水利枢纽工程枯水期施工导流技术问题的探究

水利枢纽工程枯水期施工导流技术问题的探究

倪吉祥

倪吉祥

浙江省正邦水电建设有限公司310051

摘要：本文结合实例分析了某水利枢纽工程施工的导流方式和围堰结构，针对围堰施工和导流施工相关技术问题进行分析，具有一定的经济意义

关键词：施工导流；围堰结构；重力坝

一、工程基本情况

某水利枢纽工程是一座以防洪为主，兼有发电、航运、灌溉、水库养殖等综合效益的大型水利枢纽工程。坝址以上流域面积528201km2，水库总库容11.87X108m2。船闸设计最大吨位1000t。枢纽总体布里从左到右为左重力坝、船闸、门库段、开敞式泄水闸、厂房、鱼道、右重力坝，坝轴线总长864m。

二、施工导流方式

该工程地处属于亚热带季风气候区，气候湿润温和，雨量充沛。多年平均降水量达1400—1800mm。降水量年际、年内分配不均匀，汛期为4—6月。

该工程采用分期导流方式，施工导流共分三期。

(1)一期导流:一期先围右岸厂房，枯水期采用一期枯水围堰挡水，施工右岸厂房和相邻0.5孔泄水闸及一期厂房全年围堰，由左岸缩窄河道导流;在汛期前，形成一期全年围堰挡水，继续施工右岸厂房工程，左侧缩窄的河道过流。

(2)二期导流:二期围左岸船闸与6.5孔泄洪闸，由中间缩窄河道的明渠导流，并在汛前完成左岸6孔泄洪闸和船闸施工;在汛期，左岸二期枯水围堰拆除，左岸6孔泄洪闸具备过流条件，与中间河道联合泄洪度汛，右岸一期全年围堰继续挡水，完成右岸厂房土建施工。

(3)三期导流:三期导流采用枯水期围堰挡水、汛期围堰过流度汛。三期中间河床剩下的12孔泄水闸，形成上、下游过水围堰，加高子围堰挡水，枯水期由左侧已建的6孔泄洪闸导流。在汛前，拆除过水围堰上部的加高土石子围堰，由于汛期围堰过流，与左侧的6孔已建泄洪闸联合泄洪度汛。汛后恢复挡水子围堰，完成中间河床11孔泄水闸结构施工。

三、围堰结构分析

1一期围堰结构

一期枯水时段纵(横)围堰形式为土石围堰，围堰使用期为半年，围堰设计洪水频率为l000(8月—次年2月)时段洪水，流量9980m2/s。上游纵(横)围堰堰顶高程42.6m，围堰顶宽l0m;下游纵(横)围堰堰顶高程41.7m，围堰顶宽l0m;上、下游围堰均为下部采用混凝土高喷防渗墙防渗，上部采用斜墙防渗，迎水面采用钢筋石笼及格宾石笼护坡。上游横堰长394m，下游横堰长316m，纵向围堰长521m。上游围堰横剖面图如图1所示。

图1上游围堰横剖面

2一期全年围堰结构

一期厂房全年围堰形式为土石围堰，围堰使用期为4年。围堰设计洪水频率为全年1000,洪峰流量为17400m2/s。上游围堰堰顶高程45.7m，围堰顶宽l0m;下游围堰堰顶高程45.06m，围堰顶宽10m;上、下游围堰均采用勃土斜墙防渗，迎水面采用钢筋石笼及格宾石笼护坡;纵向围堰为碾压混凝土重力式围堰，迎水面及背水面坡比均为1：0.35，上游段堰顶高程45.7m，下游段堰顶高程45.06m,堰顶宽均为3.5m。上游横堰长384m，下游横堰长304m，纵向围堰长267m。

3三期围堰结构

三期围堰形式为土石围堰，围堰使用期为2年。三期上、下游围堰按汛期过流、枯期挡水设计，还具备临时挡水发电功能，要求上游围堰38.0m、下游围堰36.7m高程以下按过水围堰结构设计。三期基坑采用汛期拆除围堰非过水体、基坑充水过流度汛，汛后恢复加高填筑。

围堰设计洪水频率为1000,9月到次年2月时段洪水，流量为8490m2/s。上游围堰堰顶高程44.70m，围堰顶宽10m，采用翻土心墙及高喷防渗，迎水面采用钢筋石笼护坡;下游围堰堰顶高程40.9m，围堰顶宽10m,采用防心墙及高喷防渗，迎水面采用钢筋石笼及格宾

石笼护坡。上游横堰长239m，下游横堰长236m。

四、导流工程施工

1一期围堰施工

1.1围堰填筑

一期枯水上、下游纵横围堰采用上、下游同时填筑，分两个阶段填筑的施工方法。

(1)第一阶段填筑:第一阶段填筑堤、猫土、石渣围堰上游及纵向填筑至高程36.7m，下游堤至高程36.2m，形成防渗体施工平台。进场施工即填筑围堰岸坡段向主河床预进占施工，优先保证截流堤的进度和强度要求，防渗体猫土料跟进填筑，截流施工龙口段合龙以后，此时水下部分堰体填筑施工条件良好，填筑工作面开阔，填筑施工基本在静水中或流速很小的条件下进行。填筑料从石料场开采，挖掘机装20t自卸汽车运输，堰堤上用推土机推土，20t自行式振动碾压实。

(2)第二阶段填筑:第二阶段填筑施工为围堰堤平台以上填筑，主要包括石渣、猫土及格宾石笼护坡施工。原则上保持不同种类的填筑材料施工同步上升，以围堰中心线为界，两侧填料交替碾压上升，每个交替高度为1.6m，控制迎水、背水面高差为0.8m，施工填筑次序为石渣、猫土。每填筑完成4m高后进行格宾石笼护坡。

1.2围堰高喷防渗施工

第一阶段堤、勃土、石渣围堰上游及纵向坟筑至高程36.7m，下游堤至高程36.2m.高喷防渗墙施工平台在一阶段填筑高程沿防渗墙轴线方向通长布里，总轴线长约1200m，上游孔距0.8m，下游孔距1.2m，实测最大孔深12.6m、最小孔深3.5m。通过围堰高喷试验，根据钻孔揭示的地层情况，结合高喷试验成果，为确保围堰闭气效果，一期枯水期围堰高喷施工主要技术参数见表1。

上游围堰基础覆盖层较深，砂砾料层较松散、易塌孔，透水性较强，上游围堰采用高压旋喷成墙施工技术，即桩号上游。调整为高压旋喷，孔距调整为0.8m。下游围堰和纵向围堰采用高压摆喷成墙施工技术，即桩号下游。调整为为高压摆喷，孔距调整为1.2m，其纵桩。

2厂房全年围堰施工

2.1围堰填筑施工

全年围堰填筑在干地施工，20t自卸汽车运料，推土机推料摊铺.层厚80cm，相邻填筑层间应做到坡料界限分明，分层铺筑时，做好各层接缝处的连接，防止出现层间错动或折断现象。猫土斜墙填筑作业分层平行摊铺，施工时严格控制坟料质量和含水量,填筑时从低处开始，由下向上分层平行摊铺。采用振动碾碾压，分层厚度为lm，用进退不错距法加碾4—6遍;工作面之间交接处进行搭接碾压，搭接宽度为1m。

2.2碾压混凝土施工

碾压混凝土分层高度为3m，分块参照基础块进行，采用诱导缝和切缝来实现。堰体迎水面模板采用3.0mX3.lm的悬臂模板，背水面为1：0.65的斜面，采用翻升模板。采用自卸汽车直接入仓，入仓口前50m的施工道路做成碎石脱水路面及冲洗台。混凝土铺筑分条带进行，各条带铺料、平仓、碾压方向与堰轴线平行，条带宽度根据施工仓面的具体宽度适时调整，一般为6m。自卸汽车在仓内布料时采用退铺法依次卸料，汽车在拌和楼接料时分两点或三点接料。卸料时分多点卸料，以减小料堆高度、减轻骨料分离.采用自行式振动碾碾压，作业方式为条带搭接法，碾压方向平行于轴线方向。碾压机具碾压不到的死角，以及有预埋件的部位，浇筑变态混凝土。对刚铺平的碾压混凝土，先无振碾压2遍使其初步平整，然后有振碾压6—8遍，直至碾压混凝土表面泛浆后，再视情况无振碾压1—2遍。达到规定的碾压遍数后，及时用率定过的核子密度仪对压实后的混凝土进行容重测定，对未达到规定容重指标的进行补振碾压，确保相对压实度达到98%以上。

3三期围堰施工

3.1截流施工

三期上下游横堰所需的材料，主要利用一期上、下游围堰外侧的备用料和张公石料场开采的土石料。围堰填筑分两个阶段进行，即截流堤填筑和过水围堰上部填筑。截流石渣备料料场布置在一期上、下游围堰的外侧，主要利用前期施工石渣备料，在住歧弃渣场挑选

大块石料，同时备用钢丝网兜。

截流堤用20—30t自卸汽车运石渣填筑，中部猫土料填筑区用25m的长臂反铲进行水下防渗墙基础开挖，基础清理完成后，立即进行猫土料填筑，与堤保持15m左右。

3.2围堪闭气施工

围堰闭气施工的重点是左、右岸与纵向围堰接头部位的处理，以及基底扭盖层清除。围堰的截流堤采用上、下游石渣堤夹中间心墙猫土止水结构，堤进占坟筑时，考虑下游侧的石渣堤先行，避免堤石渣受水流冲刷进入心墙墓础部位，相距10—20m开始上游侧石渣堤跟进填筑，然后采用长骨反铲清除围堰基础彼盖层，再在槽内填筑猫土料。因围堰基底砂层较厚及一、二期拆除底部留有部分石渣，为确保闭气效果，采取高喷防渗墙防渗，单排布置，孔距0.8m，高喷灌浆采用旋喷工艺，灌浆压力为32—36MPa，提升速度控制在6—8cm/min，浆液比级采用0.8，高喷人岩0.5m，伸入防渗体1.0m,3台钻孔高喷一体机20天完成。

3.3围堰过水保护施工

上游过水围堰堰面采用0.3m厚混凝土面板保护，堰脚采用钢筋笼防护为主。溢流堰采用折线形的宽顶堰，整个堰头为刚性体，沿围堰轴线方向每12m设里沉陷缝。堰头的上游侧设置齿槽，齿槽深2m，齿槽基础设里间排距为lm的插筋，插筋插人基础2m，外露lm,

下游围堰堰顶采用C20混凝土面板护面，面板厚0.3m，围堰的上游边坡、堰后及以下至河床的边坡采用钢筋笼块石护坡。

结束语

该水利枢纽工程施工围堰工程量大，河床地质条件复杂，三期截流流量大，过水围堰保护复杂。在施工过程中，值得总结的主要以下几点:

(1)上游围堰堤设置在背水面，可减少猫土心墙区域底部块石堆积。一期围堰填筑采取迎水面填筑工序，根据现场观测及高喷造孔漏浆情况分析，判定猫土心墙底部有块石堆积体，因为堤石渣填筑时，受水流的作用，部分堤石渣被冲入豁土心墙区域，形成块石堆积体透水层。.因此，上游围堰应采取背水面填筑工序，可以降低堤石渣冲入猫土心坡区域形成块石堆积的几率。在三期上游围堰填筑过程中，采取背水面填筑工序，闭气效果较好。

(2)砂石层高喷防渗墙施工，要严格控制灌浆参数。该工程围堰河床底部有厚4—12m的砂砾或砂卵砾石，具有较强的透水性。从一期高喷情况看，采用一体机旋喷工艺，防渗效果较好，且施工工艺相对简单，速度快。一期施工因控制不严，闭气没有成功，因而采取了补强灌浆的措施，同时加强质量管理，明确责任人，全过程旁站，钻孔与灌浆记录安排有质检人员签字，及时接受业主和监理的检查.

(3)钢丝网兜龙口抱投截流效果好于混凝土预制块。因钢丝网兜透水性好，在高速水流区稳定性好，不易被冲刷;反之，混凝土块及大块石在龙口受高速水流的影响都会被冲掉。但钢丝网兜的缺点是块石装钢丝网兜比较困难。