浅谈高坪水库除险加固工程隧洞进口施工围堰设计的更改

涂启龙

浅谈高坪水库除险加固工程隧洞进口施工围堰设计的更改

涂启龙

一、工程概况

高坪水库控制集雨面积124km2，水库底部大部分高程为325m，正常蓄水位为373m，相应库容6350万m3；校核洪水位为 376.02m，总库容7286.2m3，是一座中型水库，以发电、灌溉为主，结合供水、防洪为目的。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。高坪水库永久性主要建筑物采用50年一遇洪水标准设计、1000年一遇洪水标准校核；溢洪道消能防冲建筑物采用30年一遇洪水标准设计；施工洪水采用施工导流时段的10年一遇洪水标准设计。设计水位374.51m，死水位345.5m。溢洪道进水口高程368m。输水隧洞进口高程325m。

高坪水库属于锦江（浈江一级支流）支流塘村水系。流域属中亚热带季风气候区，气候湿润，雨量充沛。多年平均降雨量1730mm。多年平均气温19.50℃，最高40.20℃，最低气温-5.40℃。最大风速12m/s。多年平均水面蒸发量1300mm。

二、安全加固设计情况

水库工程于1983年8月建成，受当时施工条件限制且经过20多年的运行，水库的主坝、溢洪道、输水隧洞受损严重。本次安全加固主要内容为：

1.土坝工程

（1）主、副坝坝基及坝肩基岩采用帷幕灌浆，帷幕灌浆孔深至透水率＜5 LU线以下2m。

（2）主、副坝坝体劈裂灌浆，劈裂灌浆采用3排布孔(一排主孔、两排副孔)，孔距5m，排距2m。

（3）大坝设置测压管、位移观测等设施。

2.溢洪道工程

溢洪道工程拆除重建。

3.输水隧洞工程

（1）输水隧洞进出口段和不良地质段内套钢管，其余部位喷防水涂料加局部固结灌浆处理。

（2）输水隧洞岸塔式进水口闸门井拆除并重建。

三、施工导流方案优化与选定

根据工程的实际情况，溢洪道施工作业面底高程高于死（腾空）水位，不需做围堰围护施工，但输水隧洞施工需要在进口处进行围堰施工。因此，在进行输水隧洞进口闸门井重建加固施工前，需要先修筑围堰。

1.原合同施工导流围堰方案（土石围堰法）

原合同文件施工导流采用围堰方法是在引水隧洞进口附近库区进行土石围堰施工。施工洪水采用施工导流时段的10年一遇洪水，围堰施工时尽量腾空库容，作业时段为枯水季节。围堰顶部高程为365.2m，围堰底部高程为325m，顶部宽度为4.0m，两侧边坡坡比均为1∶2.0，堰体填筑料为附近山体开挖的土石料为主，迎水面采用粘土斜墙防渗，高程355.2m以下内外坡均采用土袋护坡，高程355.2m以上采用开挖利用料（石渣）护坡。施工期间保证下游用水，输水隧洞还要求承担间隙输水要求，解决方法是在围堰中埋设长300m、直径为500mm并安装闸阀的钢管来控制水流。

围堰填筑方法采用水中抛填单向进占法施工，即自卸车采用后退法卸料，再采用装载机推平，16t振动碾压实。围堰拆除时，先挖堰体水上部分，后挖堰体水下部分。采用反铲挖掘机从围堰中部往后退挖、装碴，水下部分为了确保挖掘深度，先采用长臂挖掘机挖除，最后采用水下抓斗开挖方式清除干净围堰水下余下的部分。

围堰工程主要工程量如下表：土石方填筑27000 m3，土袋护坡360 m3，防渗粘土6000 m3，围堰施工导流总造价1191864元。

2.土石围堰施工导流方案缺点

土石围堰缺点如下：

（1）土石围堰填筑总高度超过40m，水下部分抛填超过20m，且质量难以控制。

（2）由于工作面狭窄，土石围堰施工周期长，填筑时间3个月，拆除时间5个月且拆除难度大。

（3）土石围堰对水库有一定的环境影响，填筑与水下部分清除均对水库水体有影响，同时水下部分清除干净有一定难度。

（4）土石围堰造价大，造价达119万元，不经济。

（5）由于土石围堰施工期长，影响下游用水，施工期间要求输水隧洞承担间隙输水要求，原设计已经有预埋钢管，影响施工。

（6）土石围堰需要大量土石料，必须开挖山体，影响植被，破坏生态。

3.围堰方案更改与确定

根据合同要求，有一项施工内容是拆除原输水隧洞进口闸门井并按设计图纸重建，该分部工程造价是367879元。

如果在原输水隧洞进口闸门井下游合适位置择址按上述设计图纸新建一个闸门井，经过造价分析认为只增加一部分竖井石方开挖的工程量及旧闸门井的回填工程量，但减少了拆除工程量，该方案此分部工程造价统计为 441262元，此项增加造价441262-367879=73383元。

因此导流方案改用：利用计划拆除的原输水隧洞进口闸门结构物挡水，在原输水隧洞进口闸门井下游合适位置择址新建一个闸门井，旧闸门井不再改建并进行回填。与土石围堰施工方案相比，不仅大大节约造价，节省1191864-73383=111.8万元；施工方法更简便，还可以合理规避土石围堰施工导流方案的不利因素，也可以合理规避施工期洪水给工程施工带来的风险。

经综合分析对比，高坪水库安全加固工程施工导流方案采用原闸门井旧闸门挡水，在原闸门井下游择址新建一闸门井，并对旧闸门井进行封堵回填的施工方案。

四、施工导流方案实施规划

由于施工导流方案调整，整个加固项目施工规划随之调整。溢洪道拆除重建时段，此时输水隧洞还在输水运行，此时段可安排新建竖井土石方开挖施工作业，待距离洞顶4m处停止土石方开挖作业。然后旧闸门井下闸挡水，一方面继续竖井土石方开挖作业，开挖结束后组织钢筋混凝土衬砌及闸门预埋件安装；一方面组织施工力量从隧洞出口进洞进行隧洞安全加固施工。待新建闸门井按设计图要求建设完成后，择机放空水库水位至死水位即345.5 m高程，然后集中力量加固旧闸门井上游部分的输水遂洞结构，最后采用C30钢筋混凝土对旧闸门井隧洞顶部3m范围进行封堵，待混凝土28d龄期后，采用开挖土料回填旧闸门井。

五、施工导流方案的优点

该施工导流方案是用旧闸门井挡水导流，不用围堰导流，有如下优点：投资省，节约投资1118481元；施工方便，竖井施工是很成熟的施工方法；工期缩短，减少围堰填筑与拆除时间；环保绿色，不破坏山体及影响水体；施工安全，可以合理规避施工期洪水给施工带来的风险；安全加固施工时间更多，对输水隧洞加固施工时安排更充裕。

六、结语

高坪水库安全加固工程2009年1月10日开始施工，2010年10月17日完工。施工导流方案由土石围堰导流方法优化为原闸门井旧闸门挡水，在原闸门井下游24.59m处新建一闸门井，并对旧闸门井进行封堵回填的导流方法，工程实施非常成功。此方案绿色环保、节省投资、缩短工期、安全可靠，可供类似工程借鉴

（作者单位：福建省水利水电工程局有限公司 362000）