大顶子山航电枢纽工程二期上游粉细砂围堰拆除施工

赵艳梅，陈 伟，赵宝仁，贾秀峰

（中国水利水电第一工程局，吉林 长春 130021）

1 工程概况

大顶子山航电枢纽工程二期截流围堰包括上游围堰、下游围堰，主要围护28孔泄洪闸。施工期洪水由左岸已建成的10孔泄洪闸泄流，根据招标文件要求，在二期基坑内各标段完成施工后进行上游围堰的拆除。

上游围堰型式为土石围堰，梯形断面，轴线长为774.91 m，堰顶高程为119.75 m。围堰117.75 m高程以下采用高喷防渗墙防渗，高喷防渗墙在围堰轴线下游侧5 m处，高喷墙入岩0.5 m。

围堰顶宽8 m，迎水面高程113.00 m以下为截流戗堤，其边坡坡比为1∶1.5，高程113.00 m以上堰体坡比为1∶3.0；背水面堰体坡比为1∶3.0。围堰上游堰体采用无纺布、编织袋土、块石护坡。下游采用无纺布和编织袋土护坡。根据泄洪要求，围堰拆除底高程为108.00 m，上游二期围堰土方开挖总量约为293 400 m3。

2 施工难点分析

大顶子山航电枢纽工程二期上游围堰拆除难点是：

1）围堰拆除前期必需满足挡水要求。前期拆除施工必需满足枢纽通航和机组发电正常运行，受二期泄洪闸闸门安装施工限制和整个枢纽安装度汛要求，围堰先期拆除施工还必须满足拦水要求，在二期闸门完成安装、调试后才能实现围堰过水，进行静水开挖。

2）上下游水位差大。在高水位状态下，围堰前期开挖必须克服上下游高水位差对围堰稳定产生的不利因素，加强围堰稳定计算，水下开挖量增大。高水位状态下常规反铲不能一次开挖到位，必须采用长臂反铲，因此先采用常规反铲对水上部分进行减高、减薄分区开挖施工。

3）围堰堰体由粉细砂填筑而成。现场条件只允许从端头一侧进行开挖，施工条件极其不利，由于粉细砂遇水液化流动性较强的特点，高水位状态下施工容易产生工作面整体下滑和坍塌，导致施工设备无法靠前施工，施工难度加大，施工效率降低，工期延长。

3 二期围堰的降高减薄施工

3.1 工程条件及要求

大顶子山航电枢纽工程二期上游围堰拆除施工是在厂房发电机组正常运行，28孔泄洪闸完全竣工情况下开始的拆除施工，围堰上游水位基本保持在115.00 m，下游水位保持在高程108.00 m左右。

为了保证度汛工期，施工单位于2008年5月10日开始对二期上游围堰进行减高、减薄施工，通过稳定计算将围堰高程由原119.75 m减到高程116.00 m，下游侧沿防渗墙按照1∶1.5坡比降高程降至高程108.00 m，将围堰整体分成3个开挖区域。

根据2007年设计度汛报告计算得出：2008年8月17日前将围堰开口宽度开到216.00 m，可以满足度200年一遇洪水的要求。

3.2 稳定计算

本计算过程采用“瑞典圆弧法”计算，计算参数采用松花江大顶子山土建B标段粉细砂参数，采用规范为《碾压式土石坝设计规范》，计算工期为稳定渗流期，计算目标为安全系数计算，安全系数计算目标为圆弧滑动法，不考虑地震。

计算条件如下：圆弧稳定分析方法为瑞典条分法；土条重切向分力与滑动方向反向时当下滑力对待；稳定计算目标为指定圆心范围搜索最危险滑裂面；条分法的土条宽度为1.000 m。

根据“瑞典圆弧法”对二期上游围堰拆除方案中“降低”、“减薄”施工后围堰稳定，安全系数为1.488。

3.3 机械设备选择和施工方法

在围堰破口方向布置长臂反铲2台，1.6 m31台，长臂反铲与常规反铲交替作业施工，常规反铲负责高程116.00～111.00 m开挖，长臂反铲负责高程111.0～108.00 m开挖，确定开挖强度为2 443 m3/d。

4 二期围堰过水后的水下开挖施工

4.1 降水原因及目的

在高水位状态下，围堰前期开挖必须克服上下游高水位差对围堰稳定产生的不利因素，加强围堰稳定计算，水下开挖量增大。

为了保证围堰的稳定，通过论证首先降低围堰的内外水位差，利用反铲对围堰水上部分进行减高、减薄分区开挖施工；而后利用长臂反铲进行围堰水下部分开挖。此外，长臂反铲的开挖工作效率较低，常规反铲不能进行水下开挖，水位降低可以减少水下开挖量，加快开挖进度。

围堰的内外水位差降低后，围堰拆除的总体工期提前至9月10日，度汛工期提前10 d。

4.2 降水后的施工方法

围堰拆除施工时，为充分利用原围堰顶面已形成的施工临时路，减少施工临时道路的恢复及养护工程量。采用上、下游交替降低围堰高度，循环作业的方式。充分利用施工临时路，保证施工作业的连续性。降水后二期上游围堰机械设备布置如图1所示。

水位降至113.00 m高程时，先将上游围堰整体原来的116.00m高程继续减至114.00m高程。即降高长度范围为30m，降高以后1.4m3反铲从114.00m高程可开挖至110.00 m高程，110.00m高程至108.00m高程部位采用1台长臂反铲开挖、甩料至集料坑，1.4m3反铲装车运输到料场。

上游戗堤1.4 m3反铲在高程113.50 m进行开挖，开挖至高程109.50 m，剩余部分利用一台长臂反铲甩料至集料坑，1.4 m3反铲装车运输到料场。