淺談文坑水庫攔河壩壩基開挖和施工導流工程

江 銓

（錦曦控股集團有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概況

工程位于福建省尤溪縣溪尾鄉大寧文坑自然村，距尤溪縣城約19 km，距溪尾鄉約6 km。流域所在區域屬中亞熱帶季風性濕潤氣候，雨量豐沛，暴雨頻繁。壩址河流呈“S”型，河谷呈略不對稱“V"型。左岸上游下部山體較單薄，山脊走向南西。左岸地形坡度30°～55°，下部零星基巖出露，上部多覆蓋。右岸山體地形坡度35°～50°。下游拐彎處山體單薄，山脊走向北東。設計正常蓄水位312.5 m，河谷天然寬度約180 m～220 m。

工程開發任務以引水灌溉為主，結合城鎮供水，通過大壩攔蓄綱紀溪向下游農田灌溉供水及周邊城鎮輸送生活用水。本工程樞紐由攔河大壩、引水系統等組成。大壩為C15細石砼砌石拱壩，上下游面為M10砌C25砼預制塊。最大壩高47.7 m，水庫總庫容292.62萬m3，興利庫容212.00萬m3。

2 壩基開挖

2.1 土方開挖

大壩壩基土方開挖量不大，河谷岸坡陡峻，覆蓋層開挖主要以土方開挖為主。兩岸壩基覆蓋層開挖采用PC360反鏟自上而下削坡，人工配合修整邊坡。河床部位每層開挖前，先用反鏟在端部挖集水坑并及時用污水泵抽排滲水，使開挖始終在干地作業，以免槽內積水影響液壓反鏟開挖效率。開挖至設計邊線時，隨開挖隨用反鏟按設計坡比削坡。開挖的土料翻落至下部集渣平臺或直接裝車。河床覆蓋層開挖以挖掘機挖裝，自卸汽車運輸棄料[1]。

2.2 石方開挖

根據壩基開挖設計圖紙的要求：根據地質條件和拱壩穩定計算要求，壩基開挖深度左岸6 m～11 m，右岸6 m～18 m，河床2 m～3 m。拱壩兩岸基礎按全徑向開挖，沿軸線方向基巖面呈連續斜面，應避免出現大的突變或臺階，整個基礎均要求開挖至弱風化基巖，并有一定的嵌入深度。對于弱風化巖石，開挖邊坡取1∶0.5，對于強風化層及河底飄石，開挖邊坡取1∶0.75～1∶1；根據本壩址地形特點，主體開挖采用淺孔、密孔爆破，左右岸平行作業。對邊坡位置采用預裂控制爆破方法施工。爆破后石方左右岸各配備反鏟挖掘機和自卸汽車卸運至棄碴場。

保護層開挖采用淺孔小藥量松動爆破，結合人工撬挖；斷層及破碎帶開挖，采用人工撬挖為主，部分部位采用淺孔小藥量松動爆破[1]。

2.3 壩基開挖后處理

超挖部位處理：按設計要求，超挖部位采用C15砼回填，保持壩體起拱位置不變進行處理；欠挖部位處理：對于壩基開挖欠挖部位，視地質情況和現場施工難度，采取當壩體砌筑至某一欠挖部位時，用風鉆、風鎬配合人工撬挖進行處理，經施工、監理、業主三方共同參加測量驗收，達到規范和設計要求后，進行回填C15砼處理；松動巖塊處理：基礎建基面存在的個別松動巖石，建基面表面尖銳菱角突出的巖石及部分新鮮帶乳皮巖層等，在砼回填開倉前已按要求清除，以滿足開倉要求。

根據現場實地勘查，現場揭露的地質情況了解，為了保證水庫壩體安全，對攔河壩壩基軸線位置做部分調整。

大壩左岸根據現場揭露的巖體發現，在EL306.0 m高程有一道傾角通往下游面的節理裂隙，壩基邊坡巖石大部分為強風化巖石、完整性較差、巖性較破碎。在EL300.0 m高程至EL292.0 m高程有個斷層帶，斷層間夾有黃土。為了保證水庫壩體安全，經現場勘察后確定，將下游面設計開挖線以外的節理裂隙及斷層部位的巖石全部進行開挖處理。

溢流面以上壩基為強風化巖，部分巖石存在節理發育及節理裂隙層面。壩基溢流面以下建基面巖石為弱風化、部分建基面完整性較差、巖石節理發育。為了保證水庫大壩安全穩定，將壩基兩側節理發育及節理裂隙層面的巖石進行開挖處理，并將整個壩基由于地質原因致使建基面形成凹凸不平的部分，采用人工進行修整平順，壩基的建基面還應略向上游面傾斜。

3 施工導流

施工導流工程，包括施工導流擋水和泄水建筑物、度汛、基坑排水、下閘及封堵和施工期下游供水的工程項目[2]，主要內容有：（1）壩址區的導流和截流；（2）壩址區上游圍堰；（3）壩址區安全渡汛和防護工程；（4）建筑物的基坑排水；（5）導流建筑物拆除。

由于本工程壩址為山區河流，洪水暴漲暴落，根據進度計劃施工總工期為24個月，整個工程施工受汛期影響較大。充分利用枯水期時段完成大壩施工形象進度，滿足汛期防洪度汛要求，是本工程施工的關鍵。

式中：Qw為熱水井開采1年所排放的總熱量，kJ；Q1為熱水井可開采量，取值50 m3/h；Cw為熱水平均熱容量，取4.1868×103 kJ/(m3·℃)；tw為地熱水井口出水溫度，取65 ℃；t0為地層常溫帶溫度，取15℃。代入相關數據可得：

3.1 施工導流標準

本工程屬Ⅳ等工程，主要建筑物攔河壩為4級建筑物，根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL 303-2004）的規定，相應臨時建筑物為5級，導流建筑物的洪水標準：混凝土及漿砌石圍堰按5年～3年一遇洪水設計；土石圍堰按10年～5年一遇洪水考慮。本工程采用土石圍堰，故導流標準選用10年一遇洪水。

文坑水庫所在區域屬中亞熱帶季風性濕潤氣候，雨量豐沛，暴雨頻繁，受臺風影響小。根據水文資料分析,枯水時段10月～3月的導流設計流量與全年設計洪峰流量相比，洪枯懸殊，因此大壩導流采用枯水期導流,導流時段為10月～3月。

3.2 導流度汛方式

本工程為Ⅳ級建筑物，根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SDJ 338-89）及合同文件要求，本工程采用枯水期底孔導流，共設置一個1.6 m×2.0 m城門型導流底孔。

導流建筑物主要包括：左岸明渠、右岸導流底孔（包括最終封堵）和上游圍堰等。

3.3 圍堰設計

本工程圍堰采用粘土圍堰[2]，迎水面拋填塊石護面和人工理砌。堰頂高程EL275.0 m，堰頂長約25 m，最大堰高約3 m，堰頂寬約3 m，背水側土邊坡1∶1.50、迎水面邊坡1∶2.0。

根據擬定的圍堰設計結構型式及布置，圍堰主要工程量見表1。

表1 圍堰施工主要工程量

3.3.1 圍堰截流

3.3.2 圍堰施工

圍堰施工順序：施工準備→粘土子堰碼砌→右岸明渠開挖、清理→一期圍堰基礎清理→粘土填筑→截流、閉氣→拋填塊石護面、理砌，堰體加高、培厚→基坑抽水→大壩左岸基坑施工、導流底孔施工→圍堰拆除。

圍堰施工方法：圍堰施工處于枯水時段，水深較淺，先采用PC200反鏟清除基礎及周圍的雜草和表土，同時進行右岸明渠開挖、清淤。明渠形成后，然后在上游圍堰從岸邊開始往右岸填筑粘土圍堰，截流后，采用PC200反鏟配合5 t自卸車進行堰體加高培厚和迎水面拋石防護，至圍堰設計高程EL275.0 m。

3.4 基坑排水措施

基坑排水分：施工初期排水（包括基坑積水、降水、圍堰及基礎滲水）和施工過程中的經常性排水（包括圍堰及基礎滲水、降水和施工廢水）。

3.4.1 施工初期排水

在圍堰閉氣形成后的基坑的基坑積水估計為1000 m3,利用2臺2BA-6型離心水泵（5 kW）進行抽水。

3.4.2 經常性排水

考慮圍堰及基礎滲水，降水和施工廢水，估計高峰排水強度約30 m3/h，在基坑上游側設集水井，在集水井安裝固定泵站。施工廢水用2.2 kW潛水泵或污水泵引向下游污水處理站，集中處理后排放?；咏洺Ｐ耘潘O備為2臺2BA-6型離水泵，布置在集水井，另配2臺WY40-21-4潛水泵隨機布置抽排水。

3.5 施工期防洪渡汛規劃

保證施工形象進度達到要求，確保導流底孔和大壩汛期預留缺口達到設計泄流能力。

在汛前準備好必要的防汛材料、設備，如袋裝砂、抽水泵等，保證通訊通暢、調度靈活、指揮方便，以確保安全渡汛。

施工期將設置水情組、配齊水文水情專業人員，加強與當地的水文氣象部門聯系，進行施工期的觀測和水情預報。如遇超圍堰導流標準洪水，應搶在洪峰之前，組織專門人員將施工設備移到岸邊安全位置，將基坑內的施工材料盡快轉移，以減小洪水帶來的損失。

4 結論

在攔河壩建設過程中，壩基開挖和施工導流是具有重要意義的基礎工程。壩基是水利工程的基礎所在，如果壩基的質量得不到保證，那么水利工程的安全保障就難以實現。施工導流則貫穿整個施工工期，是保證安全度汛的關鍵工程。本文通過對文坑水庫攔河壩壩基開挖和施工導流施工方案進行設計分析，可確保壩基開挖能夠保質保量完成，也大大提高了文坑水庫攔河壩的安全性和穩定性。