水电站导截流与围堰施工技术探索

黎 充

(深圳市东深工程有限公司 518021)

1 概述

1.1 工程概况

某水电站工程以发电为主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。枢纽由挡水坝、岸坡式溢洪道、引水隧洞、发电厂房及开关站等组成，总库容1.581亿m3，电站共装3台25MW水轮发电机组，总装机容量75MW，属Ⅱ等大(2)型工程。坝址河床高程495m，河面宽80m，水深2～4m。高程580m时，坝线长320m，宽高比为3.8，左岸坡度 34°，右岸坡度 39°。

工程采用隧洞导流，上、下游围堰一次拦断河床的导流方式，导流洞布置在右岸，导流洞断面为城门洞形。导流洞进口明渠和进水口段长121.373m，洞身段长467.021m，出口明渠段长85.022m，过水断面尺寸为8m×9m，进口底板高程495.5m，出口底板高程493m。

1.2 水文情况

该河流域径流来源于降水。径流与降水量的年际变化及年内分配是相应的，总的特点是年际变化不大，但年内分配不均。多年平均汛期(4～10月)径流量约占年径流量的84.4%，枯期(11～3月)径流量只占年径流量的15.6%，具有汛期流量大、枯期流量小、年内分配不均的显著特点。

2 施工导流

2.1 导流标准

根据招标文件和《水利水电施工组织设计规范》(SDJ 338—89)的规定，该工程的导流标准为:上游围堰采用10年一遇洪水标准设计，相应最大洪峰流量392m3/s，上游围堰顶部高程506.2m;下游围堰采用50年一遇洪水标准设计，全年导流，50年一遇洪水度汛隧洞最大下泄流量2030m3/s，下游围堰顶部高程502m。

2.2 导流方式

导截流是难度比较大的工作，在施工导流中占有重要地位。如果截流不能按时完成，就会延误整个河床部分建筑物的开工日期;如果截流失败，失去了以水文年计算的良好截流时机，则可能拖延工期达一年。因此在施工导流中，常把截流视为影响工程施工全局的一个控制性项目。该水电站坝址处为“V”形河谷，无天然滩地、台地可以利用，坝体本身不具备挡水及过水条件，为此适合采用隧洞导流，上、下游围堰一次拦断河床的导流方式。

2.3 工程施工导截流特点

通过分析该水电站工程特点，该工程施工导截流和水流控制特点主要体现如下:

a.该标导流工程基坑范围小，围堰距导流洞进出口很近，施工场地狭窄，防渗工程量大，施工工期紧、强度高。

b.施工区域内无专用防渗黏土料场，黏土料要在坝基开挖中收集，而且黏性土中混有砂质土，将影响防渗效果，增加基坑排水难度。

c.鉴于该工程截流施工分流条件较好，因此较容易实现截流，工程中的截流施工仅受抛投强度限制。

d.上游围堰受挡水水位要求的限制，采用过水围堰，存在着基坑进水问题，围堰防护工程要求高而且工程量大。

3 导截流施工技术

a.戗堤预进占。针对施工情况和围堰的结构特点，应尽量缩短围堰施工时间，尤其是高压摆喷防渗墙的施工时间，上、下游围堰采用同时进占的方式。围堰截流戗堤、黏土及土石一区料同时进占，黏土料和土石一区料滞后截流戗堤5～10m。

b.合龙。合龙应当选择水流量最小时段施工，这时龙口合龙流速相对较小，截流难度不大。而且为了有效地确保截流施工顺利实施，该工程通过借鉴其他工程经验进行截流备料，备料选用0.5～0.7m块石，约计300m3。

c.施工方法。围堰戗堤进占采用1.6m3液压反铲装土石料，25t自卸汽车运输，前进法卸料，TY220推土机平整并进行履带碾压。填筑时，首先一次填至水面以上0.5m，然后分层填筑，分层厚度为0.5～0.7m，并进行碾压。施工中龙口合龙要求在24h内完成，抛投量900m3，考虑损耗系数1.2，则龙口合龙的抛投强度为1.2×900=1100m3/天，大于戗堤进占平均抛投强度，按照截流时强度配置施工机械。根据该工程龙口合龙抛投强度配置3台1.6m3液压反铲，每台反铲安排3辆25t自卸汽车，备用3台，共计12辆自卸汽车。其中1台1.6m3液压反铲和3辆25t自卸汽车布置在块石备料场。戗堤头配置1台TY220推土机，即可满足一期截流要求。

4 围堰施工技术

a.围堰填筑应从右向左分层进行，水下一次填至水上0.5m。上、下游围堰填筑用1.6m3液压反铲挖料，25t自卸汽车运输，上、下游围堰各配置一台220马力推土机。

该围堰填筑施工程序为:截流戗堤→498m高程(下游周堰497m高程)以下黏土→498m高程(497m)以下过渡料→498m高程(497m)以下土石→高压摆喷防渗墙施工→498m高程(下游围堰497m高程)以上黏土→498m高程(下游围堰497m高程)以上过渡料→498m高程(下游围堰497m高程)以上土石。对于498m高程(下游围堰497m高程)以上的堰体填筑，先进行黏土防渗墙填筑，然后填筑混合料和过渡料。黏土每0.3m一层、土石料和过渡料每0.5m一层碾压，同时用反铲配合人工进行坡面修整拍打夯实。上游围堰填筑至充水口底部高程后，先进行缺口底部和侧面浆砌石挡墙施工，后施工充水口内回填黏土和编织袋。

b.上游围堰干砌石施工。首先利用现有围堰断面修整，将围堰加高至502m高程(顶面靠下游10m范围内高程502m)，防护后堰顶高程502.4m。将上、下游堰坡修整平顺，并尽量采用反铲夯实，下游坡脚至趾板上游边坡坡顶范围内虚渣清除。在干砌石之前，采用埋管(φ150PVC管)将渗水引出。石料取自指定的料场，要求材质坚硬新鲜，表面无污垢、水锈等杂质，用于表面的石材必须具有一个用做砌筑的表面平整的平面;毛石砌体所用毛石外形应呈块状，其中部厚度不小于15cm;规格小于要求的片石，可用于塞缝，但应控制其用量不得超过该处砌体重量的10%。

5 防渗墙施工技术

防渗墙是确保围堰防渗效果的重要设施。该工程上游围堰堰体填筑到498m高程后，采取高压喷射灌浆修筑防渗墙，防渗墙轴线长度根据两岸岸坡岩石情况确定。根据其他工程经验，为保证围堰高压摆喷防渗墙防渗效果，高喷防渗墙深入基岩1.0m，深入黏土1.5m，遇风化深槽，则深入3.0m。上游围堰防渗墙约1320m2，钻孔量约1100m;下游围堰约1197m2，钻孔量约900m。上、下游围堰高压喷射灌浆均采用三重管法施工，喷灌形式为摆喷，墙体结构型式为摆喷相接，初拟钻孔孔距1.4m，摆角为25°，最优的孔距及布置通过现场试验来确定。施工时按分序加密的原则进行，先喷Ⅰ序孔，再喷Ⅱ序孔。根据高压摆喷施工特点和河床覆盖层地质情况，围堰黏土填筑施工前，先清除高喷轴线上覆盖层内的大块石，以有效地保证防渗墙连续完整。

通过结合沿防渗墙轴线布置地质复勘孔，采用地质回转钻机套管护壁钻孔取样的方法。局部地质条件变化较复杂的部位，适当加密勘探孔。地质鉴定结束后，基岩部分采用0.5:1的水泥浆进行封孔，基岩以上部分采用黏土封孔。

6 坝体施工

坝体施工是工程完工后是否能安全运行的关键。坝体的不同部位填筑分期进行，以确保坝体每个土层的压实度，如该工程坝体填筑共分5期进行，对于不同分期的坝体填筑划分见下图。

大坝填筑分期示意图

坝体上游坡面施工工序为:垫层水平填筑→修坡→坡面碾压→第一层乳化沥青防护→撒砂覆盖→静碾→第二层乳化沥青防护→撒砂覆盖→静碾。在乳化沥青防护施工中该工程采取超填边坡，对垫层超填部分采用自行式振动光面碾进行碾压。坝体填筑上对大坝的主堆石区设计有过渡区(水平宽3m)、垫层区(水平宽3m)以及钢筋混凝土面板。对于大坝的次堆石区采取干砌石护坡厚0.3m;另外在坝址位置采取固结灌浆与帷幕灌浆施工处理。

7 结语

该水电站工程的截流方式、围堰施工、防渗墙做法以及大坝合垅段坝体等工程施工经验，可为同类工程提供参考借鉴。

1 张超然.大江截流及二期围堰主要技术问题的决策［J］.中国三峡建设，2009，21(7):31-34.

2 孙志禹，王建平，陈先明.大江截流及二期围堰主要技术问题优化决策［J］.安徽建筑，2009，31(8):101-102.

3 王儒述.三峡工程的大江截流及二期围堰［J］.水利水电科技进展，2010，21(6):113-115.