两河口水电站大坝心墙雨季填筑施工

武 波,魏 雄,杨晓鹏

(中国水利水电建设工程咨询西北公司，西安 710065)

1 工程概况

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，坝址位于雅砻江干流与支流鲜水河的汇合口下游约2 km，坝址控制流域面积为6.57万km2，坝址处河流多年平均流量666 m3/s。水库正常蓄水位为2 865.00 m，相应库容101.54亿m3，调节库容65.60亿m3，具有多年调节能力，电站装机容量为3 000 MW(6×500 MW)，多年平均发电量110.62亿kWh。

枢纽建筑物由砾石土心墙堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞、发电厂房、引水及尾水建筑物等组成。大坝采用砾石土心墙堆石坝，坝高295.00 m，总填筑量4 215.79万m3，心墙砾石土料填筑总量441.93万m3。

据雅江县气象站历年实测资料统计，多年平均降水量为746.1 mm，雨季(5-10月)降水量为694.2 mm，占全年的93%，历年最大一日降水量为70.6 mm。多年平均年蒸发量为1 919.3 mm。本地区降雨特点：突然、历时短、瞬时雨强大。对大坝心墙料的开采、生产及上坝填筑施工造成较大影响[1]。

2 工程区气象条件

据两河口专用气象站2010-2014年实测资料统计，多年平均降水量为721.7 mm，雨季(5-10月)降水量为642.4 mm，占全年的89%，最大一日降水量为45 mm，最大1 h降雨量16 mm，最大3 h降雨量29 mm，最大6 h降雨量40 mm，最大12 h降雨量43 mm，最大24 h降雨量53 mm[1]。工程区降雨情况统计见表1。

表1 工程区2010-2014年降雨情况统计表

由表1可知：每年5-10月为施工区雨季，月平均降雨量约150 mm，该时段施工需采取雨季措施进行施工；同时受两河口工区天气变化异常影响，实际施工过程中3-11月均有不同程度降雨，并影响心墙正常填筑，因此以下统计时段均为3-11月。

两河口2017年降雨及施工天数统计：3月份出现降雨，3月25日第1次因降雨暂停施工，2017年3-11月降雨量799.3 mm、降雨天数139 d，单日最大累计降雨量出现在4月27日(心墙处32.5 mm，右岸处33.5 mm)。2017年3-11月两河口水电站坝区气象站雨量特征值及施工天数统计详见表2。

表2 两河口坝区气象站雨量特征值及施工天数统计表

3 问题及难点

(1) 两河口水电站心墙土料小于0.075 mm及小于0.005 mm颗粒含量均大于同类工程，土料小于0.075 mm及小于0.005 mm颗粒含量统计数据详见表3[4,6]。从表3中可见，两河口水电站砾石土小于0.075 mm、小于0.005 mm颗粒含量均较同类工程高，心墙土料填筑对降雨的敏感性更强。该土料在坝址区干燥气候条件下，土层表面水分蒸发较快；降雨引起土层表面含水率变化大。

表3 土料<0.075 mm及<0.005 mm颗粒含量对比数据表

(2) 两河口2017年雨季周期长、降水量增多，降雨情况超出了参建各方的预想，与投标给出的有效施工天数对比明显减少(见表2)，为按期完成心墙填筑任务增加难度。

(3) 据2017年雨季有效施工天数统计(详见表2)可知， 11月降雨量0.4 mm，停工14 h。2017年3月26-27日，坝区当日最大雨强为0.2 mm/min，日累计降雨量3.4 mm<5.0 mm，现场停工时长达21.3 h。故DL/T5397-2007《水电工程施工组织设计规范》规定的“砾石土(掺和土)，日降雨量<5.0 mm照常施工；5～10 mm雨日停工[9]”不适用于两河口水电站。

4 主要应对措施

结合两河口工程气象及土料特性等特点，在主汛期来临前，根据气象降雨情况及现场实际施工情况，及时对各项雨季施工措施进行磨合落实，对存在问题的及时进行了调整改善，达到了最优施工方案。

4.1 心墙填筑面施工措施

(1) 在砾石土心墙填筑面形成中间高、上下游低的“龟背”状[8]，坡比控制在2%以内(大于2%时将不利于碾压施工)，以利于降雨时的排水[3]。

(2) 填筑面采用1/4仓面快速轮换施工。

(3) 接触性黏土遇水敏感性较高，左右岸接触性黏土采用塑料薄膜覆盖[3-4]，施工时揭开、完成后及时覆盖，并与两岸盖板混凝土紧贴，确保降雨时雨水沿塑料薄膜流下，再利用“龟背”将其排至上下游。

(4) 天气预报人员在降雨来临前30 min通知现场，在填筑面形成 “龟背”状及接触性黏土覆盖的基础上，采用18 t平碾对砾石土料进行光面处理(已碾压面刨毛后光面处理)[3,7,11]，两河口水电站土料黏粒及粉粒含量均较同类工程高，因此采用平碾光面时易将土料压实，更利于排水。

(5) 降雨后采用人工及时利用光面斜坡将雨水引排至反滤区以外，对反滤料1、反滤料2挖槽铺塑料薄膜引排(防止部分土料细颗粒流入反滤区影响反滤效果)，对积水较多部位采用人工或小型抽水泵进行清除[5]，接触性黏土局部受雨水污染位置，采用挖除换填方式处理。

(6) 雨后复工严格执行“雨后复工准填证”制度，对填筑面进行含水率及压实度检测(未碾压面检测含水率、已碾压面检测压实度)，在确保施工质量的前提下，为达到雨后快速复工提供保障。

4.2 天气预报及分析

进入雨季施工后，采用ACCU天气预报软件进行气象预报[3]，但该预报软件为短期天气预报，同时受两河口山区小区域突然降雨特点的影响，单纯采用ACCU预报软件不能满足现场实际施工需要，土料被雨水浸泡情况时有发生；为此，两河口水电站引进了甘孜州气象雷达进行现场实时天气观测及预报，成立了心墙填筑天气预判小组，请专业人士对预判小组人员进行气象云图分析预判等培训，由专人负责向心墙及相应施工区，通过QQ群传达天气情况、砾石土料快速压光、接触性黏土覆盖及恢复施工等指令，经过实践施工区域的天气预判准确率已由前期的50%提高至93%(根据现场实际降雨与预报降雨次数统计)，准确的预报为心墙填筑面各项措施的落实赢得了时间，确保了大坝心墙雨季填筑质量及进度。

4.3 辅助工程施工措施

土料开采、制备及运输采取全过程控制，土料开采、砾石土料掺拌及各心墙料运输均在晴天进行，两河口水电站汛前已提前备存10万m3砾石土成品料，并采用防雨布覆盖保护[10]，以备雨季心墙高峰填筑所需。

(1) 土料开采：为避免土料场料源含水率偏高，影响心墙正常填筑的情况，汛期土料场采用小范围剥离、小范围鉴定、小范围开采的方式。

(2) 砾石土料制备：掺和场仿效坝面施工措施，将各备料仓底部设置4%左右的坡度(有利于排水)，各互层备料表面也将形成4%左右坡度，最后一层土料备料完成后采用18 t平碾进行碾压光面，确保雨水能够有效排出。掺拌过程中的砾石土料及成品砾石土料料堆在降雨前，先采用反铲进行拍平处理，再采用防雨布进行人工覆盖[4]，汛期砾石土料掺拌均采用正铲集中进行，避免降雨前存在大范围土料覆盖的情况。

(3) 运输：土料及成品砾石土料运输过程中，必须采用防雨布全方位进行覆盖[2]，同时砾石土料上坝前必须进行相应试验(含水率、级配)检测工作，待各检测项均合格后方可上坝填筑。

(4) 黏土及反滤料：接触性黏土汛期不开采，均为汛前开采备存料，黏土备料仓形成中间高四周低的仓面，备存的接触性黏土及已调水完成的成品料均采用防雨布进行覆盖；汛期反滤料提前生产直接堆存于提前设置的雨棚料仓内脱水，填筑时优先使用雨棚料仓内的反滤料，并做好反滤料的生产、脱水及上坝仓的循环作业，以确保雨季上坝反滤料满足设计要求。

5 雨季施工效果检查

为验证两河口大坝心墙雨季施工质量及各项措施的有效性，分别对心墙填筑3-11月份砾石土料铺料厚度、压实厚度、含水率、P5含量、压实度及渗透系数等各项测量及试验指标进行了统计分析。

5.1 施工质量

铺料层厚：雨季施工期间心墙砾石土填筑最大层厚(松铺)30 cm，最小层厚(松铺)21 cm，平均层厚(松铺)27.9 cm，满足虚铺厚度不大于30 cm的设计要求。压实层厚：最大层厚(压实))28.9 cm，最小层厚(压实)18 cm，平均层厚(压实)25.9 cm，满足设计要求。具体数据详见表4。

正常施工时段及雨后复工时段砾石土料试验检测数据对比详见表5，经成果分析，除部分雨后复工检测含水率较大外(含水率偏上线、但满足设计要求)，其余检测结果均100%满足要求(P5含量30%～50%、小于20 mm压实度≥100%)[2]。

雨季期间开展了室内及现场原位渗透试验，试验成果详见表6，检测结果均满足设计要求。

表4 大坝心墙雨季填筑层厚测量成果表

通过测量及试验检测数据可得出结论：2017年雨季降雨持续时间长、短时降雨强度高，但通过现场的有序组织并采取相应措施，保证了降雨时段与非降雨时段心墙土料试验检测结果的一致性，表明两河口水电站雨季心墙填筑所采取的措施能够满足心墙填筑质量要求。

5.2 施工进度

结合两河口水电站工程历年气象情况及投标文件，对大坝心墙有效施工天数及心墙填筑上升高度进行对比分析，详见表7。

通过数据对比，实际较投标有效施工天数减少45 d，但现场实际心墙填筑上升高度却较投标高5.5 m，并提前36 d完成2017年年度目标，充分体现了两河口水电站大坝心墙2017年雨季施工所采取的措施是有效可行的。

表5 正常施工与雨后复工前砾石土检测数据对比表

表6 室内及现场原位渗透试验检测结果表

表7 大坝心墙雨季填筑影响天数和上升高度对比表

6 结 语

两河口水电站2017年3月份进入雨季施工后，受气象预报系统的局限性及现场雨季施工措施落实不到位的影响，心墙填筑土料不同程度受降雨影响。但经过主汛期前的磨合，同时引进甘孜州气象雷达进行天气预报，进入5月份主汛期后现场天气预报准确度提升，为现场雨季措施执行落实提供有效时间，施工措施的落实得到大幅提升，有效改善了雨季施工质量及进度，在确保质量的前提下提升施工进度，顺利并提前完成2017年年度目标。实践证明两河口水电站2017年雨季施工方法是行之有效的。

两河口水电站大坝坝面雨季施工采取“龟背仓面、黏土覆盖、精准预报、及时传递、接报光面、雨季间断施工、已达2 mm停施工、雨后晾干再检查、合格以后再复工”的措施，经试验检测成果表明，两河口水电站大坝心墙2017年雨季填筑施工各项措施可行、有效、施工质量整体受控，本工程大坝心墙2017年雨季施工经验可供类似工程借鉴。