水利枢纽工程施工重难点及技术探析

（广东省中山市阜沙镇水利所中山市528434）

水利枢纽工程施工重难点及技术探析

简志强

（广东省中山市阜沙镇水利所中山市528434）

水利枢纽工程是一个具有排洪、排涝、防洪潮、灌溉及通航等多项功能于一体的水利工程，工程的建设对控制、调节地方水流起着至关重要的作用。文章以鸦雀尾水利枢纽工程为实例，通过对该水利枢纽工程在施工建设中的重点难点进行深入的技术探析并提出相关建议，对类似水利枢纽工程施工有一定借鉴作用。

水利枢纽施工环节重点难点技术探析建议

鸦雀尾水利枢纽工程位于中山市阜沙镇五乡联围干堤、阜沙涌鸡鸦水道出口处，工程主要由鸦雀尾水闸、船闸以及泵站组成，为II等大（Ⅱ）型工程，主要任务是排除阜沙镇排水区32.3km2集水面积的涝水，汛期防御外河洪水，保护阜沙镇35.6km2土地和5.76万人口的生命财产安全。水闸设计排水流量为131.8m3/s，闸室总净宽为24m；枢纽泵站总设计流量增至60m3/s；船闸级别为IX级，设计通航20t船只。为了保证该水利枢纽工程建设的顺利进行，本文对工程施工建设中的重点和难点进行深入分析，并提出应对技术措施。

1 水利枢纽工程施工重点难点分析及技术应对

1.1 水利枢纽工程施工重点分析及技术应对措施

（1）施工工期紧，施工强度高。

重点分析：如何才能确保工程在合同期内按质按量完成任务，是水利枢纽工程建设的重点之一。本工程工期为30个月，两个枯水期内要完成水闸、船闸及泵站主体工程，且具备挡水条件，由于施工工期较短，使得该水利枢纽工程施工强度很大，主体工程开挖填筑量、基础处理工程量、混凝土浇筑量大而且集中。

技术应对措施：①加强施工计划、组织管理，立体施工、均衡生产，降低各部分施工的月高峰强度。②合理布置多条至各工作面的施工道路，其中主基坑布置上下游两条下基坑道路，路宽（5～10）m，加快行车速度，增加车流量。③准备充足的自卸汽车、反铲挖掘机、推土机等机械设备。④工期紧时，适度增加设备、物资和人员，确保控制工期。

（2）做好施工导流和施工围堰，确保安全度汛。

重点分析：做好施工导流和围堰安全，确保度汛安全，是水利枢纽工程施工的重点之一。水利枢纽工程一般为全年度汛，外江水暴涨暴落，施工围堰较长，对洪水的防范要求较高，超标准洪水过堰后对基坑边坡危害极大。

技术应对措施：①以本工程为例，设置二道围堰，外围堰设计水位2.87m，内围堰设计水位0.80m。施工导流采用10年一遇洪水标准并分为一、二期实施，一期导流利用旧闸导流，二期导流利用一期已建好的水闸及船闸导流。②确定施工围堰的轴线位置及进行围堰填筑施工。根据施工导流方式，本工程围堰填筑利用开挖堤身土方，在枯水的情况下截流，为加快工程进度，同时沿拟建水闸的施工道路单向进占方式向对岸填筑围堰，自卸车后退法卸料，推土机铺料，压路机压实。③围堰施工的上升速度应满足地基安全稳定的要求，并应保证围堰的施工断面在各种运行工况下处于稳定和安全状态。④制定施工期度汛措施预案，包括施工协调领导小组的设置、抢险队的组成、汛期施工方案、度汛抢险措施方案等。⑤建立专门的防洪抢险物资仓库、配备足够的抢险材料、设备等。⑥统一协调在汛期的施工和度汛防洪工作，实行在汛期24小时值班工作，密切监测施工围堰的安全稳定。

（3）施工干扰大、施工安全要求高。

重点分析：施工干扰大、安全防范要求高是水利枢纽工程施工的重点之一。水利枢纽工程具有分项工程多、工程量大、工期紧的特点，在施工安排上需流水作业、立体施工，因此施工干扰大，施工安全要求高。

技术应对措施：①制定各种设备的安全规程，所有设备定期进行安全检查，操作手持证上岗。②设置专门的安全监督组织机构、专业安全工程师和安全员，全天候、全方位进行监控，做好相关记录。③成立专门的基坑边坡稳定监测小组，配备专门设备，在主要边坡处布设控制点，定期进行监测。④做好夜间作业的照明、备用电系统齐备。

（4）工程周围环境保护要求高。

重点分析：水利枢纽工程占地面积大，建筑工程量大，多队伍多班组同时在场作业，对周围环境影响较大；施工中大量的土石方开挖填筑、以及混凝土生产，将产生大量的废水，对水质带来危害。

技术应对措施：①对生产生活区设置集水、污水处理系统，达到排放标准后才允许外排。②配备专职人员、设备，每天进行道路洒水养护，减少对周边群众的生产生活影响，确保道路平整、不扬尘。③生产、生活产生的垃圾、废物由专人收集。④施工车辆严格按要求控制废气排放，大型设备消音隔音措施到位，备用发电厂厂房按消音隔音标准设计。⑤弃料分质、分区、分层堆放，表面平整、压实，修排水沟形成排水系统。

1.2 水利枢纽工程施工难点分析及技术应对措施

1.2.1 基坑淤泥等软弱地层开挖

难点分析：本工程拟建闸位上部土层由第四系人工填土层、淤泥质土层、粉砂层组成，下部基岩由燕山三期花岗岩组成。水闸和船闸基坑由第四系人工填土4.5m、淤泥土层深达16m，开挖设备反铲、推土机作业困难，汽车无法进入。因此，合理选择开挖设备、制定合理的开挖方案，是确保基坑开挖进度的关键。

技术应对措施：①合理选择开挖设备：反铲、推土机尽量选用中型设备，适当增加台数；汽车以8t、15t、20t自卸汽车为主。②制定合理的开挖方案：第一层选择在地面作业，利用地表硬化层，采用后退槽挖法开挖，基本不修路即可开挖作业；最底层选择在建基面作业，开挖作业铺填的石渣道路可用于基础处理、混凝土浇筑施工，减少作业道路工作量。③基坑开挖淤泥、土方时，必须确保旱地开挖，开挖完成后立即填砂覆盖，同时，要求尽量减少对建基面的扰动。开挖过程中如出现滑坡现象，随时用编织袋装土护坡或加打木桩予以保护。

1.2.2 基础处理

难点分析：本工程水闸、船闸、节制闸、挡墙、泵站及围堰等部分均有基础处理，分别为：预应力管桩、水泥搅拌桩、松木桩、U型混凝土板桩、高压旋喷桩及钢板桩施工。其中U型混凝土板桩和水泥搅拌桩更是整个基础施工中的难点。

1.2.2.1 U型板桩施工

本工程泵房、水闸、船闸及挡墙部分采用U型板桩，U型板桩是第一次在中山水利工程大面积使用，板桩的防渗质量直接影响到主体工程的安危，另外，挡墙部分采用U型混凝土板桩挡墙，板桩在施打过程中，较易发生倾斜、断裂、掉块、缺损。

技术应对措施：①充分考虑打桩对周边构筑物的影响，并加强对岸坡的监控，发现异常情况应停止施工并及时处理。②调配反铲挖掘机，对施工场地进行平整压实，一是为了满足堆放板桩对场地的要求，二是为了确保履带吊车工作过程中的安全，并且根据实际情况需要铺设路基板。③进场履带吊车、液压振动锤及钢围檩配套安装材料，测量放线，打设定位型钢，定位型钢打设过程中要用2个约成90°交角的经纬仪严格控制垂直度，垂直度偏差不宜超过1/ 200，定位型钢插入土内深度应适当加长，上端宜高出U形板桩设计桩顶标高（0.5～1）m。④安装钢围檩架，安装过程中要控制好钢围檩与板桩侧壁接触的导向段的垂直度，钢围檩的内侧壁间距控制在455 mm（针对U-CS-450桩型的施工）。⑤为确保板缝间扣合严密，板桩在施工过程需采用合理有效的可提供水平约束力的紧固装置。⑥板桩打设至设计标高后，应及时采取一定措施与前一根桩连接成一板桩墙体，以防止在后继板桩施工过程中将临近刚施工好的板桩带下，该现象在施工短桩时尤其突出，要格外引起注意。

1.2.2.2 水泥搅拌桩施工

本工程两岸连接堤段的基础采用水泥搅拌桩加固地基，水泥搅拌桩属地下隐蔽工程，其质量控制贯穿在施工的全过程中，需全方位进行施工监控。水泥搅拌技术作为一种新的地基处理方法，是采用水泥搅拌技术使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土，它与原位软弱土层组成复合地基。

技术应对措施：①搅拌桩开工前，要提交一份根据施工详图规定放样的桩基中心线和桩位测量成果及桩位编号图报送给监理单位，经确认后方可开钻。②搅拌桩使用的水泥品种及掺量必须满足设计要求，整个桩基施工只能使用一种品牌的水泥，不允许混用。③桩机就位应平整、稳固，确保施工中不发生倾斜、移动；在桩架或桩管上设置用于施工中观测深度河斜度的装置。④桩机钻杆垂直偏差不得大于1%，桩位偏差不得大于20mm，桩径不得小于设计桩径，施工桩长、深度误差不大于100mm，桩体无侧限抗压强度不得小于设计规定，单桩实际搅拌量与设计搅拌量偏差在设计量的8%以内。⑤在搅拌成桩过程中，如因送浆管路堵塞等原因而停止搅拌，第二次搅拌接桩时，复桩长度不得小于1m。⑥喷搅达到桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌、喷浆数秒，以保证桩头均匀密实。⑦下沉钻头钻进时，应根据土质软硬，时时注意电流的变化，及时调档；提升搅拌搅拌时，均宜选择慢档提升，保证搅拌均匀。⑧搅拌时，随时调整阀门、风压，保证送浆量的准确；搅拌桩施工过程中，现场技术人员应与机台操作人员，送浆工密切配合，以确保桩长、桩身垂直度、掺浆量等重要指标满足设计要求。⑨水泥入罐前应先过筛，确保无结块、无杂质，单桩搅拌量、搅拌、停浆时间、复搅长度等应有专人记录。⑩对地下水位以上的桩，若地层的含水量偏低，施工时应加水或施工后地面浇水，以便水泥土中水泥石的形成。有专人负责监控，施工中出现的问题和处理情况，均须如实记录并汇总分析。遇卡钻、搅拌不畅或堵塞、桩体疏松、夹层断桩、空心桩、桩体强度不均等情况时，应暂停施工，确定处理方案，通过审批后方可继续施工。

1.2.3 混凝土外观质量

难点分析：水闸、船闸、泵站及挡墙均是主体工程，永久外露面，混凝土外观质量要求相当高，因此在保证结构内在质量的同时，一定要保证混凝土的外观质量。

技术应对措施：①重点保证混凝土外观质量的部位。水闸、船闸、翼墙、混凝土挡土闸、对外交通桥等混凝土外露面。②从测量上保证。采用全站仪等设备，要针对不同部位采用适宜的测量放样方法，减少测量误差。③从模板施工上保证。在模板选用上，尽量选择完好、大幅面、表面光滑的模板施工；在模板安装上，模板线条统一规划，达到横平竖直；在模板拆除方面，根据不同部位选择不同的拆模时间。④从混凝土施工上保证。混凝土入仓要均匀，出口距仓面高度小于2m，而且用吊罐浇筑时，不得直接冲击承重模板，靠近侧模的部位，应由远及近向模板方向平仓，避免模板承受过大压力而变形；尽量采用插入式振捣器振捣，靠近模板的部位，要小心操作，避免过振。⑤混凝土外观处理保证。麻面：用水湿润麻面处，用纯水泥浆涂抹，使外表跟原砼表的颜色、分缝一致。蜂窝：用水湿润蜂窝处，采用同混凝土标号的去石水泥砂浆填充密实，风干后再用纯水泥浆涂抹使外表跟原砼表面一致。缺棱掉角：在棱角残缺处凿毛，用水湿润，然后用同原混凝土标号的去石水泥砂浆根据原棱角形状重新修补，风干后再用纯水泥浆涂抹使外表跟原混凝土表面一致。

2 水利枢纽工程施工重点难点还包括以下方面

（1）引堤填筑速度与沉陷。引堤基础较软弱，如果填筑速度过快，将造成填土地基沉陷、下滑、土堤裂缝漏水等。因此，在土堤填筑时，必须先进行排水固结地基，且每一天填土高度不超过0.5m，并分层填筑碾压，且填筑速度不宜太快，确保施工质量。

（2）填土速度对挡土墙稳定的影响。混凝土挡土墙后填土如果速度太快，将可能造成挡土墙滑移、失稳。因此，在混凝土挡土墙后填土施工时，填筑不宜太快，且必须在挡土墙混凝土达到设计强度后开始填筑，同时必须做好排水管反滤体的施工，确保混凝土挡土墙的稳定。

（3）台风雨季节的施工。工程闸址地处西江，受台风、暴潮及咸潮影响较大，上游洪水对其也有一定的威胁，加上施工时段的限制，主体工程须在全年施工，必将受到不利的水文及气象条件的影响。为确保施工安全和正常进行，减少台风雨季节对施工的不利影响及财产损失，在汛前根据预案要求，配置足够的防汛材料，同时在外围堰处储备一定数量的木桩、砂包等围堰加高培厚的抢险物资。

[1]季芬新.U形预应力板桩施工技术[J].水利建设管理, 2013，（5）：24-27.

[2]罗子波.乐昌峡水利枢纽工程设计要点[R].广州:广东省水利电力规划勘测设计研究院，2011.

2017-03-03）

简志强（1983-），男，广东中山人，大学本科，工程师，从事水利水电工程管理工作。