浅谈文坑水库拦河坝坝基开挖和施工导流工程

江 铨

（锦曦控股集团有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概况

工程位于福建省尤溪县溪尾乡大宁文坑自然村，距尤溪县城约19 km，距溪尾乡约6 km。流域所在区域属中亚热带季风性湿润气候，雨量丰沛，暴雨频繁。坝址河流呈“S”型，河谷呈略不对称“V"型。左岸上游下部山体较单薄，山脊走向南西。左岸地形坡度30°～55°，下部零星基岩出露，上部多覆盖。右岸山体地形坡度35°～50°。下游拐弯处山体单薄，山脊走向北东。设计正常蓄水位312.5 m，河谷天然宽度约180 m～220 m。

工程开发任务以引水灌溉为主，结合城镇供水，通过大坝拦蓄纲纪溪向下游农田灌溉供水及周边城镇输送生活用水。本工程枢纽由拦河大坝、引水系统等组成。大坝为C15细石砼砌石拱坝，上下游面为M10砌C25砼预制块。最大坝高47.7 m，水库总库容292.62万m3，兴利库容212.00万m3。

2 坝基开挖

2.1 土方开挖

大坝坝基土方开挖量不大，河谷岸坡陡峻，覆盖层开挖主要以土方开挖为主。两岸坝基覆盖层开挖采用PC360反铲自上而下削坡，人工配合修整边坡。河床部位每层开挖前，先用反铲在端部挖集水坑并及时用污水泵抽排渗水，使开挖始终在干地作业，以免槽内积水影响液压反铲开挖效率。开挖至设计边线时，随开挖随用反铲按设计坡比削坡。开挖的土料翻落至下部集渣平台或直接装车。河床覆盖层开挖以挖掘机挖装，自卸汽车运输弃料[1]。

2.2 石方开挖

根据坝基开挖设计图纸的要求：根据地质条件和拱坝稳定计算要求，坝基开挖深度左岸6 m～11 m，右岸6 m～18 m，河床2 m～3 m。拱坝两岸基础按全径向开挖，沿轴线方向基岩面呈连续斜面，应避免出现大的突变或台阶，整个基础均要求开挖至弱风化基岩，并有一定的嵌入深度。对于弱风化岩石，开挖边坡取1∶0.5，对于强风化层及河底飘石，开挖边坡取1∶0.75～1∶1；根据本坝址地形特点，主体开挖采用浅孔、密孔爆破，左右岸平行作业。对边坡位置采用预裂控制爆破方法施工。爆破后石方左右岸各配备反铲挖掘机和自卸汽车卸运至弃碴场。

保护层开挖采用浅孔小药量松动爆破，结合人工撬挖；断层及破碎带开挖，采用人工撬挖为主，部分部位采用浅孔小药量松动爆破[1]。

2.3 坝基开挖后处理

超挖部位处理：按设计要求，超挖部位采用C15砼回填，保持坝体起拱位置不变进行处理；欠挖部位处理：对于坝基开挖欠挖部位，视地质情况和现场施工难度，采取当坝体砌筑至某一欠挖部位时，用风钻、风镐配合人工撬挖进行处理，经施工、监理、业主三方共同参加测量验收，达到规范和设计要求后，进行回填C15砼处理；松动岩块处理：基础建基面存在的个别松动岩石，建基面表面尖锐菱角突出的岩石及部分新鲜带乳皮岩层等，在砼回填开仓前已按要求清除，以满足开仓要求。

根据现场实地勘查，现场揭露的地质情况了解，为了保证水库坝体安全，对拦河坝坝基轴线位置做部分调整。

大坝左岸根据现场揭露的岩体发现，在EL306.0 m高程有一道倾角通往下游面的节理裂隙，坝基边坡岩石大部分为强风化岩石、完整性较差、岩性较破碎。在EL300.0 m高程至EL292.0 m高程有个断层带，断层间夹有黄土。为了保证水库坝体安全，经现场勘察后确定，将下游面设计开挖线以外的节理裂隙及断层部位的岩石全部进行开挖处理。

溢流面以上坝基为强风化岩，部分岩石存在节理发育及节理裂隙层面。坝基溢流面以下建基面岩石为弱风化、部分建基面完整性较差、岩石节理发育。为了保证水库大坝安全稳定，将坝基两侧节理发育及节理裂隙层面的岩石进行开挖处理，并将整个坝基由于地质原因致使建基面形成凹凸不平的部分，采用人工进行修整平顺，坝基的建基面还应略向上游面倾斜。

3 施工导流

施工导流工程，包括施工导流挡水和泄水建筑物、度汛、基坑排水、下闸及封堵和施工期下游供水的工程项目[2]，主要内容有：（1）坝址区的导流和截流；（2）坝址区上游围堰；（3）坝址区安全渡汛和防护工程；（4）建筑物的基坑排水；（5）导流建筑物拆除。

由于本工程坝址为山区河流，洪水暴涨暴落，根据进度计划施工总工期为24个月，整个工程施工受汛期影响较大。充分利用枯水期时段完成大坝施工形象进度，满足汛期防洪度汛要求，是本工程施工的关键。

式中：Qw为热水井开采1年所排放的总热量，kJ；Q1为热水井可开采量，取值50 m3/h；Cw为热水平均热容量，取4.1868×103 kJ/(m3·℃)；tw为地热水井口出水温度，取65 ℃；t0为地层常温带温度，取15℃。代入相关数据可得：

3.1 施工导流标准

本工程属Ⅳ等工程，主要建筑物拦河坝为4级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2004）的规定，相应临时建筑物为5级，导流建筑物的洪水标准：混凝土及浆砌石围堰按5年～3年一遇洪水设计；土石围堰按10年～5年一遇洪水考虑。本工程采用土石围堰，故导流标准选用10年一遇洪水。

文坑水库所在区域属中亚热带季风性湿润气候，雨量丰沛，暴雨频繁，受台风影响小。根据水文资料分析,枯水时段10月～3月的导流设计流量与全年设计洪峰流量相比，洪枯悬殊，因此大坝导流采用枯水期导流,导流时段为10月～3月。

3.2 导流度汛方式

本工程为Ⅳ级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ 338-89）及合同文件要求，本工程采用枯水期底孔导流，共设置一个1.6 m×2.0 m城门型导流底孔。

导流建筑物主要包括：左岸明渠、右岸导流底孔（包括最终封堵）和上游围堰等。

3.3 围堰设计

本工程围堰采用粘土围堰[2]，迎水面抛填块石护面和人工理砌。堰顶高程EL275.0 m，堰顶长约25 m，最大堰高约3 m，堰顶宽约3 m，背水侧土边坡1∶1.50、迎水面边坡1∶2.0。

根据拟定的围堰设计结构型式及布置，围堰主要工程量见表1。

表1 围堰施工主要工程量

3.3.1 围堰截流

3.3.2 围堰施工

围堰施工顺序：施工准备→粘土子堰码砌→右岸明渠开挖、清理→一期围堰基础清理→粘土填筑→截流、闭气→抛填块石护面、理砌，堰体加高、培厚→基坑抽水→大坝左岸基坑施工、导流底孔施工→围堰拆除。

围堰施工方法：围堰施工处于枯水时段，水深较浅，先采用PC200反铲清除基础及周围的杂草和表土，同时进行右岸明渠开挖、清淤。明渠形成后，然后在上游围堰从岸边开始往右岸填筑粘土围堰，截流后，采用PC200反铲配合5 t自卸车进行堰体加高培厚和迎水面抛石防护，至围堰设计高程EL275.0 m。

3.4 基坑排水措施

基坑排水分：施工初期排水（包括基坑积水、降水、围堰及基础渗水）和施工过程中的经常性排水（包括围堰及基础渗水、降水和施工废水）。

3.4.1 施工初期排水

在围堰闭气形成后的基坑的基坑积水估计为1000 m3,利用2台2BA-6型离心水泵（5 kW）进行抽水。

3.4.2 经常性排水

考虑围堰及基础渗水，降水和施工废水，估计高峰排水强度约30 m3/h，在基坑上游侧设集水井，在集水井安装固定泵站。施工废水用2.2 kW潜水泵或污水泵引向下游污水处理站，集中处理后排放。基坑经常性排水设备为2台2BA-6型离水泵，布置在集水井，另配2台WY40-21-4潜水泵随机布置抽排水。

3.5 施工期防洪渡汛规划

保证施工形象进度达到要求，确保导流底孔和大坝汛期预留缺口达到设计泄流能力。

在汛前准备好必要的防汛材料、设备，如袋装砂、抽水泵等，保证通讯通畅、调度灵活、指挥方便，以确保安全渡汛。

施工期将设置水情组、配齐水文水情专业人员，加强与当地的水文气象部门联系，进行施工期的观测和水情预报。如遇超围堰导流标准洪水，应抢在洪峰之前，组织专门人员将施工设备移到岸边安全位置，将基坑内的施工材料尽快转移，以减小洪水带来的损失。

4 结论

在拦河坝建设过程中，坝基开挖和施工导流是具有重要意义的基础工程。坝基是水利工程的基础所在，如果坝基的质量得不到保证，那么水利工程的安全保障就难以实现。施工导流则贯穿整个施工工期，是保证安全度汛的关键工程。本文通过对文坑水库拦河坝坝基开挖和施工导流施工方案进行设计分析，可确保坝基开挖能够保质保量完成，也大大提高了文坑水库拦河坝的安全性和稳定性。