关州水电站导流工程施工方案探讨

2012-06-30杨忠

东北水利水电 2012年5期

关键词：石笼明渠土工膜

杨忠

（中国葛洲坝集团股份有限公司西北分公司，湖北宜昌 443002）

0 引言

关州水电站位于四川省甘孜州丹巴县境内的大渡河一级支流——小金州（小金河）干流上。关州水电站为低闸坝引水式电站，工程的开发任务主要为发电，兼顾下游生态环境用水要求，总装机容量240 MW。工程主要由首部枢纽、引水系统、厂区建筑物等组成。

该工程厂房及厂区防洪堤均位于右岸，左岸为比较宽阔的漫滩，综合河道地形及厂房的布置，结合河道整治工程，在河床左岸开挖一导流明渠将河水导走，在右岸修建一道施工围堰挡水，将厂房及部分防洪堤围在基坑之内，保证厂房及防洪堤基坑干地施工。

1 导流明渠施工

1.1 测量放样

厂房枢纽工程施工导流，主要采用在左侧河床开挖导流明渠过流的方式进行。导流明渠全长约430 m。开挖前首先根据施工图纸将明渠左右岸开口线、坡脚线进行准确放样，其中左岸边坡开挖坡度为 1∶1.25，右侧边坡开挖坡度为 1∶0.75。放样后人工用白灰撒线，并进行标记，以使在开挖过程中反铲司机对边坡开挖质量进行控制。另在明渠开挖过程中，对明渠底板开挖高程定期进行测量校核，保证开挖后的明渠底板高程及纵坡满足设计要求。

1.2 明渠开挖

明渠开挖，从明渠中段分两个工作面同时向上下游方向进行开挖，每个工作面配置2台反铲，开挖料用自卸汽车运至左岸堆料场堆存，用于后期砂石骨料加工，其中将质量不合格弃渣分开堆存，用于后期厂房围堰填筑。其中明渠两侧边坡开挖时要注意控制开挖质量，严格按设计边坡开挖，对于比较松散的土质边坡，开挖时预留一定厚度保护层，在后期人工削坡达到设计要求坡度。

1.3 边坡防护

明渠边坡防护主要有以下3种形式：

1）大块石护脚。因现有明渠开挖底板高程比设计河道整治高程平均高度低2 m，在左岸河道整治高程以下超挖部分采用大块石护脚。

2）雷诺护垫防护。根据《厂区河道整治开挖图》，在河道整治高程以上左岸边坡采用雷诺护垫防护。

单个雷诺护垫结构尺寸为4 m×1 m×1 m（长×宽×厚），其中钢丝网直径为2.2 mm，孔径8×10 cm，对网丝、边丝和绑扎丝的物理、力学性能进行检验，检验合格后方可正式投入使用。

3）钢筋笼护坡。导流明渠右侧边坡（即厂房围堰外侧边坡）为减小水流对围堰外侧边坡冲刷，保证围堰稳定，对其边坡采用钢筋石笼进行加强防护。钢筋笼型号尺寸为2 m×1.5 m×1.0 m（长×宽×高），其中顺水流方向长2 m，钢筋笼共设置五个面，焊接主筋采用20号螺纹钢，副筋采用8号圆钢。钢筋笼在综合加工厂加工完毕后用装载机或自卸汽车运至施工部位，人工搬运至所需码放的设计部位，采用人工配合反铲在笼内装石，装满后采用8号铁丝将钢筋笼顶部绑扎封盖。笼内填充料必须是坚固密室、耐风化、粒径级配较好的块石或卵石，石料粒径控制在25～45 cm之间，其最小粒径不得小于网格尺寸。

4）块石护底。为防止明渠过流后在汛期高速水流对明渠底板冲刷而将左右岸岸坡坡脚掏空，特对导流明渠进口段及围堰顺水流方向段明渠底板用块石护底，平均厚度50 cm。护底施工在上游段明渠开挖完成后进行施工。所有块石料、大块石及钢筋石笼、雷诺护垫装填料，均从L1，L2上山道路边坡孤石中选取，粒径按40～60 cm控制。

2 围堰设计与主要施工工艺

根据关州电站厂址处的地形及地质条件，厂房围堰设计为土石围堰型式，基础采用悬挂式高喷墙防渗。为尽量减小围堰占压导流明渠，将围堰纵向段迎、背水侧边坡在1856.5 m高程以下采用1∶0.75边坡，1856.5 m高程以上采用垂直边坡。施工期间考虑厂房围堰作为联系上下游的交通通道，堰顶宽度定为6 m，堰顶高程约为1858.5 m。

图1 厂房围堰设计结构图

2.1 围堰填筑施工

1）高喷墙施工平台施工。高喷墙施工平台为1851 m高程，其中上游横向段为1852 m高程。纵向段高喷施工平台利用反铲直接开挖，横向段高喷墙平台在导流明渠过流后填筑，其中上游段高喷平台视导流明渠过流后上游雍水位而定，约为1852 m高程。为保证围堰边坡稳定，在围堰迎水面全断面设置钢筋石笼护坡；围堰背水面1852 m高程以下采用雷诺护垫防护，1852 m高程以上采用干砌石防护。其中围堰下游横向段后期用弃渣将其和渣场填平连接，其背水侧坡度设置为1∶1.5，因此下游围堰横向段两侧边坡暂不做防护。

2）围堰1851 m高程以上填筑。围堰1851 m高程以上填筑，在高喷墙施工完成之后进行。围堰1851 m高程以上采用土工膜防渗，首先在高喷墙顶部浇筑混凝土锚固槽，将土工膜底端锚固在混凝土锚固槽内，然后进行围堰分层填筑。靠近土工膜部位采用经挑选的细砂砾石料作为填料，保证土工膜不受破坏。堰体采用自卸汽车运输渣料至围堰填筑面后推土机整平，振动碾分层碾压密实，分层碾压厚度0.8～1.0 m。

3）钢筋石笼施工。围堰迎水面护脚钢筋石笼在导流明渠开挖时进行施工至1851 m高程，首先进行钢筋石笼基础开挖，然后人工将焊接好的钢筋笼按设计要求投放，并采用人工配合反铲进行装笼，然后封笼。每层钢筋石笼施工完成后，及时进行石笼靠围堰侧的土石料填筑、夯实，保证堰体稳定。1851 m高程以上钢筋石笼在高喷墙施工结束后，随围堰填筑同步施工。围堰护坡钢筋笼加工制作及装笼施工方法，同导流明渠右侧边坡钢筋笼施工。

围堰背水面1852 m高程以下雷诺护垫，在厂房围堰二期填筑至1852 m高程后施工，施工方法同导流明渠左岸雷诺护垫防护施工方法。1852 m高程以上背水侧干砌石、钢筋石笼以及围堰迎水面钢筋石笼，紧随围堰二期填筑同步进行。

2.2 高压旋喷灌浆施工

2.2.1 下入喷射管

喷灌孔钻孔结束后，先进行地面试喷、并检查高压系统的完好性及设备的可靠性和检查压力、转速、提速等，满足要求后，换上旋喷管，开始下入孔内，并将其插入预定深度。当喷头下至设计深度，首先按设计参数进行原位试喷，待浆液返出孔口、情况正常后方可开始提升喷射。

2.2.2 喷射

旋喷灌浆施工时分二序进行。高喷灌浆浆液使用水泥浆，水泥采用强度等级为32.5（R）级复合硅酸盐水泥。另外根据河床钻孔后的实际岩层情况，考虑是否在浆液中加入一定量的速凝剂、减水剂等外加剂或粉煤灰、砂、膨润土等掺合料。若需要加入，则外加剂与掺合料的种类及掺入量应通过室内试验和现场高喷灌浆试验确定。

浆液拌制完成、喷射管下到设计深度后，开始时先送高压水，再送水泥浆和压缩空气。之后原地静喷1～3 min，待达到预定的喷射压力和喷浆量，且孔口冒出浆液后，再按预先定好的提升、旋转速度，自下而上进行喷射作业，直到设计高度方可停送水、气、浆，提出喷射管。喷射过程中必须时刻注意检查浆液的流量、压力、气量以及旋、提升速度等参数是否符合要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。

旋喷桩的喷浆量Q（L/根），可按下式计算：

式中：H为旋喷长度，m；V为旋喷管提升速度，m/min；q为泵的排浆量，L/min；β为浆液损失系数，一般取 0.1～0.2。

2.2.3 回灌充填

高喷灌浆结束后，由于孔内的浆液发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷凝结体顶部会产生凹穴。为解决凹陷现象，高喷作业结束后，随即在喷射孔内进行静压回灌充填灌浆，回灌的浆液可用施工时产生的孔口回浆，也可单独拌制新浆。回灌应使高喷凝结体顶部不在下沉为止。

2.3 土工膜施工

2.3.1 复合土工膜拼接

土工膜拼接采取膜焊布缝的方法。土工膜下、上层无纺织布采用缝接的拼接方式，用手提缝纫机（封包机）、尼龙线进行双道缝接，搭接宽度10 cm。土工膜间接缝采用双面焊接，搭接长度为10 cm。

热合温度是否合适，可直接观察热合后的痕迹判别：热合线平整并带有透明玻璃状，表明热合温度、速度合适。反之，热合线痕迹产重皱折，与胶带分离不善或出观破洞说明温度过高或速度过低；如果热合线痕迹平整，但明显不透明、呈白色，说明温度过低或速度过快。

鉴于环境温度、风速对焊接质量的影响，在施工现场，用与批量产品规格相同的材料进行试验，取得最佳的温度、速度值。雨天施工时，采取有效的防雨措施，如防雨棚等，以杜绝雨水、泥水直接污染到焊接面上，并保持焊接面干燥，以保证焊接效果；对已焊好的土工膜用防雨布盖好，以防止受损；对焊接好的土工膜预留边接口也要用薄膜保护好。

2.3.2 复合土工膜铺设

土工膜采取人工铺设施工。先按围堰土工膜防渗高度将土工膜裁剪成合适的长度，并按围堰的纵向长度将裁剪的土工膜拼接成整幅，按设计位置预埋入基座混凝土内，沿围堰纵向将基座混凝土外土工膜卷成一卷，置于围堰上。测量放出不同高程土工膜的铺设位置并标示，土工膜随堰体上下游侧垫层料及堰体填筑向上铺设施工。