浅谈金银台水电站二期围堰施工

郑劲远，蒲红枚

(中国水利水电第五工程局有限公司第二分局，四川成都 610225)

1 工程概况

金银台航电枢纽工程位于四川省阆中市河溪镇境内的嘉陵江干流上，是嘉陵江干流规划十六级电站中的第五个梯级。金银台航电枢纽工程为航电结合的综合利用工程，具有日调节能力的水库。工程由发电厂房、泄洪闸、冲沙闸、挡水坝及船闸等组成，电站总装机容量为3×40万kW。

2 导流标准

金银台航电工程主要建筑物等级为Ⅲ级，其导流建筑物为Ⅴ级，根据嘉陵江的洪水及水文资料及其特点，围堰均采用枯水围堰，挡水标准均采用10年一遇枯期(11月～翌年4月)洪水(P=10%)，相应导流设计流量为2 010 m3/s。

3 导流程序

一枯是在左岸滩地完成导流明渠施工。二枯为导流明渠过水，主河道截流在一期围堰维护下完成右岸挡水坝、厂房及6#～14#孔泄洪冲沙闸的施工。三枯为6#～14#孔泄洪闸过水，在明渠二期围堰的维护下，进行二期1#～5#孔泄洪闸和左岸挡水坝段施工，但要在汛前拆除下游围堰，并利用上游围堰挡水发电。同时，在汛期完成1#～5#闸顶启闭机排架施工，上游围堰需满足过水要求。工程于2005年10月底竣工并拆除围堰。

4 二期围堰前期结构设计

4.1 二期围堰结构方案的选择

二期围堰上游围堰段长98 m，下游围堰共长193 m。二期上、下游围堰均为土石围堰，围堰基础为原导流明渠基岩面，其高程分别为334 m和333 m，计划堰体采用黏土斜墙防渗。

4.2 围堰堰顶高程的确定

根据设计图纸，枯期洪水(P=10%，θ=2 010 m3/s)对应的二期围堰上、下游水位分别为高程339.96 m和339.5 m。因需利用二期围堰挡水发电，保证一台机组最低发电水位为高程342 m，拟定二期上、下游围堰安全超高分别为1 m、0.5 m，最终确定二期上、下游围堰堰顶高程分别为343 m和340 m。

4.3 截流及坝顶宽度、堰体边坡的确定

由于二期围堰处于原一枯已施工完毕的导流明渠内，而原导流明渠开挖前绝大部分地域为河道漫滩。枯期时，漫滩大多不过流，高程在336 m以上(开挖后底板高程为333 m)，并且地处河道转弯的内侧，远离主河道。经计算，截流时龙口最大流速小于1.5 m/s。为避免基坑淤积，截流在下游围堰进行。为满足截流要求，下游围堰堰顶宽度为9 m;上游围堰堰顶无交通要求，围堰顶宽为6 m。根据《水工设计手册》第四册、《土石坝》中相关内容并经理论计算，在保证堰体稳定、安全的前提下，确定堰体边坡采用1∶1.5，均质黏土斜墙坡比采用 1∶2.5。

上游围堰承担挡水发电和可能过水的任务，因此，上游围堰形成后，需进行防护(拟采用铁丝竹笼防护)。围堰结构形式见图1。

4.4 防渗设计

二期围堰拟采用黏土斜墙防渗;细部着重对围堰与左岸岸坡和一期纵向导墙接触处进行防渗处理。

图1 二期围堰结构图

5 施工阶段所遇困难及分析

5.1 施工阶段所遇困难

现场实际料源情况如下:基坑上游料场存料为船闸开挖时堆存的少量壤土，其余均为第⑥层砂岩，存放期已超过一年。从地质资料上反映，第⑥层砂岩黏土岩强度低，易风化崩解，从现场实际情况看，风化情况较严重，但直径在30～50 cm以下块体较多，并有部分超径大块;此外，料场周边已征用耕地有少量覆盖壤土，仅有30～50 cm厚，数量十分有限。

基坑下游料场堆存料除部分为下引航道开挖所得轻砂壤土外，与上游情况基本相同;经取样检测表明直径小于5 mm的细粒含量占33.2%，主要成分为黏性土。

经初步估算，上下游围堰防渗斜墙黏土需求量共约12 000 m3，而施工区域及周边范围黏土储量较少，无法满足施工需求。

5.2 现场情况分析

根据现场的实际情况，若仍采用黏土斜墙防渗，黏土料源问题将很难解决，根据对料源以及上下游围堰的布置情况进行分析后认为:导流明渠基础面为较平整的岩石面，上下游围堰底板高程分别为334 m和333 m，枯期正常情况下水面高程约337 m，最大高差为4 m，截流时段流速不会太大。料场存料为第⑥层砂岩黏土岩，风化后，剔除大块超径石(块度大于50 cm以上)后，级配情况较好;若在施工过程中能避免粗细料的分离，采用此料填筑堰体应可以满足堰体防渗要求，而无需做黏土防渗斜墙。

6 现场施工方案

6.1 确定围堰进占高程

将汽车进料高程控制在水面上1 m(约338 m高程)，D85推土机送料高程根据水面涨、落情况控制在高于水面0.4～0.5 m范围。

6.2 采用分段、分料、分层逐步进占

分料:将料场之料分为三类:一类是适当加大含水量后的砂质黏土岩风化料，卸料和推运时，料中块体不发生分离;第二类，自然含水量的砂质黏土岩料，粗细料可能分离;第三类，自然含水量的砂岩风化料。

分段:围堰进占时，先采用第一类料(入水)填筑，因该料含水量较大，汽车不能直接卸料就位，需D85推土机推送，分段长度以D85推土机现场安全推运距离而定。

分层:在D85推土机完成推运后，采用第二类料压顶，必要时采用第三类料，以保证汽车能正常行进即可，并确保湿料能将干料完全包裹、围堰堰体不至出现‘透水层’。施工程序见图2。

图2 施工程序图

6.3 围堰分区

围堰与岸坡及纵向导墙接触部位较多，加之上游围堰段沿江填筑的道路可能出现涌水通道，因此，采用黏土料对上述区域作重点防渗处理。

6.4 各防渗区域的处理方式

上游沿江道路采用耕地覆盖壤土作斜墙防渗，切断道路下部的渗水通道，斜墙顶宽不少于5 m。围堰靠近纵向导墙部位的三角体采用船闸开挖时堆存的混合壤土。围堰与预裂岸坡连接部位采用轻壤土和雨后施工道路路面清理所堆存的混合杂料。龙口截流后，采用第一类料补填外围。

6.5 围堰加高及加宽

在围堰完成338 m高程以下部位施工后，基坑开始排水并对围堰进行加高，采用分层分时段加高。

分层:为保证围堰体加高时堰体自身能防渗，分层厚度控制在0.4～0.6 m范围内。采用第二类料，汽车倒退卸料后，D85推土机铺料、整平、压实。

分时段:当围堰加高至高程339.5 m后，此时围堰已高出水面约2 m。因围堰施工是在枯期进行，短时间内无安全隐患，故暂停了加高工作，从而为围堰提供了一个自然沉降的时间。15 d后，围堰进行第二次分层加高至342 m防护高程，同时沿基坑内侧进行上游围堰的加宽施工，蓄水发电前加高至高程343 m并完成上游围堰表层竹笼护坡施工。

7 二期围堰的施工效果

二期围堰从2004年10月26日开始施工，至11月2日完成，11月3日开始排水并完成首次加高，11月5日完成基坑排水，11月9日完成清淤，基坑内开始正常施工。

7.1 二期围堰的防渗效果

基坑排水后，经检查围堰渗水情况后发现上游岸坡有岩石裂隙，但渗水较小，其它部位无明显渗水，上游基坑主要排除来自左岸生活区的生活用水。下游基坑主要排除原一期围堰保留段底部沿基岩面有少量渗水，基坑内渗水总量约580 m3/d，围堰实际防渗效果比原预测的好(原预测渗流量约1 100 m3/d)，该情况表明二期围堰施工非常成功。

7.2 施工完毕的围堰体型结构

由于围堰填筑料中第一类料含水量大，在上部荷载作用下，水下部位填筑料位移较大，基坑排水后发现高程339 m以下边坡比约为1∶3～1∶4，个别部位有挤压较远的泥石，厚度均在1 m以下。围堰施工完毕的体型结构见图3。

图3 围堰施工完毕后体型结构图

8 结语

二期围堰施工非常成功，不仅解决了施工现场没有黏土防渗料的困难，取消了黏土防渗斜墙;更重要的是在保证围堰自身稳定的前提下，通过堰体自身防渗，从而避免了在高水头情况下，黏土斜墙容易出现边坡滑移造成堰体顶部防渗体下滑，导致堰体上部渗水而无法满足挡水发电和难以补救的问题。同时，也说明了只要选用含水量合适的、开挖后堆存的第⑥层砂质黏土岩，并且在施工中能避免粗、细料分离，第⑥层砂质黏土岩完全可以作为均质围堰的填筑料，从而为今后嘉陵江流域内围堰结构设计和施工提供了宝贵的经验。