掛治水電站二期圍堰的設計優化與施工

摘　要：掛治水電站左岸二期圍堰原設計采用高壓旋噴灌漿防滲墻，經優化后，就地取材，采用黏土心墻防滲，取得了很好的防滲效果。基于此，對其防滲方案比選、土石方平衡方案優化及優化后的方案施工工作進行較為全面的介紹，以期為同類工程提供借鑒。

關鍵詞：土石方圍堰；防滲；優化；土石方平衡

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2012）19-0132-02

1　導流方式概述

掛治水電站采用分期導流方式施工，主體工程施工分兩期：第一期，先圍右岸廠房及相鄰的2孔溢流壩，由左岸束窄河床泄流，在圍堰的圍護下，進行一期基坑內廠房及相鄰的2孔溢流壩、二期縱向圍堰等施工，并且在2孔溢流壩內留設2個8m×4m（寬×高）的導流底孔。一期導流標準采用全年兩年一遇洪水標準，洪峰流量為3　400m？/s.

在廠房自身具備擋水條件、右側2孔溢流壩及導流底孔具備泄流條件時，拆除一期上下游橫向圍堰，進行左側束窄河床截流，形成二期基坑；二期圍左岸的3孔溢流壩，由已建好的右側2孔溢流壩（堰頂高程305.50，寬2×18m）及2個導流底孔泄流。二期圍堰擋水標準為洪峰1　022m3/s（為三板溪壩至掛治壩址區間全年10年一遇洪峰流量797m3/s與三板溪電站單機發電量225m3/s疊加），相應上、下游水位分別為308.42m和300.00m。

最后拆除二期橫向土石圍堰，導流底孔下閘擋水，第一臺機組發電。

2　方案比選

本工程圍堰防滲施工工期緊、基礎地質條件復雜，先進合理的防滲形式是確保圍堰施工質量和施工進度的關鍵所在。

2.1　工期

原設計院提供的設計高噴灌漿工程量約1933m左右，按照單套高噴設備70m/天，進設備2套，需占直線工期14天，加上臨建工程準備時間，生產性試驗時間，工期會更長。改為黏土心墻方案后，縮短直線工期一個月左右。

2.2 造價

考慮到利用三板溪水庫下閘蓄水的有利時機，上游來水僅很小的區間流量。黏土心墻方案成為可行，而且防滲材料可就地取材，同時右岸一期圍堰部分拆除料可直接上堰，節約取料及碴料外運成本。通過方案優化，節約造價約100萬元。

3　二期圍堰布置

3.1　圍堰結構

二期橫向圍堰汛期為土石過水圍堰，上游圍堰堰頂高程309.10m，設4.1m高的自潰式土石子堰，圍堰過水面高程305.00m，下游圍堰堰頂高程300.50m，靠縱堰側預留10m長缺口。

二期縱堰為混凝土重力式結構，由一、二期共用段、連接段、中導墻組成。

3.2 圍堰運行要求

根據水情預報，當洪峰流量大于1　022m3/s時，要求先拆除下游缺口子堰，由下游向基坑先行充水，然后主動拆除上游圍堰高程305.0m以上土石子堰，以保證上游圍堰的過流斷面，左岸基坑參與泄流。

4　施工道路

上、下游橫向土石圍堰填筑方向均選用從右向左，單戧、單向、立堵方式，所以上游圍堰施工道路利用現有上游臨時過江道路形成，并在二期上游圍堰右端上游側設置回車平臺；從下游施工便橋左端修路至下游圍堰左端，并順左邊坡與上游圍堰左端接通。在施工便橋通車以前，為滿足過流要求，在處于導流底孔流道上游渠中的道路中預埋多根φ600涵管。

5　土石圍堰施工

5.1　填料選擇及要求

（1）黏土：防滲土料要求滲水量小，滲透系＜1×10-5cm/s，黏粒含量為20%～30%，設計干容重15kN/m3　。

（2）石碴料：級配良好，粒徑＜5mm的細料含量約為40%，干容重18.5kN/m3。

（3）堆石：級配良好，粒徑＜5mm的細料含量＜25%，干容重19.5kN/m3。

（4）塊石墊層：孔隙率＜20%，表面要求平整。

（5）過渡料和反慮料：質地堅硬、最大粒徑不大于50mm，沙與礫石比例約為1∶4。選用砂卵石料。

（6）雙絞鋼絲網石籠護墊、護坡：雙絞鋼絲網石籠護墊、護坡均采用高鍍鋅低碳鋼絲、六邊形網目的雙絞格網制成。卵石或片石，石頭粒徑不超過250mm，石頭粒徑必須大于網格尺寸。

5.2　截流

設計提供的二期截流流量為7.01m3/s。截流時間2月中旬。因流量很小，經水力學計算，二期截流時可不設龍口，上游圍堰截流戧堤直接從右堰肩向左岸單戧進占，右堤頭設回車場。

上游戧堤填筑量約4　239m3。進占按2天計劃完成。施工時采用挖掘機在料場向自卸汽車裝料、自卸汽車加推土機組合從右岸向左岸推進形成戧堤。施工安排兩臺1.2m3挖掘機、一臺ZL50裝載機裝車，6臺15t自卸汽車運輸。運輸上堤后，進占法卸料，D85推土機輔料、壓實，鋪筑層厚度石碴控制在0.8m～1.5m，輔料與碾壓施工平行作業。

5.3　上、下游圍堰護坡、護腳施工

塊石墊層、雙絞鋼絲網石籠護坡與堰體填筑及黏土心墻施工同步進行，控制好堰體填筑高程及坡度，保證上、下游面修坡完成后，待施工的墊層、護坡在挖機的控制范圍內。施工現場石料轉運由挖機完成。

5.4　施工程序

上游圍堰施工程序：截流戧堤→覆蓋層開挖→黏土斜墻Ⅰ→黏土心墻Ⅱ（石碴Ⅰ）→塊石墊層→雙絞絲網石籠→C15混凝土施工→子堰施工。

下游圍堰施工程序：石碴Ⅰ→覆蓋層開挖→黏土斜墻Ⅰ（石碴Ⅱ）→黏土心墻Ⅱ（石碴Ⅲ）→鋼筋籠護腳→塊石墊層→雙絞絲網石籠。

6 土石方平衡與時段施工道路

6.1 土石方平衡見表2

6.2　上游圍堰

（1）備料場。料源主要是一期上游橫向圍堰拆除料、導流底孔前流道清理料、河灘砂卵石料，以及二期基坑開挖料等。黏土備料場選在左岸上游圍堰堰肩處，施工時可從左岸直接運輸。

（2）時段施工道路。戧堤料源取自一期上游圍堰拆除混凝土塊。上游圍堰截流戧堤施工時，使用二期上游圍堰施工道路，由圍堰右端向左岸方向進占施工，逐步形成戧堤作為通向左岸的施工道路。砂卵石覆蓋層開挖及黏土心墻Ⅰ施工時，利用已形成的戧堤作為施工道路。由于黏土心墻Ⅱ、過度層、反慮層、石碴Ⅰ是按同時分層碾壓、交替上升的方法施工的，在每一層形成時，都可以作為上一層的施工道路（在堰堤低于戧堤頂部高程時，可以利用戧堤作為施工道路）。

6.3　下游圍堰

（1）備料場。下游圍堰備料場布置在下游抽水泵站附近，堆存要求同上游圍堰料。料源主要是一期下游橫向圍堰拆除料、二期基坑開挖料及尾坎后流道清理料等。黏土備料場同上游圍堰，暫選在左岸上游圍堰堰肩處。施工時可以從左岸直接運輸。

（2）時段施工道路。石碴Ⅰ料源取自一期下游圍堰拆除混凝土塊。下游圍堰石碴Ⅰ施工時，采用二期圍堰施工道路，由圍堰右端向左岸方向進占施工，逐步形成石碴Ⅰ通道作為通向左岸的施工道路。砂卵石覆蓋層開挖及黏土心墻Ⅰ（含過渡層）施工時，利用已形成的石碴Ⅰ及二期施工道路作為施工道路。石碴Ⅱ、塊石墊層及鋼筋石籠同時施工，施工道路為石碴Ⅰ和黏土心墻Ⅰ已施工部位形成平臺。

7　結語

中小型水電站二期基坑一般都面臨施工工期緊，如何快速形成方便施工且經濟的圍堰防滲體系，以及利用一期圍堰拆除料做好土石方平衡優化，本文在此提供了很好的借鑒，供同行參考。

參考文獻：

[1]　夏可風.水利水電工程施工手冊（第1卷）：地基與基礎工程[M].

北京：中國電力出版社，2002.

（責任編輯：陳喜輝）