高桥湾橡胶坝工程的施工难点与特点

罗造时

高桥湾橡胶坝工程的施工难点与特点

罗造时

一、工程概况

霍山县地处安徽省江淮西部，大别山北麓，其行政区划隶属于六安市。高桥湾橡胶坝工程位于霍山县城北侧、淮河支流东淠河干流上佛子岭水库坝下约19km处，是以拦蓄环境水、改善水生态环境为主，结合发电及旅游等的综合利用工程。橡胶坝工程设计蓄水位为65.6m，拦蓄水量2000万m3，形成水面面积340万m2。坝址处设计洪水标准采用20年一遇，洪峰流量为4730m3/s；工程区动峰值加速度为0.1g，地震基本烈度为Ⅶ度，工程按7度设防。

二、总体布置

橡胶坝工程主要建筑物由橡胶坝、调节闸、水电站及城关圩自排涵等组成。橡胶坝坝型为充水型橡胶坝，共布置8跨，每跨长67.5m，坝袋全长540.0m，橡胶坝总长548.0m。充排水泵房布置在左堤与橡胶坝之间，平面尺寸为16.00m×16.00m（顺水流向长×垂水流向宽），控制8个坝袋。调节闸布置在橡胶坝与水电站之间，共3孔，单孔净宽4.80m，设计流量130m3/s，闸室垂直水流向宽18.60m，顺水流向长96.50m。水电站紧临调节闸右侧，布置在右岸主槽内，设计引用流量130m3/s，总装机5700 kW，站内设3台GDJ810-WZ-290型轴伸贯流式机组，站身平面尺寸33.25m×34.00m（顺水流向长×垂水流向宽），水电站顺水流向总长96.50m。新建城关圩自排涵，设计自排流量9.73m3/s，采用倒虹吸穿越新天河，其后接钢筋混凝土箱涵通至橡胶坝下游入东淠河，入河侧设防洪闸；倒虹吸与箱涵均采用单孔布置，总长2380m。

三、工程施工难点与特点

1.工程位于东淠河干流上，施工导流问题突出

高桥湾橡胶坝工程位于东淠河干流上，其非汛期坝址上游来水主要由佛子岭水库发电尾水及区间降雨汇水组成，工程能够成功实施的关键主要是合理安排施工导流方案，并确保工程在汛前满足防洪度汛要求。根据当地地形地质条件、水文条件并结合建筑物施工特点和施工进度安排，工程安排在两个非汛期内完成。第一个非汛期主要施工橡胶坝和调节闸，分三期实施，安排如下：一期施工安排在第一年10~12月下旬，主要施工橡胶坝地下连续墙工程和导流明渠的开挖，利用右岸深槽导流；二期施工安排在第一年12月下旬~第二年3月底，填筑一期左、右侧围堰，施工右侧调节闸、水电站和3孔橡胶坝、左侧3孔橡胶坝，利用开挖的明渠导流；三期施工安排第二年4~5月底，填筑二期围堰，施工中间2孔橡胶坝；并加高一期左侧围堰，作为中间两孔橡胶坝施工的进场通道，利用完建的右侧橡胶坝和调节闸导流；水电站跨汛期施工，汛期允许围堰过水。第二个非汛期施工自排涵和未完工的水电站。

橡胶坝工程于2012年10月上旬正式开工建设，2013年5月底完成橡胶坝及调节闸水下工程部分，2014年4月底完成自排涵及水电站工程，同年5月底首台机组正式并网发电，至2014年7月中旬通过竣工验收，历时22个月，期间经过两次较大的洪水考验，工程运行安全。

2.工程地质条件复杂，地基处理问题突出

工程坝基持力层主要为中粗砂夹砾石层，下卧层为砾砂夹卵石层，这两层砂性土均已被人为扰动，均匀度差，且有架空现象，虽然地基承载力满足设计要求，但建坝后易产生不均匀沉降，需对坝址范围内的地基进行加固处理。初步设计阶段主要对振冲挤密桩方案与强夯处理方案进行技术经济比较后合理确定。这两个方案技术上均可行，由于振冲挤密桩方案存在工程投资大、施工周期长、施工强度高及施工临时用电负荷大等缺点，最终选择采用强夯处理方案。强夯施工前，进行现场试夯试验，试夯面积20m×20m。根据试验确定的强夯参数，按先点夯后满夯的工艺组合进行施工，点夯单击夯击能取3000kN·m，夯锤直径2.52m，满夯单击夯击能1000kN·m；点夯间距4.5m，正三角形布置，夯点的夯击次数不小于现场试夯的夯击次数，最后两击的平均夯沉量不大于50mm；满夯分两遍完成，每遍两击，满夯夯点搭接1/4锤径，满夯施工完成后，对施工作业面进行机械碾压，要求地基土的相对密度不低于0.7。强夯施工完毕后7～14d内，做标贯试验，平均标贯击数大于23，满足设计要求。

3.坝基为中细砂，防渗及防冲问题突出

橡胶坝底板座落在中细砂夹砾石层上，在挡水水头较高的情况下，坝基接触渗流及渗透稳定性均不满足要求，坝基需采取防渗处理措施。由于橡胶坝坍坝期间水流可控性差，易造成水流集中下泄，对下游冲刷较严重，宜在消力池后布设防冲措施。为满足工程防渗及防冲要求，在铺盖下设混凝土防渗墙，在海漫末端设钢筋混凝土防冲墙。

防渗墙与防冲墙均采用液压抓斗机械进行施工，为防止槽壁坍塌和泥浆流失，采用泥浆护壁挖槽法。施工前，设置防渗墙中心线定位点，水准基点和导墙沉陷观测点，并修建导墙、施工平台及其他施工辅助设施，施工准备完成后即进行挖孔成槽，造槽孔时遇到孤石，采用重凿冲砸方法处理。成槽后将泥浆中及沉淀在槽底的钻渣清理干净，再利用吊装设备下设钢筋笼，钢筋笼起吊过程中，下端不得在地上拖，下设过程中一定要保持钢筋笼的整体垂直度，钢筋笼下设完成后，即可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑过程中要确保导管下口埋入混凝土的深度不小于2.0m，并严格控制导管提升速度。

4.调节闸、水电站基坑开挖与回填

调节闸与水电站座落在岩基上，岩基顶面高程53.0m，而橡胶坝建基面高程为61.0m，基坑开挖深度约8.0m。由于坝址区的工程地质主要由粗砂夹砾石等组成，渗透系数1× 10-2cm/s，为强透水地基，非汛期场区地下水位高程一般在59.0～60.0m，水位差近6.5m。如何在深基坑、高水头及强透水的地基条件下保证基坑干地施工，以及施工期间的开挖边坡的稳定是施工能否成功的关键。初步设计阶段主要选用高压小角度摆喷成墙并局部采取深井降水配合的方案，施工初期由于连续降雨及佛子岭水库放水的影响，场区水位达到61.5m，若按原截渗方案实施，很难保证开挖基坑安全，最后经设计、监理、施工及建设单位等四方联合协商后选用高压旋喷桩成墙方案，并与已经实施的上游防渗墙及下游防冲墙连接起来形成封闭，保证了工程的顺利施工。高压旋喷桩采用三管法施工，桩径1.0m，桩距0.8m，平均桩长10.0m。

电站主厂房建基面高程49.0m，基岩开挖深度约4.0m，由于电站施工单位进场较晚，调节闸及分流岛底板均已实施完成，正在进行闸墩及墙体浇筑，因此电站基坑无法采用浅孔爆破开挖。为了减少电站岩基开挖对调节闸的影响，施工单位先期采用了静态爆破法，由于岩石完整性好、强度高且当时正值12月份气温较低，因此，静态爆破效果很差，开挖效率极低。最终，施工单位采用从德国进口岩石切割机进行施工，岩石分层开挖，每层0.5m，平面上分带状进行，每条宽0.5m。根据施工图纸要求开挖，成形后直接作为站身一部分。

基坑回填主要为橡胶坝与分流岛连接部位，两建基面高差约8.0m。根据施工进度安排，基坑回填于2月底开始，至3月底完成该跨橡胶坝施工，为4月初封堵导流明渠施工中间两跨橡胶坝创造条件。这就要求回填质量必须得到保证，以免在后续工程运行中出现较大沉降，从而危及工程安全。施工时，对底层砂填筑采用水力输送，振捣器振捣密实，填筑高度约1.0m；后续施工采用装载机运洒过水的砂砾石，分层铺筑，分层厚度0.4m，每铺完一层，注水后采用反铲压实，填筑完成后，做标贯试验，平均标贯击数大于26，满足设计要求。该段橡胶坝施工完成后，基本没有沉降。

四、结语

近年来，随着地区经济的快速发展，城市化进程的不断加快，人民对生活环境提出了宜居、滨水等更高的要求。因此，橡胶坝工程被越来越多的应用到城镇景观工程以及河道拦蓄工程中，坝型也由原来型式比较单一的充水式橡胶坝发展为充气式橡胶坝、气盾闸及钢坝闸等多种型式。目前，国内也正在进行多泥沙河流上橡胶坝坝袋的抗磨损以及高海拔地区橡胶坝坝袋的抗氧化研究，争取为橡胶坝的发展提供更广阔的空间。本文重点阐述了橡胶坝工程的施工特点，以期为其他类似橡胶坝工程的施工提供借鉴■

（作者单位：霍山县淠河河道管理局237200）