混凝土拦石桩在桐子林水电站三期截流中的运用

林 振 奎，　党 永 平

(中国人民武装警察部队水电第三总队，四川 成都　611130)

混凝土拦石桩在桐子林水电站三期截流中的运用

林 振 奎，党 永 平

(中国人民武装警察部队水电第三总队，四川 成都611130)

摘要：介绍了明渠截流底部加糙施工工艺，通过在龙口部位设置混凝土拦石桩，较好地解决了明渠底部平坦光滑、截流材料易被高速水流冲走而不易成功截流的问题，对类似工程具有较好的借鉴意义。

关键词：底部加糙；拦石桩；截流；桐子林水电站

1工程概述

桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内的雅砻江干流上，是雅砻江干流最末一个梯级电站。桐子林水电站由河床式发电厂房、泄洪闸及挡水坝等建筑物组成，电站总装机容量为600MW。

枢纽建筑物由重力式挡水坝段、河床式电站厂房坝段、泄洪闸(7孔)坝段等建筑物组成，坝顶总长440.43m，最大坝高69.5m，坝顶高程1 020m。

导流明渠布置在右岸滩地上，明渠进口底板高程为982m，明渠出口高程在(明渠)0+180处由982m以1：10的反坡升至986m高程。

表1　明渠截流龙口水力学指标对比表

2方案的提出

2.1三期截流难度分析

第一，三期截流为明渠截流，底部为光滑的混凝土，截流材料抛投后稳定性较差，将会导致抛投料的流失率较大，截流难度大；第二，三期截流分流条件差。因为大坝未设置导流底孔，截流时，需要将水位壅高12m后才能进行泄洪闸分流，落差大、流速高、单宽功率大、水力学指标高、截流难度大(表1)；第三，三期施工工期紧，为给三期施工留下足够的时间，截流工作必须在河道水流量较大的11月上旬完成，截流难度大；第四，桐子林坝址附近可用于截流的材料较少，多数截流材料需要外购且运距较远，成本较高。

2.2混凝土拦石桩可行性分析

根据模型试验，流量为830m3/s、龙口不护底加糙时，龙口处抛投料总流失率达22%，戗堤上下游水位最大落差为11.41m，龙口最大流速为9.62m/s，最大单宽功率为215.53t·m/s·m，抛投量达3.53万m3，且抛投材料粒径大，特殊料多，受运输及抛投强度影响，导致龙口段的合龙时间将至少达73h。而护底加糙后抛投料总流失率为12%，流失率减小10%；戗堤上下游水位最大落差为9.71m，龙口最大流速为7.97m/s，最大单宽功率为198.25t·m/s·m；水力学指标降低明显，龙口处的推进难度将大大降低；抛投量减少至2.17万m3，且抛投材料中大粒径特殊料用量大大减小，龙口段的合龙时间仅需43h，较不采取护底加糙措施减少30h以上，如此实施将会大大减少上游的控泄时间，经济效益明显。

综上所述，考虑到桐子林水电站三期截流施工水力学指标高(表1)，分流条件差，采用在龙口部位设置拦石桩的工程措施以降低截流难度，增加截流成功率。拦石桩布置在龙口段戗堤轴线下游侧，设置两排，钢筋混凝土桩间排距为3m，呈梅花型布置。为提高钢筋混凝土桩的整体性，对桩顶采用φ28钢丝绳进行两两互连并锚固在左导墙上。

3施工方法

3.1拦石桩施工程序及方法

施工平台建造→挖埋法埋设护筒→KP3500型正循环冲击钻机钻孔→粘土、膨润土泥浆护壁→6PS-210型砂浆泵配ZX-200型泥浆净化机置换新鲜泥浆清孔→钢筋笼的制作及吊放→混凝土拌合系统拌制混凝土→9m3混凝土拌合车输送混凝土→泥浆下直升导管法浇筑混凝土→埋深桩顶工字钢→钢丝绳(φ28)将桩顶及桩顶工字钢进行两两互连并锚固在左导墙上。

3.2混凝土拦石桩施工程序

拦石桩施工程序见图1。

图1　拦石桩施工工艺流程图

3.3混凝土拦石桩的施工方法

3.3.1护筒埋设

护筒采用挖埋法埋设，先在桩位处挖出比护筒外径大10～20cm的圆坑，坑底与护筒底相同，然后通过定位的控制桩放样把钻孔中心位置标于坑底，再把护筒吊放进坑内，用十字架在护筒顶部或底部找出护筒的圆心位置，然后移动护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合。同时，使用水平尺或垂球检查使护筒垂直。此后，在护筒周围对称、均匀地回填最佳含水量的粘土、分层夯实并达到最佳密实度。最后，复测护筒顶部中心与桩位之间的偏差和护筒垂直偏差，要求不超出规范容许值。

埋设护筒时，其中心线与桩位中心线偏差不得大于20mm，护筒底部应深入原土层不得少于20cm且护筒应略高于地坪面。护筒与周围垂直，竖直线倾斜不大于1%。

3.3.2钻进成孔

采用KP3500型冲击钻机造孔。

开钻前，应对钻头、钻杆的直径、长度进行检查、丈量，拟使用的钻头与设计桩径相同，钻头锥形夹角应大于120°。成孔中应经常检查钻头直径，发现磨损超过0.5cm时应及时修复。

由于施工平台填筑高度较大，土体较为松散，钻孔时必须跳打，以免串孔。桩孔钻进采取分两序间隔跳跃式进行施工，四台钻机分别从左右岸两头向中间施工。

钻进中，上下串动钻具要适当。最好是一根钻杆打完后、在加钻杆前串动几下即可，既达到将孔拉直的目的，又不至于造成钻杆脱扣和加快连接处的磨损。

钻孔深度不得小于设计孔深，超深不得大于30cm。

3.3泥浆固壁

钻孔过程中，同时采用泥浆固壁，泥浆采用机械拌制，泥浆面应保持在护筒顶面以下300～500mm。

3.4终孔及清孔验收

钻孔终孔后，将报告现场监理工程师进行孔位、孔深及孔形的全面检查验收，合格后进行清孔换浆。

清孔采用“泵吸反循环法”，即用砂浆泵通过排渣管自空心钻头底部抽吸孔底钻渣与泥浆，送至泥浆净化机进行除砂处理，剔除泥浆中的粗颗粒，同时向孔内补充新鲜泥浆，对于被严重污染的泥浆予以废弃。清孔换浆量约为孔内泥浆总量的1/3。

清孔验收合格、由现场监理工程师签发清孔验收合格证后，方可进行下道工序施工。

3.5钢筋笼的制作及吊放

混凝土拦石桩桩长约27m。为便于吊装施工，钢筋分三段加工，长度均为9m，采用搭接法焊接。

3.6混凝土浇筑

混凝土浇筑采用“泥浆下直升导管法”。 混凝土采用9m3混凝土罐车输送至浇筑孔口，经分料斗和溜槽将混凝土输送至浇筑漏斗，浇筑导管均匀放料，有利于保证混凝土面均匀上升。

采用法兰连接导管，投入使用前，在地面试装并进行压力试验，检查其有无漏水缝隙。

3.7拦石桩连接

为提高钢筋混凝土桩的整体性，由人工用钢丝绳(φ28)将桩顶进行两两互连，并锚固在左导墙上。

同时，为了增加拦石桩的拦阻效果，在每根桩顶上预埋25b工字钢，工字钢长5m(埋深2m，外漏3m)，工字钢肋板顺水流方向埋设，工字钢之间用φ28钢丝绳连接，钢丝绳间距1m。

4截流过程

桐子林水电站三期截流工程于2014年11月初进行，利用上游二滩水电站及湾滩电站的控流措施，将上游来水控制在630m3/s，截流采用单戗堤立堵法，经过3d的预进占在拦石桩位置形成龙口，由于拦石桩作用，经过抛投块石串、钢筋石笼串、预制混凝土五面体等，用时36h完成了龙口合拢，截流成功。

5结语

桐子林水电站三期截流施工由于是在导流明渠内截流，底部平坦且光滑，分流条件差，水力学指标高，截流难度大，在水力学模型试验充分论证的基础上，采用混凝土拦石桩的底部加糙方案，改善了截流条件，并在河流汛期结束后成功快速截流，为三期混凝土闸坝施工争取了时间，其取得的经验可为类似工程借鉴。

林振奎(1977-)，男，四川隆昌人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

党永平(1966-)，男，重庆大足人，高级工程师，工程硕士，从事水电工程建设技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

收稿日期:2015-07-27

文章编号:1001-2184(2015)04-0065-03

文献标识码:B

中图分类号:TV7;TV551.2;TV544

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