兩河口水電站大壩礫石土心墻雨季施工措施

(1.中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司，陜西 西安 710061; 2.中國電建昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

兩河口水電站位于川西高原氣候區，干、濕季分明，大壩填筑過程中礫石土心墻受降雨因素影響大。相比糯扎渡、長河壩等類似工程，兩河口壩址區雨季持續時間長，造成心墻土料雨季含水率和壓實度控制難度大，不僅對質量管控提出挑戰，而且對施工組織及工期產生不利影響。

為滿足大壩施工期200年一遇擋水防洪標準和確保工程按期發電，需采取合理有效的礫石土雨季施工措施，充分利用非降雨時間組織施工，確保施工節點目標順利實現。

1 工程概述

兩河口水電站位于四川省甘孜藏族自治州雅江縣境內的雅礱江干流上，工程屬大(1)型Ⅰ等工程，水庫庫容為107.67億m3，電站裝機容量3000MW(6×500MW)，多年平均年發電量110億kWh。兩河口水電站心墻堆石壩壩頂高程為2875m，壩頂長668m，心墻基礎最低建基面高程為2582m，最大壩高295m；壩體基本剖面為中央礫石土直心墻型式，心墻兩側為反濾層，反濾層與堆石體壩殼之間設置過渡層，壩頂寬16m，上游壩坡坡度為1∶2，下游壩坡坡度為1∶1.9。

兩河口水電站施工區地處高山峽谷，屬川西高原氣候區，每年5—10月份為雨季。施工區小區域突降暴雨時間短，瞬時降雨量大等特點明顯，降雨無規律性。對汛期大壩心墻料的開采、生產及上壩填筑施工造成不利影響。

兩河口水電站大壩是目前國內第二、世界第三高土石壩，相比以往類似工程，由于受到高原地區特有的土料凍融作用的影響，施工時間大為減少，因此開展雨季施工并研究合適的雨季施工措施成為必然選擇。

2 歷年降雨統計分析

2.1 數據統計

據雅江縣氣象站歷年實測資料統計，多年平均降水量為746.1mm，雨季(5—10月)降水量為694.2mm，占全年的93.0%，歷年最大一日降水量為70.6mm。多年平均年蒸發量為1919.3mm(20cm口徑蒸發皿)。

據兩河口專用氣象站實測資料統計，多年平均降水量為721.7mm，雨季(5—10月)降水量為642.4mm，占全年的89.0%，最大一日降水量為45mm，最大1h降雨量16mm，最大3h降雨量29mm，最大6h降雨量40mm，最大12h降雨量43mm，最大24h降雨量53mm。

從以上歷史統計數據可以看出，兩河口專用氣象站降雨統計數據與雅江縣氣象站降雨統計數據偏差不大。

2.2 影響分析

雨季降水導致土料含水量偏高，使得土料含水率大于允許最優含水率的上限，影響土料碾壓密實度，對心墻防滲體質量影響大；嚴重時會因土料含水問題使得心墻無法填筑。由歷年降雨數據統計分析可以看出，每年5—10月為施工區雨季，降雨量為642.4mm，占全年降雨量的89%，該時段施工需采取雨季措施進行。由于工程按期發電、度汛等節點目標的要求，有必要采取合理的心墻雨季施工措施，確保節點目標順利實現。

3 雨季施工特點及難點分析

3.1 雨季施工特點

兩河口水電站礫石土心墻雨季施工有以下特點：

?雨季持續時間長、降雨量大。兩河口水電站位于川西高原氣候區，干濕兩季分明。壩址區雨季持續時間長，從每年5月一直延續到10月；降雨量大，整個雨季降雨量為642.4mm，占全年降雨量的89%。

?土料黏粒含量高。按照《水電工程施工組織設計規范》(DL/T5397—2007)規定：礫石土日降雨量小于5.0mm照常施工；5～10mm雨日停工。但現場發現，當連續降雨達2mm時，已經出現碾壓機具掛泥無法施工的情況。

搜集匯總國內長河壩、糯扎渡礫石土檢測資料與兩河口對比見表1～表3。

表1 長河壩礫石土檢測結果統計

表2 糯扎渡礫石土檢測結果統計

表3 兩河口礫石土檢測結果統計

通過對比長河壩、糯扎渡、兩河口三個工程心墻土料相關指標，土料黏粒(小于0.075mm顆粒)含量分別為35.3%、42.8%、44.7%、兩河口最大；小于0.005mm顆粒含量分別為11.3%(土料場天然為10.8%)、10.9%(土料場天然為18.10%)、13.3%(亞中土料場天然為24.1%)，兩河口礫石土最大。

3.2 雨季施工難點

兩河口水電站礫石土小于0.075mm、小于0.005mm顆粒含量均較同類工程高，心墻土料填筑對降雨的敏感性較大，水分極易進入土料內部，且內部水分又不易蒸發，造成日累計降雨量小于5.0mm時，現場已無法正常填筑施工。

由于兩河口心墻礫石土對降雨的敏感性超出當前規范及已有工程的經驗，如何提高雨季施工效率，保證施工質量，需要在短時氣象預報、質量管控、精細化施工組織等方面重點研究，制定合理的雨季施工措施。

4 雨季施工措施

2017年兩河口大壩心墻迎來了第一個雨季，圍繞“加強氣象預判、保障資源投入、雨前快速反應、復工嚴格有序”的思路，不斷探索、總結雨季施工經驗，制定了詳細的雨季施工措施，取得了較好的應用效果：

?氣象預報。引入甘孜州氣象雷達服務，此項技術以多普勒效應為基本原理，通過探測氣象云圖內部降雨粒子的尺度和密度分布，預測降雨強度、走勢。對心墻區、摻拌場等小區域實現精確定位，提高臨近氣象預報的準確率，解決臨近氣象預報的難題，為現場快速反映及下達相關指令提供技術支持。

?氣象信息采集分析。在土料場、左右壩肩、心墻、摻拌場等區域分別安裝小型氣象監測儀器，對以上相關部位的溫度、濕度、降雨量和風速等氣象要素進行監測。通過統計分析氣象數據，預測降雨對備料、填筑等產生的影響，及時做好復工準備。

?備料場。雨季對礫石土料進行摻拌或摻拌料開采上壩時，選擇在非降雨時段進行，摻拌完成后應立即進行覆蓋保護，避免降雨影響。土料和礫石分層鋪筑過程中如遇降雨，需對鋪料料堆采用防雨布覆蓋或表面壓光處理，并形成一定坡度利于排水。對已完成補水，待上壩的接觸黏土土料采用防雨布進行覆蓋，以便在心墻填筑具備復工條件時能夠快速供料。土料裝車上壩前應進行含水率等指標的試驗檢測，避免不合格料上壩。后期將在摻拌場建礫石土料防雨棚，用來保護已摻拌好的礫石土料不受降雨的影響。

?土料運輸。由于摻拌場距心墻較遠，為減少運輸途中雨水對土料含水率的影響，運輸車輛采取覆蓋防雨布的措施。

?填筑面施工。采取小倉面快速輪換施工。將心墻填筑面劃分為攤鋪區、碾壓區、檢測區、合格區等倉面，開展流水作業，既能提高施工效率，又能加快雨前防雨處理，提高雨后復工速度。

?填筑面雨前措施。根據氣象預報，雨前將已平整但尚未碾壓的松土采用震動平碾進行快速碾壓形成“龜背狀”，即將平碾碾后的填筑面稍向上游、下游傾斜，坡度取2%，以利于排水，完成后將心墻填筑面上的機械設備撤離至壩殼區。

?填筑面覆蓋防護。接觸黏土采用防雨布覆蓋；經過現場實踐，礫石土全倉面覆蓋防雨布成本高、效果不理想，故后期對礫石土取消防雨布覆蓋措施。

?蓋板截雨。左右岸蓋板混凝土灌漿施工前已構建截水槽，可匯集降雨時從蓋板流入心墻的雨水，并及時引排。

?復工措施。雨后根據天氣情況進行翻曬處理，必要時組織人工采用“盆舀桶裝”的方式及時清理填筑區積水，局部受雨浸泡土料需進行換填；嚴格按照復工程序，當土料各項指標達到設計要求后，快速復工。

?管理措施。成立雨季施工專項研究小組和現場氣象研判小組，對雨季施工影響因素及施工措施進行深入研究，監控人員每半小時發布氣象云圖，對降雨強度、云團走勢進行預報，及時指導現場施工。

5 雨季施工效果

2017年3月底即出現降雨，且降雨量、降雨時長總體呈現增長趨勢。在采取有效的雨季施工措施并不斷改進后，降雨前防護和降雨后復工有序開展，降雨對心墻施工的影響得到有效控制，5—8月心墻填筑月實際上升高度均超過合同計劃，合同填筑高度與雨季實際填筑高度對比如下圖所示：

合同填筑高度與雨季實際填筑高度對比

根據檢測成果，心墻土料雨后復工前檢測結果與非降雨時段基本一致，雨季心墻料源質量、壓實質量及施工過程參數控制均滿足設計要求。

實踐表明，通過采取上述各項雨季施工措施，降低了降雨對心墻填筑的影響，在確保填筑質量的同時，有效提高了心墻礫石土雨季的填筑強度。

6 結 語

針對雨季不確定因素多、土料對降雨敏感性強、施工組織復雜、可借鑒經驗少等困難，兩河口水電站采取的雨季施工措施取得了較好的效果。后期將進一步研究雨季施工影響因素及應對措施，試驗并采用一種截水、防雨保護接觸性黏土的措施，研究覆蓋材料的機械化快速收放措施和雨后高含水表層土料鏟除措施。強化技術創新及管理創新，打造優質工程、精品工程，為類似工程建設提供技術支撐和可借鑒的經驗。