兩河口水電站大壩心墻雨季填筑施工

武 波,魏 雄,楊曉鵬

(中國水利水電建設工程咨詢西北公司，西安 710065)

1 工程概況

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內的雅礱江干流上，壩址位于雅礱江干流與支流鮮水河的匯合口下游約2 km，壩址控制流域面積為6.57萬km2，壩址處河流多年平均流量666 m3/s。水庫正常蓄水位為2 865.00 m，相應庫容101.54億m3，調節庫容65.60億m3，具有多年調節能力，電站裝機容量為3 000 MW(6×500 MW)，多年平均發電量110.62億kWh。

樞紐建筑物由礫石土心墻堆石壩、溢洪道、泄洪洞、放空洞、發電廠房、引水及尾水建筑物等組成。大壩采用礫石土心墻堆石壩，壩高295.00 m，總填筑量4 215.79萬m3，心墻礫石土料填筑總量441.93萬m3。

據雅江縣氣象站歷年實測資料統計，多年平均降水量為746.1 mm，雨季(5-10月)降水量為694.2 mm，占全年的93%，歷年最大一日降水量為70.6 mm。多年平均年蒸發量為1 919.3 mm。本地區降雨特點：突然、歷時短、瞬時雨強大。對大壩心墻料的開采、生產及上壩填筑施工造成較大影響[1]。

2 工程區氣象條件

據兩河口專用氣象站2010-2014年實測資料統計，多年平均降水量為721.7 mm，雨季(5-10月)降水量為642.4 mm，占全年的89%，最大一日降水量為45 mm，最大1 h降雨量16 mm，最大3 h降雨量29 mm，最大6 h降雨量40 mm，最大12 h降雨量43 mm，最大24 h降雨量53 mm[1]。工程區降雨情況統計見表1。

表1 工程區2010-2014年降雨情況統計表

由表1可知：每年5-10月為施工區雨季，月平均降雨量約150 mm，該時段施工需采取雨季措施進行施工；同時受兩河口工區天氣變化異常影響，實際施工過程中3-11月均有不同程度降雨，并影響心墻正常填筑，因此以下統計時段均為3-11月。

兩河口2017年降雨及施工天數統計：3月份出現降雨，3月25日第1次因降雨暫停施工，2017年3-11月降雨量799.3 mm、降雨天數139 d，單日最大累計降雨量出現在4月27日(心墻處32.5 mm，右岸處33.5 mm)。2017年3-11月兩河口水電站壩區氣象站雨量特征值及施工天數統計詳見表2。

表2 兩河口壩區氣象站雨量特征值及施工天數統計表

3 問題及難點

(1) 兩河口水電站心墻土料小于0.075 mm及小于0.005 mm顆粒含量均大于同類工程，土料小于0.075 mm及小于0.005 mm顆粒含量統計數據詳見表3[4,6]。從表3中可見，兩河口水電站礫石土小于0.075 mm、小于0.005 mm顆粒含量均較同類工程高，心墻土料填筑對降雨的敏感性更強。該土料在壩址區干燥氣候條件下，土層表面水分蒸發較快；降雨引起土層表面含水率變化大。

表3 土料<0.075 mm及<0.005 mm顆粒含量對比數據表

(2) 兩河口2017年雨季周期長、降水量增多，降雨情況超出了參建各方的預想，與投標給出的有效施工天數對比明顯減少(見表2)，為按期完成心墻填筑任務增加難度。

(3) 據2017年雨季有效施工天數統計(詳見表2)可知， 11月降雨量0.4 mm，停工14 h。2017年3月26-27日，壩區當日最大雨強為0.2 mm/min，日累計降雨量3.4 mm<5.0 mm，現場停工時長達21.3 h。故DL/T5397-2007《水電工程施工組織設計規范》規定的“礫石土(摻和土)，日降雨量<5.0 mm照常施工；5～10 mm雨日停工[9]”不適用于兩河口水電站。

4 主要應對措施

結合兩河口工程氣象及土料特性等特點，在主汛期來臨前，根據氣象降雨情況及現場實際施工情況，及時對各項雨季施工措施進行磨合落實，對存在問題的及時進行了調整改善，達到了最優施工方案。

4.1 心墻填筑面施工措施

(1) 在礫石土心墻填筑面形成中間高、上下游低的“龜背”狀[8]，坡比控制在2%以內(大于2%時將不利于碾壓施工)，以利于降雨時的排水[3]。

(2) 填筑面采用1/4倉面快速輪換施工。

(3) 接觸性黏土遇水敏感性較高，左右岸接觸性黏土采用塑料薄膜覆蓋[3-4]，施工時揭開、完成后及時覆蓋，并與兩岸蓋板混凝土緊貼，確保降雨時雨水沿塑料薄膜流下，再利用“龜背”將其排至上下游。

(4) 天氣預報人員在降雨來臨前30 min通知現場，在填筑面形成 “龜背”狀及接觸性黏土覆蓋的基礎上，采用18 t平碾對礫石土料進行光面處理(已碾壓面刨毛后光面處理)[3,7,11]，兩河口水電站土料黏粒及粉粒含量均較同類工程高，因此采用平碾光面時易將土料壓實，更利于排水。

(5) 降雨后采用人工及時利用光面斜坡將雨水引排至反濾區以外，對反濾料1、反濾料2挖槽鋪塑料薄膜引排(防止部分土料細顆粒流入反濾區影響反濾效果)，對積水較多部位采用人工或小型抽水泵進行清除[5]，接觸性黏土局部受雨水污染位置，采用挖除換填方式處理。

(6) 雨后復工嚴格執行“雨后復工準填證”制度，對填筑面進行含水率及壓實度檢測(未碾壓面檢測含水率、已碾壓面檢測壓實度)，在確保施工質量的前提下，為達到雨后快速復工提供保障。

4.2 天氣預報及分析

進入雨季施工后，采用ACCU天氣預報軟件進行氣象預報[3]，但該預報軟件為短期天氣預報，同時受兩河口山區小區域突然降雨特點的影響，單純采用ACCU預報軟件不能滿足現場實際施工需要，土料被雨水浸泡情況時有發生；為此，兩河口水電站引進了甘孜州氣象雷達進行現場實時天氣觀測及預報，成立了心墻填筑天氣預判小組，請專業人士對預判小組人員進行氣象云圖分析預判等培訓，由專人負責向心墻及相應施工區，通過QQ群傳達天氣情況、礫石土料快速壓光、接觸性黏土覆蓋及恢復施工等指令，經過實踐施工區域的天氣預判準確率已由前期的50%提高至93%(根據現場實際降雨與預報降雨次數統計)，準確的預報為心墻填筑面各項措施的落實贏得了時間，確保了大壩心墻雨季填筑質量及進度。

4.3 輔助工程施工措施

土料開采、制備及運輸采取全過程控制，土料開采、礫石土料摻拌及各心墻料運輸均在晴天進行，兩河口水電站汛前已提前備存10萬m3礫石土成品料，并采用防雨布覆蓋保護[10]，以備雨季心墻高峰填筑所需。

(1) 土料開采：為避免土料場料源含水率偏高，影響心墻正常填筑的情況，汛期土料場采用小范圍剝離、小范圍鑒定、小范圍開采的方式。

(2) 礫石土料制備：摻和場仿效壩面施工措施，將各備料倉底部設置4%左右的坡度(有利于排水)，各互層備料表面也將形成4%左右坡度，最后一層土料備料完成后采用18 t平碾進行碾壓光面，確保雨水能夠有效排出。摻拌過程中的礫石土料及成品礫石土料料堆在降雨前，先采用反鏟進行拍平處理，再采用防雨布進行人工覆蓋[4]，汛期礫石土料摻拌均采用正鏟集中進行，避免降雨前存在大范圍土料覆蓋的情況。

(3) 運輸：土料及成品礫石土料運輸過程中，必須采用防雨布全方位進行覆蓋[2]，同時礫石土料上壩前必須進行相應試驗(含水率、級配)檢測工作，待各檢測項均合格后方可上壩填筑。

(4) 黏土及反濾料：接觸性黏土汛期不開采，均為汛前開采備存料，黏土備料倉形成中間高四周低的倉面，備存的接觸性黏土及已調水完成的成品料均采用防雨布進行覆蓋；汛期反濾料提前生產直接堆存于提前設置的雨棚料倉內脫水，填筑時優先使用雨棚料倉內的反濾料，并做好反濾料的生產、脫水及上壩倉的循環作業，以確保雨季上壩反濾料滿足設計要求。

5 雨季施工效果檢查

為驗證兩河口大壩心墻雨季施工質量及各項措施的有效性，分別對心墻填筑3-11月份礫石土料鋪料厚度、壓實厚度、含水率、P5含量、壓實度及滲透系數等各項測量及試驗指標進行了統計分析。

5.1 施工質量

鋪料層厚：雨季施工期間心墻礫石土填筑最大層厚(松鋪)30 cm，最小層厚(松鋪)21 cm，平均層厚(松鋪)27.9 cm，滿足虛鋪厚度不大于30 cm的設計要求。壓實層厚：最大層厚(壓實))28.9 cm，最小層厚(壓實)18 cm，平均層厚(壓實)25.9 cm，滿足設計要求。具體數據詳見表4。

正常施工時段及雨后復工時段礫石土料試驗檢測數據對比詳見表5，經成果分析，除部分雨后復工檢測含水率較大外(含水率偏上線、但滿足設計要求)，其余檢測結果均100%滿足要求(P5含量30%～50%、小于20 mm壓實度≥100%)[2]。

雨季期間開展了室內及現場原位滲透試驗，試驗成果詳見表6，檢測結果均滿足設計要求。

表4 大壩心墻雨季填筑層厚測量成果表

通過測量及試驗檢測數據可得出結論：2017年雨季降雨持續時間長、短時降雨強度高，但通過現場的有序組織并采取相應措施，保證了降雨時段與非降雨時段心墻土料試驗檢測結果的一致性，表明兩河口水電站雨季心墻填筑所采取的措施能夠滿足心墻填筑質量要求。

5.2 施工進度

結合兩河口水電站工程歷年氣象情況及投標文件，對大壩心墻有效施工天數及心墻填筑上升高度進行對比分析，詳見表7。

通過數據對比，實際較投標有效施工天數減少45 d，但現場實際心墻填筑上升高度卻較投標高5.5 m，并提前36 d完成2017年年度目標，充分體現了兩河口水電站大壩心墻2017年雨季施工所采取的措施是有效可行的。

表5 正常施工與雨后復工前礫石土檢測數據對比表

表6 室內及現場原位滲透試驗檢測結果表

表7 大壩心墻雨季填筑影響天數和上升高度對比表

6 結 語

兩河口水電站2017年3月份進入雨季施工后，受氣象預報系統的局限性及現場雨季施工措施落實不到位的影響，心墻填筑土料不同程度受降雨影響。但經過主汛期前的磨合，同時引進甘孜州氣象雷達進行天氣預報，進入5月份主汛期后現場天氣預報準確度提升，為現場雨季措施執行落實提供有效時間，施工措施的落實得到大幅提升，有效改善了雨季施工質量及進度，在確保質量的前提下提升施工進度，順利并提前完成2017年年度目標。實踐證明兩河口水電站2017年雨季施工方法是行之有效的。

兩河口水電站大壩壩面雨季施工采取“龜背倉面、黏土覆蓋、精準預報、及時傳遞、接報光面、雨季間斷施工、已達2 mm停施工、雨后晾干再檢查、合格以后再復工”的措施，經試驗檢測成果表明，兩河口水電站大壩心墻2017年雨季填筑施工各項措施可行、有效、施工質量整體受控，本工程大壩心墻2017年雨季施工經驗可供類似工程借鑒。