江坪河水电站厂房左挡墙设计变更与施工

吴启煌

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

溇水江坪河水电站工程位于溇水上游河段，坐落在湖北省鹤峰县走马镇境内，坝址区至走马镇16 km。江坪河水电站坝址以上河段长113 km，控制流域面积2 140 km2，多年平均流量81.1 m3/s，年径流总量25.58亿m3。江坪河水电站工程的开发任务是以发电为主、兼顾防洪。电站装机2×225 MW，设计多年平均发电量9.64亿kW·h。

枢纽工程由挡水工程、泄水工程、引水系统、厂房、渗控工程及安全监测等工程组成。

1 厂房原设计

厂房布置于河床左侧陡坎下游地面高程290～300 m 一级阶地上，厂区地面高程307.4 m。厂区主要建筑物包括主、副厂房(包括中控楼)、主变开关站、出线平台、尾水渠及厂区地面排水系统。副厂房分两部分布置，下游副厂房布置在主厂房下游与尾水闸墩之间；上游副厂房包括上游主变副厂房和上游中控楼副厂房。两者并排布置在主厂房上游，两者之间以及与主厂房之间设置结构缝。

主厂房安装2台机组、1台2×350 t桥式起重机，主厂房总长73.50 m，其中桩号CZ0+000.000～CZ0+040.000为主机段，桩号CZ0+000.000～CZ0-033.500为安装间。安装间分两层布置，上层高程307.50 m，为机组安装和检修时放置定子、转子、下机架、转轮和顶盖的安装场；下层高程302.50 m，布置透平油库室、透平油处理室、油库排风机室及焊接车间。安装间上部(高程307.50 m以上)采用排架结构；高程307.50～291.50 m为框架+周围连续墙结构，墙顶高程307.50 m；高程291.50 m以下为桩基础，共布置4排16根桩，其中10根边桩直径采用2 400 mm，中间6根桩直径1 800 mm，桩基础为人工挖孔嵌岩灌注桩，桩端嵌入完整的硬质岩体内，桩承台之间设置连梁。可研阶段厂区左档墙布置图见图1，安装间桩基础连梁布置图见图2，桩基础剖面图见图3。

图1 可研阶段厂区左档墙布置图

图2 桩基础连梁布置图

2 初期施工情况

江坪河水电站厂房于2010年10月开工建设，业主为华清公司，施工单位为江夏水电公司。2011年11月原业主资金链断裂，工程全面停工。2015年初，湖北能源集团股份有限公司拍得华清公司的破产资产后，组建湖北能源溇水水电有限公司(简称溇水公司)负责江坪河水电站的建设和管理。

工程复工前，厂房部分的形象是；主厂房锥管已浇筑至281.400 m高程；主机段一期混凝土已浇筑至282.190 m高程。安装场集水井、排架柱及框架柱已施工至291.470 m高程；桩号CZ0-009.120～CZ0-033.500段墙体、排架柱、透平油处理室边墙已施工至高程298.900 m；桩基础连梁及安装间底板均已施工完毕。下游副厂房已浇筑至高程286.470 m，尾水闸墩已浇筑至高程291.450 m。复工前左侧挡墙(位于主厂房安装场下游侧)未施工。左侧挡墙后续施工工程包括：开挖、支护、基础处理以及重力式挡墙混凝土浇筑等。江坪河水电站初期施工管理存在一定问题，厂房部分留下的隐患包括：

1)上游副厂房右侧超挖。复工以后现场检查发现原出线平台位置超挖严重。出线平台基础最低处可研阶段高程300.600 m变为现阶段高程292.000 m，上游副厂房右侧挡水岩体挖除，因此需将原上游副厂房挡墙高度和范围加大，挡墙底宽相应加大。

2)主机间混凝土施工质量较差。根据《江坪河水电站已建工程质量评价补充检测项目阶段性成果报告》，厂房主机间共布置6个Φ150钻孔，对芯样进行混凝土抗压强度、容重、抗冻、抗渗试验、透水率及孔内录像。①机局部混凝土最大透水率为26 lu(全部位于混凝土内)；②机局部混凝土最大透水率为2.19 lu。

3)②机侧墙厚度仅仅2.5 m，墙体单薄，而最大挡水高度14 m。结构安全堪忧。

4)厂区止水损坏。江坪河水电站停工期间对暴露在外的止水未采取保护措施，复工前检查发现上游副厂房与主厂房之间、上游副厂房两个单元之间暴在外的铜止水部分损坏，橡胶止水老化破损严重。

5)安装间桩基础存在安全隐患。复工后开挖揭露发现安装间下部桩基础施工质量差，安装间个别桩基础位于巨大孤石基础上，且有钢筋外露，存在一定安全隐患(见图4)。

前期施工留下的问题只有采取综合措施，才能彻底解决问题。

3 厂区建筑物布置及结构调整

由于现场情况的变化，厂房建筑物的布置需要进行调整[1]。其要点是：通过修建左侧重力式挡墙和上游副厂房挡墙，将左侧挡墙的右端向①机方向延伸并与尾水闸墩相接；厂区上游副厂房挡墙向外移动，上游与山体相接，下游与②机厂房边墙相接，并将②机端墙厚度加大(从2.5 m加厚至7.5 m)。调整后左侧挡墙、主厂房、上游副厂房挡墙混凝土形成连续封闭的防洪(防渗)系统，也顺便形成了通向厂房右侧的消防通道，同时可以在加厚的上游副厂房挡墙内布置生态供水管，一举多得。调整后的厂区建筑物布置图见图5。

图5 调整后的厂区建筑物布置图

厂区左侧挡墙原设计方案为安装间下游设置交通桥、厂区回车场下游设置有挡土墙，挡土墙中部设置有厂后15号冲沟的排水箱涵。与可研阶段相比，主要变化为厂区后侧15号冲沟的水流通过公路排水沟顺公路排往下游。因此，取消了厂区回车场内部以及挡墙上的排水箱涵；安装间(包括集水井)下游交通桥调整为重力式挡墙，厂区回车场挡墙向下游移动与与主厂房尾水平台下游边线对齐。

变更后的设计方案为：左侧挡墙位于安装间下游、①机组左侧。左侧挡墙全长约为90 m，分5个单元布置，每个单元之间设结构缝，缝宽20 mm。1单元挡墙布置在安装间下游侧，挡墙型式为重力式，长度为24.38 m，上部宽度12 m，下部按照1∶0.75的坡比伸入安装间底板以下；挡墙上游边与安装间间距6.7 m，在307.470 m高程通过板梁布置连接安装间与挡墙间隙；挡墙右端布置一面端墙，墙厚2 m，端墙底部与挡墙底板连接。2～5单元挡墙均为重力式，从1单元挡墙左侧依次排列，其中2、3、4单元挡墙轴线长度为18 m，上游侧坡比为1∶0.45，下游侧坡比1∶0.133；5单元挡墙轴线长度为10.855 m，上游侧坡比为1∶0.45，下游侧坡比1∶0.138，5单元右侧接4单元挡墙，左侧与进厂公路连接。另外，左侧挡墙已经与安装场底板直接接触(见图6)，并在此处布置了回填灌浆，以保安全[2-3]。

图6 左侧挡墙1单元剖面图

4 左挡墙施工

2016年12月6日，溇水公司主持召开厂房防洪墙方案设计交底会，由设计单位介绍了厂区防洪及排水方案。与会人员从技术、经济和方便施工的角度充分发表了意见。建议左侧防洪墙结构型式尽量单一，方便施工。

由于厂房尾水基坑右侧是大坝下游坡，左侧是下游围堰，施工面非常狭窄，出入基坑的道路布置困难，挡墙混凝土靠泵浇或溜槽浇筑。左侧挡墙由于向河床侧外移，当开挖至285 m高程以后，就很难继续进行下去了。江坪河水电站厂房环境图见图7。

图7 江坪河水电站厂房环境图

2017年12月12日，溇水公司召开了一次专题会议讨论解决施工中出现的问题。会议听取了葛洲坝二公司关于厂房左侧挡墙开挖施工，可能会造成上部道路挡墙和边坡失稳的汇报，听取了中南设计院关于厂房左侧挡墙临时支护设计方案的汇报，并就支护方案相关问题进行分析和讨论。会议决定：

1)请中南院进一步细化左侧挡墙开挖临时支护方案，必须保证厂房安装间、进场道路的稳定，保证下游围堰防渗体边坡的稳定。并减少对后续施工的干扰。鉴于工期较紧，建议对左侧挡墙二单元内侧覆盖层边坡采用两排高压旋喷加型钢桩或钢筋桩的支护方案，间排距1 m×1 m梅花型布置，暂定高程285 m，平台上下边坡挂网喷护，下部支护根据后期开挖揭露情况再进行处理。请中南设计院根据会议意见尽快开展相关设计复核，并在本周内提供临时支护方案。

2)左侧挡墙一、二单元开挖如有类似情况，参考上述支护方案处理。

3)请葛二公司立即组织施工资源实施，保证工程实施进度。

4)尾水基坑开挖施工过程中，必须确保下游围堰边坡稳定，确保防渗体不受破坏。

5)请葛二公司加强厂房尾水基坑开挖四周(进厂道路混凝土墙、安装间、下游围堰开挖边坡、右岸施工道路)施工期临时安全监测，遇异常情况立即报告参建各方。

6)请工程部按设计图纸要求监理督促连升公司抓紧白岩尖开采料场高边坡的截水沟、边坡支护、高边坡顶部钢丝网防护施工(政府要求)，并设置安全警示，防止人员发生意外事故。现在看来，这是在关键时期召开的一次重要会议，对于保证工程安全，起了不可或缺的作用。

为了保障尾水基坑的安全施工，2018年3月8日，溇水水电公司又召开了专题会议，讨论当前的施工问题。其中有一项重要内容是涉及下游围堰的补充防渗抢险处理。

7)现场需解决的问题。下游围堰左侧突现漏水，防渗抢险处理的措施。2018年3月3日上午，下游围堰左侧上游边坡(坐标X：33.138，Y：-67.052，Z：290.253)发现两个渗漏出水点，3月7日在原渗漏点左侧新增一个渗漏出水点，总漏量逐渐加大。在下游水位294.65 m左右，初估渗漏水量稳定在1～2 m3/min(见图8)。鉴于下游尾水渠等部位全年安全、连续施工的要求，经过充分讨论，需对下游围堰漏水段进行补充防渗抢险处理。

图8 通过下游围堰向电厂尾水基坑漏水

8)现围堰渗漏水量较大，随下游水位上升而加大，且防渗体的实际受损部位及程度难以查明，鉴于2016年汛前已完成围堰自右岸至W3点防渗补强，合议决定围堰防渗补强轴线自W3延至左岸山体，高程303.5m以下堰体进行高压旋喷灌浆防渗抢险处理。

9)请中南设计院进一步研究防渗处理轴线布置和补强方案，并充分考虑汛期下游围堰结构安全及厂房左侧挡墙第四、五单元施工防渗问题，建议沿第四、五单元开挖边线外布置，2018年3月15日前提交具体防渗处理设计方案。

10)会议要求葛洲坝二公司快速进行防渗处理平台开挖，拆除现场值班房，施工平台降至高程305 m左右，并进行施工准备工作。

11)会议要求现场加强高压旋喷施工质量控制并对钻孔资料分析，避免因孤石、大石的影响造成防渗凝结体与基岩存在空隙、不能形成封闭的防渗体系。

这次会议之后，有关各方密切配合，确保了尾水基坑内的施工安全。左侧挡墙基础开挖得以按照网络计划顺利施工。左挡墙基础照片见图9。

图9 左侧挡墙基础照片

5 几点启示

安装场采用人工挖孔嵌岩灌注桩是正确的。我曾请教过两位设计大师，并且听取了多位专家的意见。他们一致认为，岸坡式电站厂房的安装场采用桩基(端承桩)没有任何问题。

厂房初期施工粗放，遗留隐性缺陷。对此采取系统、有效的整治措施是必要的。

2017年7月17日至22日，在溇水公司主持下，完成了江坪河水电站厂2×300 t/50 t/10 t桥机负荷试验，包括空载试验、75%、100%、125%静负荷试验、110%动负荷试验。其中125%静负荷试验、110%动负荷试验是在安装间进行的。当时，左挡墙还没有开挖，挖孔桩的质量缺陷亦没有发现。从某种意义上讲，建设单位为此承担了风险。