萨拉康水电站沉井工程的施工特点分析及建议

薛海方

【摘要】 萨拉康水电站采用分期导流方式，纵向导墙基础河床为粉细砂，厚度大，通过对沉井与纵向导墙大开挖方案的技术经济比较，拟采用沉井结构作为纵向导墙基础。本文通过对可研阶段沉井的结构设计、施工工艺方案的论述，结合现场实际地质条件及工程施工总进度计划安排，对本工程沉井工程的施工特点进行分析，并提出合理的设计优化建议，为降低工程造价、提前一年实现大江截流及发电目标提供可能。

【关键词】 沉井工程；结构设计；施工特点

建议

1、工程概述

老挝湄公河萨拉康（Sanakham）水电站位于老挝沙耶武里省肯涛县方康村上游300m处的湄公河干流上，为老挝人民民主共和国境内湄公河干流梯级电站的第5级。萨拉康水电站以发电为主，兼有航运、过鱼等综合利用效益的水电枢纽工程。枢纽布置从左岸到右岸依次为：左岸混凝土副坝、船闸坝段、左岸泄洪闸坝段（14孔）、河床式厂房坝段（12台机组）、右岸泄洪闸坝段（5孔）、鱼道坝段、右岸混凝土副坝。坝顶总长886.2m，坝顶高程230.5m，最大混凝土坝高57.2m。

本工程拟采用围堰分期拦断河床的分期导流方式，在一期围堰围护下进行左岸船闸、14孔泄洪闸及副安装间坝段等项目施工，原河床过流；二期围右岸河床厂房坝段、5孔泄洪冲砂闸及右副坝段等项目施工，由左岸已建14孔泄洪闸过流，船闸建成通航。

根据可行性研究报告，由于湄公河在坝址区转向并形成一个较大弯道，河床主流位于河床右侧，主河床宽度约400m，河床覆盖层为粉细砂，覆盖层厚度约12.5m～23.5m。围堰纵向导墙基础拟采用沉井结构，由于沉井结构在水电工程中应用较少，本文将结合工程实际情况对纵向导墙基础选型、沉井设计优化、施工特点进行分析。根据经验，在对整个工程施工总进度计划认真分析的基础上，对沉井工程结构设计、施工工艺及施工时段等方面提出合理的建议。

2、纵向围堰基础形式结构比选

纵向导墻布置于副安装间坝段的上、下游方向，顺河向布置。纵向导墙上游段布置于副安装间的上游侧（桩号：D0+000.00～D0-208.00），与副安装间坝段相接，纵向导墙下游段布置于副安装间的下游侧（桩号：D0+080.70～D0+246.00），与副安装间坝段相接。

一、二期汛期导流期间，需由纵向导墙及上、下游围堰进行挡水，本阶段就纵向导墙下部结构形式进行了比较，一是采用沉井结构，另一种采用碾压混凝土结构。虽是两种不同结构，但其布置位置相同。沉井与导墙方案比较详见表2-1。

上述比较可以看出，在导流方案布置上相同，工程量上两个方案相差较小，施工进度相同，施工方法上沉井工艺稍复杂，但从施工风险上来说，导墙方案河床防冲对原河床束窄度较大，需要对右岸进行疏浚开挖，工程量较大，河岸防冲问题突出，在防渗墙渗水时对工期影响较大，同时带来基坑边坡稳定问题；，而沉井方案边坡问题较少，施工风险相对较小。因此，纵向围堰基础采用沉井方案较优。

3、沉井群结构设计及施工特点

3.1沉井布置及结构

纵向沉井顺河向布置在副安装间坝段的上下游方向，单排布置，在桩号坝上K0-208.00m～坝下K0+258.00m段，建基面高程为180.00m～186.00m，上游沉井顶高程为203.50m，下游沉井顶高程为203.50m，上游沉井高度15.50m～17.50m，长度208.00m，底宽26.00m，下游沉井高度17.50m，长度165.30m，底宽26.00m。

坝上K0-208.00m～坝上K0-134.00m段基岩面不平整，单个沉井尺寸选用26m×17m，共计4个，每个沉井设4个取土孔，取土孔尺寸为8.5m×5.5m，沉井外墙厚2.0m～3.0m；坝上K0-134.00m～坝下K0+258.00m段基岩面较平整，单个沉井尺寸选用26m×26m，共计14个；（详见沉井结构俯视图3-1、3-2）。每个沉井设4 个取土孔，取土孔尺寸为8.5m×8.5m，沉井外墙厚3.0m，中隔墙厚3.0m，沉井间间隔为2.0m，沉井间隔缝隙两端后期采用混凝土灌注桩封口，中间回填C15 堆石混凝土，使沉井群形成整体。沉井布置及体型详见图一

3.2施工特点

（1）根据施工总进度计划，沉井是本工程的关键项目，主体工程开工后，仅沉井施工需17个月工期，且沉井施工集中在第一年和第二年的枯水期，工程量大、混凝土施工强度高，一旦在第二年汛前无法按期完工，对工程总进度影响深远较大。

（2）坝址沉井施工区河床覆盖层基本为粉细砂层，粉细砂厚度约为12.5m～23.5m，沉井施工围堰基础均为粉细砂，防渗难度大，沉井下沉施工过程中受地下水影响，极易发生“流砂”“流土”现象，造成沉井“突沉”、“偏斜”等。因此，沉井施工难度大、安全隐患突出；

（3）沉井工程施工专业性较强，水电工程中不常见，国内水电工程施工单位对沉井工程施工经验欠缺，施工进度、质量、安全可控性较低。

（4）工程处于老挝，当地天气炎热，尤其是枯水期，连日高温无雨。当地劳动力技术水平差。沉井施工需安排大量有专业施工技术和经验的国内技术工人，施工成本较大。

4、沉井施工技术

根据可行性研究报告，结合国内沉井施工经验，本工程沉井施工拟采用“枯期围堰挡水+干地边挖边沉边浇”的施工方法，即围堰挡水，创造干地施工条件，现场制作沉井，机械开挖出渣的施工技术。

4.1施工程序

因本工程沉井呈线性布置，共2418个沉井，拟分两序作业，Ⅰ、Ⅱ序间隔布置，先施工129个Ⅰ序井，待Ⅰ序井全部下沉到位后开始Ⅱ序井施工。每个沉井施工程序相同，即：沉井平台基础处理→混凝土垫层施工→钢刃脚安装→沉井制作→沉井下沉→沉井封底→填芯混凝土浇筑→相邻井间灌注桩封口。

4.2基础处理

在枯水期围堰填筑及防渗体施工完成后，进行沉井施工平台填筑，施工平台宽度55m，采用石渣填筑，分层碾压，确保基础稳定。

4.3混凝土垫层

在基础碾压平整后，沉井基础垫层采用20cm厚现浇素混凝土，强度达到设计要求后，砌筑砖胎模，并安装钢刃脚。

4.4钢刃脚

沉井刃脚是井壁下端形如楔状的结构，其作用是在沉井自重作用下易于切土下沉，刃脚一般采用钢结构护脚，以防止刃脚损坏。刃脚高度为3.5m，采用20mm厚钢板焊接。

4.5沉井制作

沉井井身为钢筋混凝土结构，分层浇筑，第一节沉井浇筑高度为3m～5m，第二节沉井浇筑高度为6m～8m。

4.6沉井下沉

本工程拟采用排水下沉法施工，即通过围堰挡水后，先对一期基坑进行井点排水，保证干地施工，在沉井内采用人工及机械开挖取土，通过垂直吊运设备将开挖料运至井外，沉井依靠自重逐渐下沉的施工过程。在下沉过程中，出现“不沉或下沉困难”时，应采取“触变泥浆法、空气幕法”等助沉措施；出现 “偏斜、扭位”等现象时，应及时采取“单侧取土或加载、射水松土、爆破振动”等纠偏措施，保证沉井准确、顺利下沉。

4.7沉井封底

设计要求为保证沉井稳定，沉井底部入岩深度不小于0.5m，沉井全部入岩，待在达到设计要求后，将井底部岩石清理干净，在渗水排除后，及时采用C15混凝土对沉井底部进行封底。按设计要求浇筑封底混凝土。

4.8沉井填芯

根据施工总进度计划，第一年枯期时间紧，沉井工程量大，计划在第二年汛前必须完成沉井下沉及封底施工，为防止汛期沉井内部淤沙，沉井顶部設置防护钢盖板后进行防护，停止施工，河床过流。第二年枯期时再进行沉井内堆石混凝土填芯施工。

4.9沉井间封口

为防止沉井下沉时偏斜，相互之间影响下沉，在沉井间预留距宽度为2m，后期采用混凝土灌注桩进行封口，内部回填堆石混凝土，使沉井群形成整体结构。

5、沉井结构设计及施工建议

本工程沉井是关键项目，对施工总进度、首台机组发电节点甚至对工程成败有至关重要的影响。因此，在设计及招标阶段，应针对粉细砂地质条件下大型沉井群的结构设计和施工方法，深入开展研究工作，优化设计方案，选择合适的施工时段及施工工艺，保证工程质量和进度，尽量减小对主体工程施工进度的影响。结合本工程实际，对沉井提出如下建议。

5.1进一步优化结构设计

原设计沉井结构重量较大，致使下沉系数较大，下沉速度过快，因此有必要对井壁厚度进行优化。应根据摩擦力的计算结果，在保证结构安全的前提下，采取内或外台阶形式的井壁结构，减小沉井自重，有效控制下沉速率，同时可以节省混凝土量，降低工程造价。

5.2开展施工技术研究

由于沉井位于粉细砂层，最大深度约23.5m，沉井外侧枯期围堰亦坐落在粉细砂层之上，围堰的防渗处理难度较大（必要时可进行现场防渗试验），一旦渗水量大，随着沉井开挖深度的增加，沉井周边粉细砂在地下水压力作用下，极易发生“流砂”“流土”现象，导致沉井周边塌陷，沉井出现偏斜，严重时可能将沉井井身混凝土拉裂，造成严重的质量和安全事故。因此，应结合本工程粉细砂的特性，开展沉井下沉试验及不排水沉井下沉施工技术可行性研究，确定沉井分层高度，选择最优施工方案。

5.3合理安排沉井施工时段

根据招标设计方案，沉井工程属于主体工程项目，安排在主体标内，在工程主体开工后，即工程第一年汛后开始进行沉井施工，至第二年汛前完成沉井井身混凝土下沉及封底，井口采取保护措施后汛期停止施工，第二年汛后进行沉井井身填芯混凝土及上部纵向导墙混凝土施工，实现大江截流，至第三年汛前完成主体工程汛期围堰，开始基坑开挖及大坝混凝土浇筑。

沉井工程前期主要进行井身混凝土下沉施工，难度大，强度高，一旦无法按期完成，必将导致工程截流时间推迟一年的后果。鉴于沉井工程的单一性与专业性，与其它工程无交叉干扰，建议在工程筹建期阶段，沉井工程作为单独标段，与进场公路、砂石系统、施工电源等项目同步施工，虽然施工用电、砂石料等成本增加，但沉井提前一年施工，在工程主体工程开工后，沉井已全部下沉至设计高程，提前进行填芯及上部纵向导墙的施工，实现第一年大江截流的节点目标，较原合同工期缩短一年。

5.4选择有经验的专业沉井施工单位

沉井工程专业性较强，而国内施工能力较强的水电工程施工单位，对沉井工程而言，均属于非专业队伍。建议沉井工程作为单独标段进行专业招标，择优选择有沉井施工资质和成功经验的专业施工单位，确保沉井工程施工质量和安全，保证主体一期工程按期截流。

6、结束语

本工程目前处于前期准备阶段，项目公司及设计院应充分认识沉井工程对工程整体进度的影响，采取一切可行的措施，优化沉井结构、选择合理的施工工艺、招标方式和施工时段，确保沉井工程施工质量、安全和进度，为主体工程顺利开展奠定基础。在确保工程总投资可控在控的前提下，努力实现提前一年截流及发电的终极目标。