浅议直岗拉卡水电站土石坝水下抛填施工

王为华，任世德

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎 811999）

浅议直岗拉卡水电站土石坝水下抛填施工

王为华，任世德

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：直岗拉卡电站土石坝是在黄河截流后，不做下游围堰，不进行坝基清理，直接在原河床填筑，并将截留戗体作为土石坝一部分，直接采用水下砾石抛填。这样可节省大量工程投资，缩短工程建设期，提高工程效率。

关键词：截流戗体；土石坝；水下抛填；卵砾石；碾压

1概况

1.1电站概况

直岗拉卡水电站工程位于黄河干流上游的青海省尖扎县与化隆县交界处，距上游李家峡水电站坝址7.5km，距青海省西宁市公路里程109km。电站工程是黄河上游龙羊峡—刘家峡河段规划梯级开发方案中，在几个大型电站之间的川地河段上拟建的7个中型电站的第3个电站。

枢纽工程由土石坝、泄洪闸、厂房和开关站等主要建筑物组成，坝顶全长465m，呈一字型拦河布置。电站设计总库容1540万m3，正常蓄水位2050.0m，总装机容量为190MW，设计水头12.5m，为低水头径流式电站。

根据坝址控制流域面积、库容、装机容量等，按照《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（山区、丘陵区部分）SDJ12-78及补充规定，确定本工程为三等工程。枢纽主要建筑物如土石坝、厂房、泄洪闸及其他永久性挡水建筑物为3级建筑物，次要建筑物如引水渠、尾水渠及护坡为4级建筑物。直岗拉卡电站地震基本烈度为Ⅶ度。

1.2土石坝简介

土石坝工程布置于左侧的主河床，土石坝紧靠泄洪闸布置在主河床上，通过左岸L型砼挡墙与左岸岸坡相连。土石坝长208.29m，采用上戗堤截流。戗堤为坝体的一部分，顶高2041.0m，顶宽12m，截流后，上游进行粘土铺盖，堤顶加宽至18m，以作为2041m以下砼防渗墙施工用。戗堤以上接粘土斜墙土石坝，坝壳采用含泥砂砾石料填筑，上游坝坡1：2.5，下游坝坡1∶2.0，均采用砼预制块护坡。为施工交通方便，下游设斜马道，与左岸公路相接。坝顶高程2052m，坝顶宽10m，坝体最大填筑高度为19m。土石坝下部为水中抛填，厚度约为3～3.5m。

1.3地层岩性

左岸土石坝座落于主河床，基础为砂砾石，厚4～8m，其下为岩石。河床地形有起伏，靠左侧有一凸出地带，高程2034.5m，靠右侧平缓，起伏小，河床底部高程为2033.4m。

2水下抛填施工

2.1黄河截流

直岗拉卡水电站工程于2004年11月26日通过工程截流验收委员会对工程进行截流验收，一致认为工程已具备截流条件，并于2004年11月28日正式向主河床戗体进占，三孔泄洪闸开始过水。截流工作从黄河两岸同时进占，稳步向黄河龙口推进。截止12月1日，黄河仅剩80m宽的戗堤龙口，在工程部一声合拢的指令下，多个巨大的砼四面体被推进龙口，高强度砂砾石抛填迅速跟进，于2004年12月1日下午戗堤胜利合拢，取得截流成功。随后则一鼓作气、日夜奋战对戗体进行闭气和加高培厚，完成戗体设计体型。戗体顶部高程2041m，宽度24m。

2.2水下抛填施工

戗体达到设计体型后，准备实施水下3m卵砾石抛填。12月5日开始水下抛填卵砾石，填筑直径为40～500mm卵砾石，碾压12遍，碾压高度根据当时黄河来水情况定，高度为2036.0m。受黄河截流进占影响，实测抛填深度约2.1m。受戗体截流冲刷影响，河床呈上游较浅、下游较深态势，进占采用由右向左施工。

料源来自右岸Ш号料场，距坝址约5km，料场内均采用砼筛分卵砾石，储量大，质量较好。

施工现场由20t自卸汽车将卵砾石运至现场，220推土机推平铺料，18t振动碾洒水碾压12遍。卵砾石高度填至2036m高程后，改为每层铺料50cm，粒径控制在40～300mm间，分层、分片碾压，碾压搭接宽度50～100cm，控制干容重为2.10g/cm3。要求小于40mm以下石子必须过筛，严格控制300mm以上石子进入坝体，碾压过程中必须洒水，确保卵砾石碾压密实。

2.3水下抛填施工质量检查

现场2036.0-2037.0层卵砾石实际取样（表1）。

表1

经试验，现场卵砾石碾压干容重全部符合设计要求。

至此，2037.0m高程卵砾石水下抛填全部完成。现场形成长208m，宽约84m的宽阔施工面，为下步砼防渗墙施工打下了基础，为电站5月31日首台机组发电创造了条件

3水下抛填优缺点分析

直岗拉卡电站土石坝在黄河截流后，不做下游围堰，不进行坝基清理，电站采用水下3m直接抛填，直接在原河床填筑，并将截留戗体作为土石坝的一部分，该设计方案较为少见，设计较为新颖，综合分析，其利弊均衡，综合利用水平高。

3.1节约工程投资

采用水下直接抛填，较正常坝体施工省去下游围堰、坝基清理、基坑排水、坝料重新回填、进出施工公路及渣场等主要工程环节，可直接节约工程投资约千万元以上。

3.2缩短施工工期

采用水下直接抛填有利于缩短施工工期。因较正常坝体施工省去多处重要施工环节，故施工现场更为简单高效，可以直接缩短施工期。与常规土石坝施工相比，该施工方案可缩短工期5个月以上，使电站机组提前半年发电，创造直接效益非常可观。

实际施工为：从电站2004年11月28日黄河截留开始，至土石坝施工完成，至电站2005年5月31日第1台机组发电仅用6个月时间，施工建设速度惊人。

3.3综合效率高

采用水下直接抛填，仍含有多种考虑，水下抛填完成，省去多个常规施工环节，可减少各施工面相互干扰，大大提高施工效率，并可以为后续工程提供大量的施工场地（如：土石坝防渗墙施工及后期坝体填筑等），甚至可以利用抛填堆石体增加截留戗体的稳定性，保证截留戗体的临时度汛。

3.4有利于坝后的排水

因水下直接抛填均采用40～300mm砾石抛填，虽经过重型设备碾压，但仍具有良好的透水性，与土石坝烟囱式排水体结合，能很好的降低浸润线，增加大坝的稳定性。

3.5存在潜在缺点

由于采用3m水下直接抛填，抛填料不具备碾压条件，疑存抛填料不密实，存在土石坝沉陷变形较大问题，或将导致土石坝粘土斜墙的开裂，影响大坝整体防渗效果。

考虑到上述原因，虽说粘土能适应一定的变形，但唯恐坝体变形过大，设计院最后在上游坝面增设一道土工膜进行防渗，土工膜与粘土斜墙组成两道土石坝防渗体系，共同完成坝体防渗。

4结语

直岗拉卡水电站自2005年5月31日首台机组发电以来，经历近9年的连续运行，期间经历2012年最大洪水考验（流量为3100m3/s），土石坝均运行稳定。

引用国家能源局大坝安全监察中心2013年12月《直岗拉卡水电站大坝安全监测系统评价及资料分析》数据说明：

表2土石坝上、下游位移特征值统计表　　单位：mm

土石坝上、下游方向变形的量值在-5.0mm～20.0mm之间变动，以向下游变形为主。总体看来，土石坝坝体本身位移较小，上、下游变形整体较稳定；在左、右岸，TP11～TP12有向右岸的趋势性变形，近两年趋势性变形较小。

表3土石坝坝顶垂直位移特征值统计表 单位：mm

到2013年7月底，土石坝坝顶垂直位移值在21.00～28.00mm之间，土石坝下游0+40断面的垂直位移值在15.00～16.00mm之间，坝顶垂直位移大于下游坝坡。土石坝各测点垂直位移随时间呈增长趋势，初期位移增长较快，增长速率随时间逐步减小，近两年的趋势性位移已经很小，基本趋于稳定。

经过9年的实际运行，土石坝坝型完整，外观无变形。土石坝实测最大沉降27.91mm，远远低于设计值27cm最大沉降值，证明水下3m直接抛填卵砾石设计是成功的，抛填施工是成功的，整个土石坝施工质量是有保证。

参开文献：

[1]湖南省水利水电勘测设计院.黄河直岗拉卡水电站工程设计报告[R]，2005.

[2]国家能源局大坝安全监察中心.直岗拉卡水电站大坝安全监测系统评价及资料分析[R]，2013.

[3]原电力工业部西北勘测设计研究院.黄河直岗拉卡水电站工程可行性研究报告[R].

中图分类号：TV233

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）12-0066-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.024

收稿日期：2014-07-31

作者简介：王为华（1968-），男，工程师，从事水工建筑工作。