2.2 下游臨時圍堰頂高設(shè)計

與3.2.1節(jié)相同，按《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2004)(導(dǎo)流建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)劃分)規(guī)定，下游臨時圍堰設(shè)計洪水重現(xiàn)期按全年10 a一遇洪水流量考慮，根據(jù)業(yè)主提供的該流域全年洪水資料，經(jīng)計算，堰頂高程為175 m。

圖1 上游臨時圍堰典型斷面圖

4 臨時圍堰的施工

4.1 施工規(guī)劃

4.1.1 料源選擇

上、下游臨時圍堰均采用粘土心墻土石不過水圍堰。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，為滿足圍堰自身穩(wěn)定、擋水、防滲要求，上、下游臨時圍堰主要由兩種材料組成：防滲土料(用于圍堰粘土心墻和迎水面閉氣)和堰殼石塊填料。

4.1.2 料源規(guī)劃

(1)根據(jù)因地制宜、廢物利用、運距節(jié)約的經(jīng)濟(jì)原則，上、下游臨時圍堰施工所需堰殼石塊填料盡量利用大壩壩肩開挖的石方爆破開挖料，分別從附近渣場開采，所需的防滲土料在距離最近的合格土料場開采。

(2)在上游臨時圍堰戧堤填筑及大壩截流之后，進(jìn)行圍堰的拓寬加固和加高填筑，可充分利用大壩主圍堰區(qū)域開挖的合格料。

4.1.3 施工道路規(guī)劃

大壩截流采用戧堤立堵法，從左岸進(jìn)占截流。從大壩左岸繞壩路下至河床工作面，完成臨時圍堰的基礎(chǔ)清理、主體填筑施工。成功截流并拓寬加高臨時圍堰后，左右岸的繞壩道路連接形成上游跨河道路，作為主圍堰及大壩主體填筑的主要施工道路。

4.1.4 臨時設(shè)施

(1)供風(fēng)：布置一臺20 m3/s移動空壓機(jī)供風(fēng)。

(2)供電：由左岸變壓站供應(yīng)印尼國家電力公司提供的系統(tǒng)電力。

4.2 圍堰填筑施工方法

4.2.1 施工順序

上、下游臨時圍堰施工順序均為：基礎(chǔ)清理?戧堤施工?截流?基坑初期排水?閉氣?截水溝設(shè)置?拓寬加高斷面施工。

4.2.2 基礎(chǔ)清理

徹底清除臨時圍堰岸坡和基礎(chǔ)的超徑塊石及雜物，能有效提高臨時圍堰的防滲效果，降低滲水量，確?；优潘杀咀畹汀?/p>

測量放線確定上、下游臨時圍堰填筑區(qū)域后，岸坡部分用EX350挖掘機(jī)從上到下進(jìn)行清表和覆蓋層開挖工作，自卸汽車出渣。

河灘部分的基礎(chǔ)清理采用挖掘機(jī)盡量深的清除臨時圍堰河床段基礎(chǔ)覆蓋層；主河床段的水下部位在圍堰戧堤填筑前用反挖盡量將超徑塊石清理干凈。

4.2.3 戧堤施工

上游臨時圍堰頂高程為180 m，戧堤頂高程為168 m。下游臨時圍堰頂高程為175 m，戧堤頂高程為164 m。戧堤采用立堵法施工，用45 t級自卸車從就近的渣場將大壩主體開挖的合格石料運至現(xiàn)場，由左岸開始進(jìn)占填筑，SD22推土機(jī)鋪料平整，19 t振動碾振動壓實，EX350挖掘機(jī)修坡。

4.2.4 心墻施工

臨時圍堰心墻的填筑與堰殼填筑同步加高，就近開采合格的粘土心墻料，采用25 t級自卸車運至填筑現(xiàn)場，由左岸開始進(jìn)占法卸料，以避免自卸汽車在碾壓合格的心墻面上行駛而造成剪切破壞。心墻料松鋪厚度為30 cm，壓實厚度為25 cm；SD22推土機(jī)平整鋪料后，19 t凸塊振動碾沿平行于堰軸線方向先靜壓2遍，再振動碾壓6遍合格。

4.2.5 基坑排水

在上游臨時圍堰堰趾處設(shè)置截水槽攔截堰基滲水，將其集中到上游水泵坑，由低水頭大容量離心泵經(jīng)鋪設(shè)至圍堰上游面的排水管將水抽排出基坑。

在下游臨時圍堰堰踵處設(shè)置截水溝和水泵坑，匯集主圍堰和壩體河床段基坑的積水，由大容量低水頭水泵經(jīng)鋪設(shè)至圍堰下游面的排水管將水抽排出基坑。

水泵的選擇充分考慮經(jīng)濟(jì)性原則：既滿足排水量的要求，又考慮揚程的經(jīng)濟(jì)性。

在主圍堰和主壩基坑開挖過程中，同步設(shè)置臨時排水溝，將積水引排至下游水泵坑?；娱_挖完成后，零星的基礎(chǔ)滲水用潛水泵抽排至下游水泵坑。

4.2.6 閉氣材料施工

為有效減少堰體和基礎(chǔ)滲水，截流后用合格的土料在圍堰迎水面進(jìn)行閉氣施工。使用45 t級自卸車運至戧堤上卸料，SD22推土機(jī)向迎水面推料， EX350挖掘機(jī)輔助壓實邊坡，在閉氣土料自重和水流作用下，土料被沖填進(jìn)堰體的空隙內(nèi)，最終形成均勻密實的堰體。

4.2.7 堰體堆石及防沖體施工

在大壩截流后，對圍堰進(jìn)行拓寬、加固和加高，以達(dá)到設(shè)計的防洪要求。填筑料用45 t級自卸車運至現(xiàn)場，從左岸開始進(jìn)占法卸料，SD22推土機(jī)分層平鋪(分層厚度為1～1.2 m)，19 t光面振動碾振動壓實，EX350挖掘機(jī)修坡和拋石護(hù)坡。

5 臨時圍堰實施效果

截流后，臨時圍堰的拓寬、加高工作與主圍堰及壩體河床段的基礎(chǔ)開挖工作同步進(jìn)行。由于臨時圍堰填筑質(zhì)量高，閉氣效果好，上游滲水量極少，再輔以截水槽截水和水泵抽排，真正實現(xiàn)了主圍堰和壩體河床段在干地施工，最終保證了在雨季汛期來臨前，在非常緊迫的工期要求下，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了主圍堰填筑施工，為整個工程的順利履約奠定了堅實的基礎(chǔ)。

6 結(jié) 語

臨時圍堰的設(shè)計和施工質(zhì)量好壞決定了截流是否順利、基坑滲水量大小、主圍堰施工是否安全、順利，并且影響主圍堰施工質(zhì)量。

臨時圍堰的設(shè)計工作充分考慮了當(dāng)?shù)亟涤旰蛷搅魈攸c。施工盡可能安排在旱季初期進(jìn)行，此時原河床水位低、流量小、降雨少，有利于臨時圍堰的填筑和戧堤合龍截流，后續(xù)主圍堰和壩體河床段施工安全、施工時間充足、施工質(zhì)量高。

提前規(guī)劃臨時圍堰填筑料源：充分利用大壩左右壩肩開挖的合格料，挖填結(jié)合以提高工效并加快施工進(jìn)度，既保證了工期和施工質(zhì)量，又極大地降低了施工成本，提高了經(jīng)濟(jì)和社會效益。

TV7;TV52

B

1001-2184(2017)05-0024-03

2017-08-20

陳 馳(1982-)，男，四川都江堰人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

丁顯庚(1980-)，男，河南新野人，高級工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯李燕輝)