大藤峡水利枢纽工程黔江主坝导流施工难点及对策

李战锋，李新江，张松涛

（1.中国水利水电第八工程局有限公司，537200，桂平；2.广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，530200，南宁）

一、工程概况

大藤峡水利枢纽工程黔江主坝坝顶长1243.06 m，坝顶高程64.00 m，最大坝高80.01 m（厂房坝段），主要由泄水闸、河床式发电厂房、挡水坝段、船闸坝段及其事故门库坝段组成，26孔泄水闸基本布置在河道中部。发电厂房分设在泄水闸两侧，右侧布置5台机组，左侧布置3台机组。

依据黔江主坝坝址区地形条件，结合水工枢纽布置，利用主河床左岸的有利地形，工程采取两期导流方式施工：一期导流围左岸，在一期导流建筑物的保护下，左岸泄水闸、发电厂房、船闸等工程于2020年全部建成并投入运用；二期导流围右岸，江水由左岸泄水建筑物过流，在二期导流建筑物的保护下，右岸泄水闸、厂房、挡水坝段及鱼道等项目安全施工。一期导流建筑物主要由纵向混凝土围堰及上下游横向土石围堰组成，纵向围堰在枯期围堰的保护下施工。二期导流建筑物由上下游横向土石围堰和一期已建成的纵向混凝土围堰组成。

二、施工期导流历程

2015年10月26日，一期枯期土石子堰合龙，12月30日，纵向混凝土围堰开始浇筑；2016年4月30日，枢纽主坝一期导流工程施工完成，在一期导流建筑物的保护及右岸河道过流情况下，左岸工程开始施工；2019年6月29日，左岸工程通过基坑充水验收，9月1日，一期基坑开始充水，一期导流工程逐步拆除。

2019年10月10日，枢纽工程通过大江截流验收，10 月26 日，二期导流工程上游围堰提前35 天实现截流，二期导流工程形成，在二期导流建筑物的保护及左岸工程过流条件下，右岸工程开始施工；2022 年5月1日，二期基坑开始充水，二期导流工程逐步拆除。2023年9月1日，最后一台机组通过验收，工程总体基本完工，较合同完工时间提前4个月。

三、施工难点

①工程规模大，工期紧，施工强度大。主体和导流工程混凝土总量710.35万m3，土石方开挖总量4698.02万m3。枢纽计划总工期（不含筹建期）为108个月，工程准备期和筹建期、主体工程施工期重叠，主体工程施工期96个月（其中一期59个月，二期37个月）。各导流建筑物工程量及施工强度见表1。

表1 导流建筑物主要工程量及施工强度

②洪峰流量大，防洪标准高。珠江是我国流量第二大的河流，仅次于长江，西江是珠江流域最大的河流，实测多年平均流量4150 m3/s，主要特点是峰高、量大、历时长、峰形较肥胖、洪峰持续时间长。工程一期导流建筑物级别为4级，设计洪水标准采用20年重现期洪水，设计流量39 300 m3/s，二期上游挡大汛堰体的挡水标准为大汛50年重现期洪水，流量44 900 m3/s。

③基础岩溶发育，地质条件复杂。基岩岩性为泥盆系下统潮汐相碎屑沉积岩和泥质夹岩、灰岩、白云岩等。主坝区断层较发育，产状多为走向55°N～80°W，倾向NE，倾角70°～85°，多数断层规模不大，破碎带宽度一般在30～100 cm，基本为陡倾角断层。F228是坝址区规模最大的断层，断层性质为平推正断层(顺扭)，水平断距达150 m。断层带宽1 m，断层影响带宽度大于4.4 m，由断层角砾岩、碎块岩及断层泥组成，产状为走向60°N～80°W，倾向SW，倾角78°～84°。

④一期导流建筑物拆除工程量大，条件复杂。其中，一期下游围堰大包围堰开挖量达200万m3，一期导流建筑物拆除工作成败直接关系二期截流目标能否实现，在综合一期工程完建并初步运行的情况下，拆除工作具有诸多不确定因素。

⑤大江截流流量大，二期围堰运行和拆除要求高。二期导流利用永久泄水闸过流，由于泄水闸进水口底板高程较高，二期截流流量达2380 m3/s，属近年国内水利工程截流流量较大的工程之一。同时，在二期工程施工时，一期左岸厂房具备初期发电条件，综合左岸机组发电和通航要求，二期上游围堰将长期处于高水头挡水状态，二期上游围堰运行和拆除要求高。

⑥原设计一期枯期袋装混凝土围堰作为枢纽导流建筑物最先期施工基础，由于工程上马快，填筑初期即出现超标洪水，施工强度大、难度高，不可预见因素多。

四、施工对策

1.导流建筑物级别及结构型式调整

枢纽为Ⅰ等工程，工程规模为大（1）型，枢纽主要建筑物挡水坝、泄水闸及河床式厂房为1级建筑物，泄水闸导墙、护坦及厂区挡墙等次要建筑物为3级建筑物，按《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303—2017）的规定，一期导流建筑物级别为4级。工程在二期施工导流期间，为满足工程前期经济效益和施工期通航要求，需利用二期上游围堰临时挡水，以满足施工期左岸机组发电和施工期永久船闸通航所需库容量要求。二期上游围堰级别由4级提高至3级，二期下游围堰为4级，保护纵向混凝土围堰的一期枯期子堰级别为5级。

一期上游围堰结构型式为复合土工膜+黏土心墙土石围堰，堰顶高程为46.55 m，堰高24.55 m，上下游坡比均为1∶2.0，堰体采用复合土工膜加黏土心墙联合防渗。一期下游围堰结构型式为黏土心墙土石围堰，堰顶高程为43.68 m，上下游坡比均为1∶2.0，一期枯期子堰为袋装混凝土结构。船闸上游引航道直接在枯水期施工，下游采取围堰束窄河床式导流。

二期上游围堰建筑物级别为3 级，二期下游围堰建筑物级别为4级。由此确定二期上游围堰挡水标准采用大汛50 年重现期洪水，设计流量44 900 m3/s；二期下游围堰挡水标准采用大汛20年重现期洪水，设计流量39 300 m3/s。为满足二期上下游围堰截流及防渗墙施工需要，先期形成挡枯水期堰体，二期上下游挡枯水期堰体挡水标准采用10年重现期12月—2月最大洪水，设计流量4920 m3/s。考虑枯期围堰对一期导流建筑物施工保护的关键作用，导流建筑物设计采用10年重现期12月—3月最大洪水，设计流量6720 m3/s。

二期上游围堰堰体的上下游各设1道石渣填筑体，中间回填砂砾石填筑料。围堰防渗结构采用塑性混凝土防渗墙型式，墙厚1 m。上部加高堰体堰壳填筑料采用石渣料，加高部分堰体采用土工膜防渗体。二期下游围堰设1道石渣棱体，中部设砂砾石，贴坡采用石渣，对砂砾石填筑体进行防冲刷保护。上部加高堰体堰壳填筑料采用石渣料，加高部分堰体采用土工膜防渗体。主要工程量及施工强度见表1。

2.一期枯期子堰优化

一期枯期子堰初设为袋装混凝土结构，子堰施工直接关联一期导流建筑物甚至一期主体工程施工，工程于2015 年10 月1 日开工，11 月份必须完成子堰填筑，扣除准备时间，有效施工时间不足2个月。在子堰戗堤进占时，两次黔江超标准洪水将子堰淹没，袋装混凝土装袋和抛填时间长、难度大，工期难以得到保证。综合土石结构围堰具有能充分利用当地材料、基础适应性强且工艺简单、墙下帷幕能解决岩溶区防渗、后期拆除方便等优点，在实施阶段将一期枯期袋装混凝土子堰优化为土石子堰。子堰采用土石混合料加石渣，设计为梯形结构，堰顶宽10 m，最大堰高约15 m，迎水面及背水面边坡坡比均为1∶2.0。

优化后的土石子堰，充分发挥了土石方施工优点，不仅加快了进度，安全质量更有保障，洪水前经加高培厚，2015年先后历经 20 400 m3/s（11月11日）、15 700 m3/s（11月22日）、9090 m3/s（12月5日）三次超标准洪水，其中两次超标准洪水翻堰，洪水退去，子堰结构完好无损，结构优化成效明显。

3.有效封堵突发岩溶涌水

纵向围堰基岩为泥盆系下统那高岭组的碎屑岩和郁江阶的灰岩和白云岩，其中郁江阶的灰岩和白云岩分布于下游段。针对溶洞发育较多的岩溶孔洞，通过设计前期勘探钻孔溶蚀情况统计，发现岩溶现象以溶洞为主，沿岩层面溶蚀强烈，岩石多被溶蚀成蜂窝状，连通性较好，存在岩溶通道与江水连通的可能。2016年2月29日，纵向围堰轴0+238.00齿槽开挖过程中突发涌水，涌水点位于齿槽砂岩与灰岩交接处，由于子堰只采用了高喷灌浆防渗，基岩以下未经帷幕灌浆处理，初步分析涌水经河床串通至齿槽，渗漏量约1250 m3/h。

依据前期勘探成果，实施阶段对突发涌水处理进行提前筹备，在加大抽排水的同时，2016 年3 月1 日，按四方商榷方案对堰顶钻孔勘查，探明渗漏通道后，在渗漏通道上游侧快速填筑临时隔离堤，防止涌水涌入基坑。同步采取水泥砂浆填堵渗漏通道，再用水溶性聚氨酯进一步灌浆止水处理，2016年3月3日，渗漏通道成功封堵。该突发岩溶涌水堵漏原因分析精准、处理迅速，及时有效地阻止了突发涌水淹没基坑，为纵向围堰混凝土浇筑奠定了基础。

4.一期下游围堰拆除优化

大江截流前，一期上下游土石围堰须拆除完毕，而按照初设方案，负责包围下游围堰拆除施工的临时土石围堰超200万m3，如一个汛期无法拆除完毕，则一期主体工程难以实现过流。另外，围堰拆除施工距离大江截流不足5个月时间，时间紧、任务重。经对比初设方案，对一期下游围堰拆除方案进行优化，在一期下游围堰背水侧额外增加一道围堰（简称二道围堰）。经方案对比，二道围堰挡水标准采用大汛20年重现期洪水，设计流量39 300 m3/s，相应挡水水位42.58 m，堰顶高程43.68 m。结构型式为复合土工膜+黏土+砂砾石垫层+堆石，上下游坡比均为1∶2.5。围堰基础采用高喷+帷幕灌浆方式防渗。

新增二道围堰在2017 年汛后开始施工，2018 年汛期和汛后采用二道围堰挡水，下游横向土石围堰于2018年汛后开始拆除，降低了围堰拆除难度和工期风险，化解了一期下游横向围堰拆除时间过长和基坑旱地施工工期不足的矛盾，确保了大江截流目标。

5.实现大江成功截流

依据合同文件和工程总体规划安排，大江截流计划在2019年11月完成。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303—2017）和水文资料，截流合龙流量采用5年重现期11月下旬洪水，相应设计流量2430 m3/s。非龙口段预进占安排在10月初进行，10月份进占以10月上旬10年一遇旬平均流量5410 m3/s作为控制流量，11月份进占以11月上旬10年一遇旬平均流量4200 m3/s作为控制流量。

2019年10月9日开始预进占，10日大藤峡水利枢纽工程通过水利部主持的截流验收。为满足通航要求，进占40 m 后于10 月15 日停止填筑。10 月21 日断航，继续进行预进占，10 月25 日8 时形成100 m 龙口，10月26日13点58分成功实现大江截流。

龙口合龙段总抛投量34 561 m3，计划48小时合龙，平均抛投强度为720 m3/h，最大抛投强度为900 m3/h。采用32 t（15 m3）及25 t（12 m3）自卸汽车运输，要求运输强度为67车/h，最大抛投强度为1.1车/min。截流过程中合龙用时30小时，实际最大流量为1720 m3/s，龙口最大流速为5.37 m/s，龙口宽度39 m时，最大落差1.86 m。单位时间内最大进占长度12.55 m/h。戗堤实际抛投总量约25.08 万m3，其中抛投混凝土预制块（0.6 m×0.6 m×1.5 m）2240块、大石（D＞0.7 m）1.56万m3、钢筋石笼（1.5 m×1.5 m×1.5 m）1713个、四面体（8 t）10个。实际最大抛投强度为1462 m3/h。

大江截流具有截流流量大、主河槽深切、截流抛填工程量大等特点。通过精心规划和组织，成功实现连续高强度抛填作业，历时30小时实现合龙，较合同工期提前35天实现大江截流。

6.二期上游围堰高水头运行及拆除

大江截流后，二期上游围堰建成并挡水，挡水高度约50 m，挡水历时长达26 个月。二期主体工程具备过流条件后，开始上游围堰拆除工作，拆除总方量69.0 万m3，最大开挖水深27 m，最大水下日开挖强度达1.1 万m3。围堰拆除土石方量大、工期紧，水下开挖过程中受工程枢纽上游库区水位及下游水位影响干扰较大，影响施工效率，同时需保证防洪度汛、船闸通航及机组发电需求，受枯水年保旱调度要求，蓄水位较高，拆除水下最大水头达27～30 m，防渗墙及上部帽盖钢筋混凝土结构需水下爆破拆除，爆破后，水下钢筋混凝土结构结合探测情况施工。

按照“先上后下，先背水面后迎水面，先左侧后右侧，先水上后水下”的原则，分4 个阶段拆除。第1 阶段进行Ⅰ区干地开挖，主要拆除围堰48.6 m高程以上及围堰背水侧堰体；第2 阶段围堰破口、基坑充水；第3阶段进行Ⅱ区水上开挖，主要拆除围堰48.6～43.6 m高程部分堰体；第4阶段进行Ⅲ区、IV区防渗体水下开挖，主要拆除围堰43.6～25.0 m 高程部分堰体。在水下钢筋混凝土结构拆除过程中，经探测水下爆破效果不理想，改用水下绳锯切割施工工艺，分段切割使用抓斗船出渣完成。

通过对二期上游围堰进行分区规划，最大化干地开挖，重点针对水下钢筋混凝土绳锯作业拆除施工，采用抓斗式泥船抓取施工，过程及时跟进地形测量，及时对欠挖区域补挖处理，保证了高水头下围堰拆除作业一次完成。

五、结 语

大藤峡水利枢纽黔江主坝施工过程中，结合初设方案和现场情况适时进行调整，一期导流建筑物多次抵御枯水期超标准洪水，二期上游围堰长期高水头下安全运行，一期和二期导流建筑物全部按计划平稳拆除，通过合理的设计优化和科学、有序的施工管理，施工期安全、质量和进度整体受控，实现了工程总体提前4个月完工的目标，社会和经济效益显著，导流建筑物的设计与施工可供类似大型水利工程导流参考借鉴。