挂治水电站二期围堰的设计优化与施工

摘　要：挂治水电站左岸二期围堰原设计采用高压旋喷灌浆防渗墙，经优化后，就地取材，采用黏土心墙防渗，取得了很好的防渗效果。基于此，对其防渗方案比选、土石方平衡方案优化及优化后的方案施工工作进行较为全面的介绍，以期为同类工程提供借鉴。

关键词：土石方围堰；防渗；优化；土石方平衡

中图分类号：C93 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2012）19-0132-02

1　导流方式概述

挂治水电站采用分期导流方式施工，主体工程施工分两期：第一期，先围右岸厂房及相邻的2孔溢流坝，由左岸束窄河床泄流，在围堰的围护下，进行一期基坑内厂房及相邻的2孔溢流坝、二期纵向围堰等施工，并且在2孔溢流坝内留设2个8m×4m（宽×高）的导流底孔。一期导流标准采用全年两年一遇洪水标准，洪峰流量为3　400m？/s.

在厂房自身具备挡水条件、右侧2孔溢流坝及导流底孔具备泄流条件时，拆除一期上下游横向围堰，进行左侧束窄河床截流，形成二期基坑；二期围左岸的3孔溢流坝，由已建好的右侧2孔溢流坝（堰顶高程305.50，宽2×18m）及2个导流底孔泄流。二期围堰挡水标准为洪峰1　022m3/s（为三板溪坝至挂治坝址区间全年10年一遇洪峰流量797m3/s与三板溪电站单机发电量225m3/s叠加），相应上、下游水位分别为308.42m和300.00m。

最后拆除二期横向土石围堰，导流底孔下闸挡水，第一台机组发电。

2　方案比选

本工程围堰防渗施工工期紧、基础地质条件复杂，先进合理的防渗形式是确保围堰施工质量和施工进度的关键所在。

2.1　工期

原设计院提供的设计高喷灌浆工程量约1933m左右，按照单套高喷设备70m/天，进设备2套，需占直线工期14天，加上临建工程准备时间，生产性试验时间，工期会更长。改为黏土心墙方案后，缩短直线工期一个月左右。

2.2 造价

考虑到利用三板溪水库下闸蓄水的有利时机，上游来水仅很小的区间流量。黏土心墙方案成为可行，而且防渗材料可就地取材，同时右岸一期围堰部分拆除料可直接上堰，节约取料及碴料外运成本。通过方案优化，节约造价约100万元。

3　二期围堰布置

3.1　围堰结构

二期横向围堰汛期为土石过水围堰，上游围堰堰顶高程309.10m，设4.1m高的自溃式土石子堰，围堰过水面高程305.00m，下游围堰堰顶高程300.50m，靠纵堰侧预留10m长缺口。

二期纵堰为混凝土重力式结构，由一、二期共用段、连接段、中导墙组成。

3.2 围堰运行要求

根据水情预报，当洪峰流量大于1　022m3/s时，要求先拆除下游缺口子堰，由下游向基坑先行充水，然后主动拆除上游围堰高程305.0m以上土石子堰，以保证上游围堰的过流断面，左岸基坑参与泄流。

4　施工道路

上、下游横向土石围堰填筑方向均选用从右向左，单戗、单向、立堵方式，所以上游围堰施工道路利用现有上游临时过江道路形成，并在二期上游围堰右端上游侧设置回车平台；从下游施工便桥左端修路至下游围堰左端，并顺左边坡与上游围堰左端接通。在施工便桥通车以前，为满足过流要求，在处于导流底孔流道上游渠中的道路中预埋多根φ600涵管。

5　土石围堰施工

5.1　填料选择及要求

（1）黏土：防渗土料要求渗水量小，渗透系＜1×10-5cm/s，黏粒含量为20%～30%，设计干容重15kN/m3　。

（2）石碴料：级配良好，粒径＜5mm的细料含量约为40%，干容重18.5kN/m3。

（3）堆石：级配良好，粒径＜5mm的细料含量＜25%，干容重19.5kN/m3。

（4）块石垫层：孔隙率＜20%，表面要求平整。

（5）过渡料和反虑料：质地坚硬、最大粒径不大于50mm，沙与砾石比例约为1∶4。选用砂卵石料。

（6）双绞钢丝网石笼护垫、护坡：双绞钢丝网石笼护垫、护坡均采用高镀锌低碳钢丝、六边形网目的双绞格网制成。卵石或片石，石头粒径不超过250mm，石头粒径必须大于网格尺寸。

5.2　截流

设计提供的二期截流流量为7.01m3/s。截流时间2月中旬。因流量很小，经水力学计算，二期截流时可不设龙口，上游围堰截流戗堤直接从右堰肩向左岸单戗进占，右堤头设回车场。

上游戗堤填筑量约4　239m3。进占按2天计划完成。施工时采用挖掘机在料场向自卸汽车装料、自卸汽车加推土机组合从右岸向左岸推进形成戗堤。施工安排两台1.2m3挖掘机、一台ZL50装载机装车，6台15t自卸汽车运输。运输上堤后，进占法卸料，D85推土机辅料、压实，铺筑层厚度石碴控制在0.8m～1.5m，辅料与碾压施工平行作业。

5.3　上、下游围堰护坡、护脚施工

块石垫层、双绞钢丝网石笼护坡与堰体填筑及黏土心墙施工同步进行，控制好堰体填筑高程及坡度，保证上、下游面修坡完成后，待施工的垫层、护坡在挖机的控制范围内。施工现场石料转运由挖机完成。

5.4　施工程序

上游围堰施工程序：截流戗堤→覆盖层开挖→黏土斜墙Ⅰ→黏土心墙Ⅱ（石碴Ⅰ）→块石垫层→双绞丝网石笼→C15混凝土施工→子堰施工。

下游围堰施工程序：石碴Ⅰ→覆盖层开挖→黏土斜墙Ⅰ（石碴Ⅱ）→黏土心墙Ⅱ（石碴Ⅲ）→钢筋笼护脚→块石垫层→双绞丝网石笼。

6 土石方平衡与时段施工道路

6.1 土石方平衡见表2

6.2　上游围堰

（1）备料场。料源主要是一期上游横向围堰拆除料、导流底孔前流道清理料、河滩砂卵石料，以及二期基坑开挖料等。黏土备料场选在左岸上游围堰堰肩处，施工时可从左岸直接运输。

（2）时段施工道路。戗堤料源取自一期上游围堰拆除混凝土块。上游围堰截流戗堤施工时，使用二期上游围堰施工道路，由围堰右端向左岸方向进占施工，逐步形成戗堤作为通向左岸的施工道路。砂卵石覆盖层开挖及黏土心墙Ⅰ施工时，利用已形成的戗堤作为施工道路。由于黏土心墙Ⅱ、过度层、反虑层、石碴Ⅰ是按同时分层碾压、交替上升的方法施工的，在每一层形成时，都可以作为上一层的施工道路（在堰堤低于戗堤顶部高程时，可以利用戗堤作为施工道路）。

6.3　下游围堰

（1）备料场。下游围堰备料场布置在下游抽水泵站附近，堆存要求同上游围堰料。料源主要是一期下游横向围堰拆除料、二期基坑开挖料及尾坎后流道清理料等。黏土备料场同上游围堰，暂选在左岸上游围堰堰肩处。施工时可以从左岸直接运输。

（2）时段施工道路。石碴Ⅰ料源取自一期下游围堰拆除混凝土块。下游围堰石碴Ⅰ施工时，采用二期围堰施工道路，由围堰右端向左岸方向进占施工，逐步形成石碴Ⅰ通道作为通向左岸的施工道路。砂卵石覆盖层开挖及黏土心墙Ⅰ（含过渡层）施工时，利用已形成的石碴Ⅰ及二期施工道路作为施工道路。石碴Ⅱ、块石垫层及钢筋石笼同时施工，施工道路为石碴Ⅰ和黏土心墙Ⅰ已施工部位形成平台。

7　结语

中小型水电站二期基坑一般都面临施工工期紧，如何快速形成方便施工且经济的围堰防渗体系，以及利用一期围堰拆除料做好土石方平衡优化，本文在此提供了很好的借鉴，供同行参考。

参考文献：

[1]　夏可风.水利水电工程施工手册（第1卷）：地基与基础工程[M].

北京：中国电力出版社，2002.

（责任编辑：陈喜辉）