土石过水围堰在锦潭水电站中的应用

曾庆平

【摘要】：锦潭水电站是锦潭河梯级的首级电站，大坝是123m混凝土双曲拱坝，采用枯期土石过水围堰挡水、导流洞过流，汛期导流洞与基坑(或缺口)联合过流的导流方式。本文介绍了锦潭水电站土石过水围堰的设计、施工情况，可供其他工程参考。

【关键词】：锦潭水电站；土石过水围堰；过流防护；应用

中图分类号：C29文献标识码： A

1. 工程概况

锦潭水电站位于广东英德境内，是一个以发电为主，兼顾下游地区的灌溉和防洪的综合利用工程。设计总库容2.49亿m3，装机容量2.7万KW。枢纽主要建筑物有混凝土双曲拱坝、坝顶溢洪道、放空底孔、引水隧洞、厂房和变电站。混凝土双曲拱坝最大坝高123.3m，坝顶中心线弧长224.13m，拱冠梁顶宽5m，底宽21.57m，拱端最大厚度23.04m。引水隧洞进水口位于大坝左岸冲沟处，由拦污栅、闸门井及渐变段组成，进口底板高程▽200m。引水隧洞全长340.97m，由上、下平段和上、下弯段及斜井段组成，主洞直径3m。厂房全长45m，主机间长32m，安装间长13m。主机间布置3台混流式立轴机组，机组间距9m。

锦潭工程导流洞设计导流能力不能满足汛期泄洪要求，汛期洪水将由导流洞和基坑上下游土石过水围堰联合导流，土石过水围堰均经过多个汛期洪水考验。

2.大坝上下游围堰设计

由于河床狭窄，两岸较陡，北盘江洪枯流量变幅较大，若采用全年导流方案，围堰和导流洞工程规模很大，锦潭水电站采用枯期围堰挡水、隧洞导流，汛期导流洞和大坝(或缺口)联合过流的导流方案，大坝上下游围堰均采用土石过水围堰。

工程导流建筑物为IV级，围堰挡水标准为枯期(10月一次年4月)10年一遇洪水，相应洪峰流量为321m3/s；坝体临时渡汛洪水标准为10年一遇的全年洪水标准，相应流量为1240m3/s。

2.1 围堰地形、地质条件

锦潭水电站坝址呈基本对称的V型深切谷，两岸山势陡峻，岸坡约55°～80°，左岸局部直立，河床宽约35m～45m，枯水期水深0.2m～3m，坝址处河床宽高比为1:1.4。左右岸上游15m～20m各发育一狭窄基岩冲沟。坝址地层岩性主要为石英砂岩夹粉砂岩，两岸地下水位高程▽170m～▽210m。导流围堰处河床宽35m，河床高程为▽116m ～ ▽118m，覆盖层为砾卵石层，厚5m～10m，其渗透系数>1×10-1cm/s，下伏基岩为微风化粉砂岩和石英砂岩，弱透水性。围堰所处河床部位地形平坦，覆盖层厚度较大，渗透性能强烈。砾卵石层的渗透为主要的工程地质问题。

2.2 堰顶高程及过水防护

导流洞在设计工况时按隧洞有压流设计，经水力学计算分析，上游围堰在Q 。 (汛期)=321／s时，上游水位为126.5m，导流洞出口水位为120.0 m；考虑安全超高，确定上游围堰堰顶高程为127．0 m；下游围堰由于大坝坝肩开挖石渣下河，导致原河床水位抬高，下游围堰的堰顶高程不得低于122.0 m。上下游围堰堰顶高程相差5 m，围堰过水时相应流速约为2.5m／s；上游围堰堰顶至基坑高差达23m，上游围堰过流初期水流冲刷堰体坡面；堰体防护采取现浇混凝土面板对围堰顶部和过流面进行防护。

2.3 过水围堰结构设计

锦潭工程基坑上游土石过水围堰根据右岸导流洞进水口、大坝基坑开挖位置、上游临时挡水围堰布置以及大坝上游围堰结构要求，大坝上游围堰位置选在距上游临时挡水围堰下游底部2m河床处。上游围堰结构（如下图所示），采用混凝土防渗墙、堆石堰体、混凝土面板过水围堰。上游围堰围堰长度约为56.4m， C10混凝土防渗墙厚度为1m，堰体主要为土石结构，坡面采用40cm厚的C10现浇板，下游溢流面坡比为1：1.5。

锦潭工程基坑下游土石过水围堰根据右岸导流洞出水口位置、大坝基础开挖位置、下游临时挡水围堰布置及大坝下游围堰结构要求，围堰位置选在距下游临时挡水围堰上游底部3m处。下游围堰结构中轴对称（如下图所示），采用粘土芯墙防渗、堆石堰体、混凝土面板过水围堰。围堰长度约为39.1m，顶部宽度为8m，堰体主要为土石结构，坡面采用30cm厚的C10现浇板，内外边坡坡比为1：1.5，两侧底脚按堆码大块石防水冲刷淘脚，防渗粘土心墙顶宽2m底部最宽为4m。

根据右岸导流洞出水口位置、大坝基础开挖位置、下游临时挡水围堰布置及大坝下游围堰结构要求，围堰位置选在距下游临时挡水围堰上游底部3m处。下游围堰结构采用粘土芯墙防渗、堆石堰体、砼面板过水围堰。围堰长度约为39.1m，顶部高程为▽122m，顶部宽度为8m，堰体主要为土石结构，坡面采用30cm厚的C10现浇板，内外边坡坡比为1：1.5，两侧底脚按堆码大块石至▽117m防水冲刷淘脚，防渗粘土心墙顶宽2m底部最宽为4m。

上游土石过水围堰浇筑薄壁混凝土芯墙，利用现浇混凝土的良好的防渗性、整体性和连续性，作为主要防渗体，防渗性能优异。过流面浇筑混凝土面板，提高堰体抗击水流冲刷耐久性能，保障堰体在过流时的安全。

3 土石过水围堰实施

3.1 土石过水围堰施工程序

大坝过水围堰是在大坝上、下游临时挡水围堰截流闭气、基坑抽水完成后开始施工。其施工程序是先进行大坝上、下游围堰的基础开挖，然后依次进行堰体防渗体、砼浇筑、堆石体堆筑、面板砼浇筑。

3.2 大坝上游围堰施工方法

上游围堰由2台1.0m3反铲开挖上游围堰上游的砼防渗和下游砼防冲墙的基础，人工清渣整修基础。然后按照分层分块进行防渗墙和防冲墙砼浇筑施工，当砼浇筑2m后由2台1.0m3反铲配合6台自卸车2台D85推土机，按照层厚50cm进行堰体石渣料填筑作业，将左、右岸坝肩开挖堆积在河床上的渣料运到上游围堰上游砼挡墙上、下游，并呈对称状态自右向左推进，砼挡墙上、下游堆渣高度相差不得大于20cm。随后由1.0m3反铲修整堰体坡面，在围堰下游溢流坡面上铺撒50cm反滤层；人工修整反滤层坡面后进行砼面板浇筑施工。大坝上游围堰防渗墙、防冲墙和溢流面板砼，在拌和楼未投产前由临时拌和站生产，拌和楼投产后由拌和楼生产，15t自卸车运输，WK-4或KM3535入仓，砼采用平仓法下料，人工用100插入式振捣器或50软管振捣器振捣，砼浇筑到设计高程时由人工抹面。整套工序重复循环进行，直至堰体达到设计▽127m堰顶高程。

3.3 大坝下游围堰施工方法

下游围堰由2台1.0m3反铲配合4台自卸车，开挖粘土芯墙基础；1台3.1 m3装载机2台自卸车从拌和系统挖取粘性黄土，一台1.0m3反铲修筑粘土防渗芯墙至出水面高程；2台1.0m3反铲配合4台自卸车1台D85推土机从河床堆积石渣的地方取料填筑堰体，围堰石渣填筑先进行半断面堰体施工，D85推土机碾压后再填筑另一半段面堰体，填筑方式从右向左单向进占。然后由1.0m3反铲修整围堰内外坡面和堰顶，在围堰上、下游溢流铺撒50cm反滤料。最后人工修整反滤料层再浇筑砼面板.大坝下游围堰溢流面板砼，由拌和楼生产15t自卸车运输，WK-4或KM3535入仓，砼采用平仓法下料，人工用50软管振捣器振捣，砼浇筑到设计高程时由人工抹面。。整套工序重复循环进行，直至堰体达到设计▽122m堰顶高程。

4 过水围堰运行

锦潭水电站于2003年7月开工建设，2004年1月河床截流。2004年7月10日接到通知，预测7月12目锦潭水电站坝址将有大洪水，随后基坑立即停止施工，将机械设备逐步撤离基坑；在围堰渗漏水作用下，基坑逐渐充水。2004年7月14日上游围堰首先开始过水，大坝基坑过流。2004年、2005年汛期大坝基坑土石过水围堰过水多次，土石过水围堰依旧发挥挡水作用，确保大坝汛期连续施工。

5 结束语

土石过水围堰经过多项工程的检验，并均取得了成功。土石过水围堰对各种地基具有较强的适应性、便于就地取材、施工速度快、耐久性能好、造价低、检修方便等特点。过水围堰在设计、施工过程中应注意以下几点：(1)堰体下游堰面坡度不能过陡，否则将增加堰面保护的难度；缓坡堰体也有利保证堰体自稳性。(2)施工过程中应做好堰面保护，包括防护面板排水、连接和压边。(3)上下游围堰联合运行时，应适当抬高下游围堰堰顶高程，协调好上下游围堰之间的高差，确保消能平台有一定厚度的水垫，保证围堰安全。(4)汛期基坑过流前应进行基坑预充水。(5)围堰的背水坡脚应做好防掏刷措施。