江坪河水電站廠房左擋墻設計變更與施工

吳啟煌

(湖北清江水電開發有限責任公司，湖北 宜昌 443000)

溇水江坪河水電站工程位于溇水上游河段，坐落在湖北省鶴峰縣走馬鎮境內，壩址區至走馬鎮16 km。江坪河水電站壩址以上河段長113 km，控制流域面積2 140 km2，多年平均流量81.1 m3/s，年徑流總量25.58億m3。江坪河水電站工程的開發任務是以發電為主、兼顧防洪。電站裝機2×225 MW，設計多年平均發電量9.64億kW·h。

樞紐工程由擋水工程、泄水工程、引水系統、廠房、滲控工程及安全監測等工程組成。

1 廠房原設計

廠房布置于河床左側陡坎下游地面高程290～300 m 一級階地上，廠區地面高程307.4 m。廠區主要建筑物包括主、副廠房(包括中控樓)、主變開關站、出線平臺、尾水渠及廠區地面排水系統。副廠房分兩部分布置，下游副廠房布置在主廠房下游與尾水閘墩之間；上游副廠房包括上游主變副廠房和上游中控樓副廠房。兩者并排布置在主廠房上游，兩者之間以及與主廠房之間設置結構縫。

主廠房安裝2臺機組、1臺2×350 t橋式起重機，主廠房總長73.50 m，其中樁號CZ0+000.000～CZ0+040.000為主機段，樁號CZ0+000.000～CZ0-033.500為安裝間。安裝間分兩層布置，上層高程307.50 m，為機組安裝和檢修時放置定子、轉子、下機架、轉輪和頂蓋的安裝場；下層高程302.50 m，布置透平油庫室、透平油處理室、油庫排風機室及焊接車間。安裝間上部(高程307.50 m以上)采用排架結構；高程307.50～291.50 m為框架+周圍連續墻結構，墻頂高程307.50 m；高程291.50 m以下為樁基礎，共布置4排16根樁，其中10根邊樁直徑采用2 400 mm，中間6根樁直徑1 800 mm，樁基礎為人工挖孔嵌巖灌注樁，樁端嵌入完整的硬質巖體內，樁承臺之間設置連梁。可研階段廠區左檔墻布置圖見圖1，安裝間樁基礎連梁布置圖見圖2，樁基礎剖面圖見圖3。

圖1 可研階段廠區左檔墻布置圖

圖2 樁基礎連梁布置圖

2 初期施工情況

江坪河水電站廠房于2010年10月開工建設，業主為華清公司，施工單位為江夏水電公司。2011年11月原業主資金鏈斷裂，工程全面停工。2015年初，湖北能源集團股份有限公司拍得華清公司的破產資產后，組建湖北能源溇水水電有限公司(簡稱溇水公司)負責江坪河水電站的建設和管理。

工程復工前，廠房部分的形象是；主廠房錐管已澆筑至281.400 m高程；主機段一期混凝土已澆筑至282.190 m高程。安裝場集水井、排架柱及框架柱已施工至291.470 m高程；樁號CZ0-009.120～CZ0-033.500段墻體、排架柱、透平油處理室邊墻已施工至高程298.900 m；樁基礎連梁及安裝間底板均已施工完畢。下游副廠房已澆筑至高程286.470 m，尾水閘墩已澆筑至高程291.450 m。復工前左側擋墻(位于主廠房安裝場下游側)未施工。左側擋墻后續施工工程包括：開挖、支護、基礎處理以及重力式擋墻混凝土澆筑等。江坪河水電站初期施工管理存在一定問題，廠房部分留下的隱患包括：

1)上游副廠房右側超挖。復工以后現場檢查發現原出線平臺位置超挖嚴重。出線平臺基礎最低處可研階段高程300.600 m變為現階段高程292.000 m，上游副廠房右側擋水巖體挖除，因此需將原上游副廠房擋墻高度和范圍加大，擋墻底寬相應加大。

2)主機間混凝土施工質量較差。根據《江坪河水電站已建工程質量評價補充檢測項目階段性成果報告》，廠房主機間共布置6個Φ150鉆孔，對芯樣進行混凝土抗壓強度、容重、抗凍、抗滲試驗、透水率及孔內錄像。①機局部混凝土最大透水率為26 lu(全部位于混凝土內)；②機局部混凝土最大透水率為2.19 lu。

3)②機側墻厚度僅僅2.5 m，墻體單薄，而最大擋水高度14 m。結構安全堪憂。

4)廠區止水損壞。江坪河水電站停工期間對暴露在外的止水未采取保護措施，復工前檢查發現上游副廠房與主廠房之間、上游副廠房兩個單元之間暴在外的銅止水部分損壞，橡膠止水老化破損嚴重。

5)安裝間樁基礎存在安全隱患。復工后開挖揭露發現安裝間下部樁基礎施工質量差，安裝間個別樁基礎位于巨大孤石基礎上，且有鋼筋外露，存在一定安全隱患(見圖4)。

前期施工留下的問題只有采取綜合措施，才能徹底解決問題。

3 廠區建筑物布置及結構調整

由于現場情況的變化，廠房建筑物的布置需要進行調整[1]。其要點是：通過修建左側重力式擋墻和上游副廠房擋墻，將左側擋墻的右端向①機方向延伸并與尾水閘墩相接；廠區上游副廠房擋墻向外移動，上游與山體相接，下游與②機廠房邊墻相接，并將②機端墻厚度加大(從2.5 m加厚至7.5 m)。調整后左側擋墻、主廠房、上游副廠房擋墻混凝土形成連續封閉的防洪(防滲)系統，也順便形成了通向廠房右側的消防通道，同時可以在加厚的上游副廠房擋墻內布置生態供水管，一舉多得。調整后的廠區建筑物布置圖見圖5。

圖5 調整后的廠區建筑物布置圖

廠區左側擋墻原設計方案為安裝間下游設置交通橋、廠區回車場下游設置有擋土墻，擋土墻中部設置有廠后15號沖溝的排水箱涵。與可研階段相比，主要變化為廠區后側15號沖溝的水流通過公路排水溝順公路排往下游。因此，取消了廠區回車場內部以及擋墻上的排水箱涵；安裝間(包括集水井)下游交通橋調整為重力式擋墻，廠區回車場擋墻向下游移動與與主廠房尾水平臺下游邊線對齊。

變更后的設計方案為：左側擋墻位于安裝間下游、①機組左側。左側擋墻全長約為90 m，分5個單元布置，每個單元之間設結構縫，縫寬20 mm。1單元擋墻布置在安裝間下游側，擋墻型式為重力式，長度為24.38 m，上部寬度12 m，下部按照1∶0.75的坡比伸入安裝間底板以下；擋墻上游邊與安裝間間距6.7 m，在307.470 m高程通過板梁布置連接安裝間與擋墻間隙；擋墻右端布置一面端墻，墻厚2 m，端墻底部與擋墻底板連接。2～5單元擋墻均為重力式，從1單元擋墻左側依次排列，其中2、3、4單元擋墻軸線長度為18 m，上游側坡比為1∶0.45，下游側坡比1∶0.133；5單元擋墻軸線長度為10.855 m，上游側坡比為1∶0.45，下游側坡比1∶0.138，5單元右側接4單元擋墻，左側與進廠公路連接。另外，左側擋墻已經與安裝場底板直接接觸(見圖6)，并在此處布置了回填灌漿，以保安全[2-3]。

圖6 左側擋墻1單元剖面圖

4 左擋墻施工

2016年12月6日，溇水公司主持召開廠房防洪墻方案設計交底會，由設計單位介紹了廠區防洪及排水方案。與會人員從技術、經濟和方便施工的角度充分發表了意見。建議左側防洪墻結構型式盡量單一，方便施工。

由于廠房尾水基坑右側是大壩下游坡，左側是下游圍堰，施工面非常狹窄，出入基坑的道路布置困難，擋墻混凝土靠泵澆或溜槽澆筑。左側擋墻由于向河床側外移，當開挖至285 m高程以后，就很難繼續進行下去了。江坪河水電站廠房環境圖見圖7。

圖7 江坪河水電站廠房環境圖

2017年12月12日，溇水公司召開了一次專題會議討論解決施工中出現的問題。會議聽取了葛洲壩二公司關于廠房左側擋墻開挖施工，可能會造成上部道路擋墻和邊坡失穩的匯報，聽取了中南設計院關于廠房左側擋墻臨時支護設計方案的匯報，并就支護方案相關問題進行分析和討論。會議決定：

1)請中南院進一步細化左側擋墻開挖臨時支護方案，必須保證廠房安裝間、進場道路的穩定，保證下游圍堰防滲體邊坡的穩定。并減少對后續施工的干擾。鑒于工期較緊，建議對左側擋墻二單元內側覆蓋層邊坡采用兩排高壓旋噴加型鋼樁或鋼筋樁的支護方案，間排距1 m×1 m梅花型布置，暫定高程285 m，平臺上下邊坡掛網噴護，下部支護根據后期開挖揭露情況再進行處理。請中南設計院根據會議意見盡快開展相關設計復核，并在本周內提供臨時支護方案。

2)左側擋墻一、二單元開挖如有類似情況，參考上述支護方案處理。

3)請葛二公司立即組織施工資源實施，保證工程實施進度。

4)尾水基坑開挖施工過程中，必須確保下游圍堰邊坡穩定，確保防滲體不受破壞。

5)請葛二公司加強廠房尾水基坑開挖四周(進廠道路混凝土墻、安裝間、下游圍堰開挖邊坡、右岸施工道路)施工期臨時安全監測，遇異常情況立即報告參建各方。

6)請工程部按設計圖紙要求監理督促連升公司抓緊白巖尖開采料場高邊坡的截水溝、邊坡支護、高邊坡頂部鋼絲網防護施工(政府要求)，并設置安全警示，防止人員發生意外事故。現在看來，這是在關鍵時期召開的一次重要會議，對于保證工程安全，起了不可或缺的作用。

為了保障尾水基坑的安全施工，2018年3月8日，溇水水電公司又召開了專題會議，討論當前的施工問題。其中有一項重要內容是涉及下游圍堰的補充防滲搶險處理。

7)現場需解決的問題。下游圍堰左側突現漏水，防滲搶險處理的措施。2018年3月3日上午，下游圍堰左側上游邊坡(坐標X：33.138，Y：-67.052，Z：290.253)發現兩個滲漏出水點，3月7日在原滲漏點左側新增一個滲漏出水點，總漏量逐漸加大。在下游水位294.65 m左右，初估滲漏水量穩定在1～2 m3/min(見圖8)。鑒于下游尾水渠等部位全年安全、連續施工的要求，經過充分討論，需對下游圍堰漏水段進行補充防滲搶險處理。

圖8 通過下游圍堰向電廠尾水基坑漏水

8)現圍堰滲漏水量較大，隨下游水位上升而加大，且防滲體的實際受損部位及程度難以查明，鑒于2016年汛前已完成圍堰自右岸至W3點防滲補強，合議決定圍堰防滲補強軸線自W3延至左岸山體，高程303.5m以下堰體進行高壓旋噴灌漿防滲搶險處理。

9)請中南設計院進一步研究防滲處理軸線布置和補強方案，并充分考慮汛期下游圍堰結構安全及廠房左側擋墻第四、五單元施工防滲問題，建議沿第四、五單元開挖邊線外布置，2018年3月15日前提交具體防滲處理設計方案。

10)會議要求葛洲壩二公司快速進行防滲處理平臺開挖，拆除現場值班房，施工平臺降至高程305 m左右，并進行施工準備工作。

11)會議要求現場加強高壓旋噴施工質量控制并對鉆孔資料分析，避免因孤石、大石的影響造成防滲凝結體與基巖存在空隙、不能形成封閉的防滲體系。

這次會議之后，有關各方密切配合，確保了尾水基坑內的施工安全。左側擋墻基礎開挖得以按照網絡計劃順利施工。左擋墻基礎照片見圖9。

圖9 左側擋墻基礎照片

5 幾點啟示

安裝場采用人工挖孔嵌巖灌注樁是正確的。我曾請教過兩位設計大師，并且聽取了多位專家的意見。他們一致認為，岸坡式電站廠房的安裝場采用樁基(端承樁)沒有任何問題。

廠房初期施工粗放，遺留隱性缺陷。對此采取系統、有效的整治措施是必要的。

2017年7月17日至22日，在溇水公司主持下，完成了江坪河水電站廠2×300 t/50 t/10 t橋機負荷試驗，包括空載試驗、75%、100%、125%靜負荷試驗、110%動負荷試驗。其中125%靜負荷試驗、110%動負荷試驗是在安裝間進行的。當時，左擋墻還沒有開挖，挖孔樁的質量缺陷亦沒有發現。從某種意義上講，建設單位為此承擔了風險。