桐子壕航电工程一期一枯导截流施工.doc

桐子壕航电工程一期一枯导截流施工桐子壕航电工程一期一枯导截流施工徐建国徐建国(中国水利水电第五工程局中国水利水电第五工程局 五分局五分局,四川四川 成都成都 610066)摘摘 要：要：在桐子壕航电工程导流施工中,对围堰结构型式进行了调整和优化,进而缩短了工 期并取得了良好的经济效益;大江截流的胜利完成也获取一些经验,据此,希望能对嘉陵江干 流的水利水电工程建设施工提供一些借鉴关键词：关键词：桐子壕航电工程;围堰;粘土斜墙;铺盖;戗堤;裹头保护;铅丝石笼网;施工方法1 工程概况工程概况四川嘉陵江桐子壕航电工程位于四川省武胜县境内嘉陵江干流上,坝址距武胜县城 10 km, 属嘉陵江干流规划开发的第十四级电站工程是以航运为主,兼有发电、渠化河道、改善环 境和防洪等效益的综合利用工程工程总装机容量为 3×3.6 MW本工程建筑物沿坝轴线从右至左依次由右岸接头坝、船闸、厂房安装间、主副厂房、2 孔冲沙闸、10 孔泄洪闸、溢流坝及左岸接头坝等建筑物组成,坝轴线总长 70690 m工程 采用分期分段的导流方式,一期(一枯和二枯)基坑内施工围堰围右岸接头坝、船闸、厂房、 冲沙闸、泄洪闸,由左岸导流明渠导流。

2000 年 11 月 6 日一枯主河床截流成功因上下游围堰的结构相同,故以上游围堰为例来介绍结构型式的调整、优化和施工的便利2 围堰设计围堰设计2.1 上游围堰横断面结构设计上游围堰横断面结构设计2.1.1 围堰设计挡水标准据招标文件,一期围堰挡水标准为枯期 10 年一遇洪水,故导流设计流量为 2 200 m3/s,上游 水位为 217.74 m;相应的上游围堰顶高程为 218.5 m,堰址处河床大面高程 211.50 m;上游围堰 轴线与戗堤轴线重合,堰顶轴线长 375 m2.1.2 原设计方案上游围堰防渗采用“土工膜+粘土铺盖”相结合的方式上游围堰是利用已成形的截流戗堤作基础,加高加宽至 218.5 m;堰体上游边坡为 1∶1.0, 下游边坡为 1∶1.5,顶宽 8 m截流戗堤和土石围堰堰体均用河滩砂卵石筑成,渗透系数较大土工膜细砂卵石保护层顶宽 2 m(218.50 m 高程处),其迎水面边坡为 1∶3;粘土铺盖从堰体 坡脚处向上游 30 m,铺盖厚 1 m 以上铺盖粘土为右岸临建系统场地开挖的表层粘土和全 风化泥岩上游围堰结构横断面见图 12.1.3 优化设计方案2.1.3.1 方案优化原因(1)工程坝址处砂卵石覆盖层(alO4)厚度为 1.5～9 m,平均厚度 3.5 m,结构较为松散,含夹砂 层透镜体,渗透系数 k=2.9×10-3cm/s;覆盖层下基岩(J②2sn)为粉砂质泥岩、泥质砂岩 和厚层砂岩,岩体强风化带厚 2.5～5 m,弱风化带厚 9～12 m,基岩属弱～微透水;(2)利用强风化岩石和岩石风化土的混合料作为土石围堰堰体,混合料经江水浸泡软化后, 堰体可以看作均质土坝,与粘土斜墙共同防渗;(3)因粘土铺盖需在一道挡水子堰围护下才能施工,故省去粘土铺盖,可以大大简化施工环 节。

2.1.3.2 优化方案理论计算上游围堰优化防渗方案采用“土石围堰+粘土斜墙”相结合的方式对上游围堰结构横 断面进行防渗理论计算时,同样选择 11 月上旬 5 年一遇洪水旬平均流量 864 m3/s 作为设计洪水标准,且以围堰下游坡脚不出现渗水(设有水泵抽水),上游围堰渗流量小于 300 m3/h 为设 计控制标准计算时,先将围堰看成一座均质土坝,按透水地基上均质土坝进行渗透计算,得出均质土坝 厚度;然后根据将坝体的部分坝段折算成渗透系数等于坝段渗透系数的防渗斜墙的水平宽度第一步:按透水地基上均质土坝进行渗透计算［1］渗透流量按 q≤300 m3/h 控制,围堰渗透计算简图见图 2计算公式如下：式中q0为坝基渗透流量;qF为坝体渗透流量;k0为坝基的渗透系数,k0=2.9×10-3cm/s;k 为坝 体的渗透系数,k=1.6×10-2 cm/s;m 为坝的上游坝坡坡率,m=5;m1为坝的下游坝坡坡率,m1=1.5;H1、H2为坝的上、下游水深,H1=3.08 m,H2=0;T 为透水坝基的深度,T=3.5 m;L0为从上游面与上游坝坡的交点向上游方向量取水平长度△L 后作垂线 b0至自由水面 线与下游坝坡相交点之间的水平距离。

按部分分离法计算,自由水面线按下式计算:经多次试算得出堰顶宽度 b0=79 m,满足要求;实际取 b0=80 m第二步:均质土坝坝段折算防渗斜墙［2］计算公式如下:当按斜墙实际厚度折算时,斜墙的顶部和底部分别折算:b1=k/k1B0;b2=k/k1B1式中b1、b2分别表示为斜墙顶部和底部折算成渗透系数等于坝体渗透系数的坝段以后坝 段的水平宽度;B0、B1分别为斜墙顶部和底部的水平厚度(宽度);k、k1分别为坝体和斜墙 的渗透系数,k=1.6×10-2cm/s、k1=3.2×10-4cm/s当B0=2 m 时,B1=26.5 m,b1=100 m＞b0=80 m,b2L0,满足要求故堰体断面尺寸仍按堰体稳定和施工交通的需要取值堰顶宽度 B=10 m 时,围堰满足防 渗要求根据理论计算结果,对围堰结构进行调整和优化后的断面图见图 32.2 围堰施工围堰施工11 月 6 日截流成功后进行围堰加高加宽和防渗施工2.2.1 上游围堰加高15 t 自卸汽车从小中坝装料沿戗堤顶进料,1 台 D85 推土机铺料、平整高程 215.00 m 以上分层碾压,层厚 50 cm;振动碾碾压 6 遍。

2.2.2 粘土斜墙施工粘土斜墙施工前,EX-400 或 PC-400 反铲对堰体迎水面进行大致削坡,然后用 15 t 自卸汽 车从堰顶进料,1 台 D85 推土机向江中赶料、铺料、削坡斜墙坡脚施工时,EX-400 或 PC- 400 反铲尽量靠近水边并向江中抛投粘土3 截流设计截流设计3.1 戗堤横断面戗堤横断面截流方式:从右岸向左岸单戗堤单向立堵进占据施工总进度安排,截流时间为 2000 年 11 月初,故同样选择 11 月上旬 5 年一遇洪水旬平 均流量 864 m3/s 作为截流设计流量,此时,上游最高水位 214.58 m,因此选定戗堤堤顶高程为 215.00 m;但为了确保截流成功,龙口立堵截流时,通过上游东西关电站控制后,截流流量保证 在 500 m3/s 以下戗堤轴线与上游围堰轴线重合,戗堤作为上游围堰的一部分考虑戗堤上、下游侧边坡均 为 1∶1.5戗堤用开挖的岩渣填筑,岩渣取自右岸接头坝水上开挖部分及调度室门前山体和 船闸上、下游引航道水面以上部位的开挖料3.2 龙口选择龙口选择3.2.1 水力学计算成果龙口立堵截流时,流量按 500 m3/s 考虑,经水力学计算［3］,龙口的各项水力学特性指标见 表 1。

3.2.2 龙口位置根据单戗堤单向立堵进占方式和水力学计算成果,初步拟定龙口宽度为 30 m,龙口位置选 在河床的左半部分(小中坝侧)戗堤尽量向左岸进占,缩短龙口宽度,以减少截流抛投材料的 用量3.3 截流准备截流准备3.3.1 龙口截流材料右岸,所需岩渣先存放在 1 号渣场,所需大料(混凝土四面体,特大石)先存放在戗堤接右岸处 上游,堆放场地面积为 40 m×40 m左岸,可用河中坝的砂卵石代替岩渣填筑戗堤所需大料直接在龙口附近预制并堆放材料准备,必须按计划及指定的场地堆放足量的截流材料,场地必须方便机械装车及运输3.3.2 左岸护岸左岸护岸材料:钢筋石笼和 8 号铅丝石笼,填充石笼的块石由人工收集钢筋石笼尺寸:1.0 m×0.7 m×2.5 m它由 Φ14@20 钢筋焊成填充粒径大于 30 cm 的 块石 8 号铅丝石笼尺寸 0.6 m×3.0 m,网眼尺寸 20 cm×20 cm,笼内填充粒径大于 30 cm 的块 石护岸施工:先在护岸长度范围内人工进行边坡修整并摆放一排钢筋石笼,并用 8 号铅丝联 接,人工填充块石,再铺放铅丝石笼,用 8 号铅丝将铅丝石笼与钢筋石笼系紧,人工填充块石。

铅丝石笼露出水面的水平宽度至少 10 m3.3.3 戗堤预进占预进占前,测量队放点定向戗堤进占:15 t 自卸汽车直接从料场取料,沿戗堤顶面进料D85 推土机向前赶料并平整戗堤顶面作为截流的主要交通道路,碾压密实,保障其平整、通畅3.3.4 最佳截流时间加强水文观测及天气预报工作,选择最佳截流时间截流时,天气晴朗,江水流量应最小3.3.5 建立健全组织机构设专门的领导指挥机构,统一指挥,统一协调,环环紧扣,以做到有条不紊地进行截流施工3.3.6 建立健全安全机构及制定安全措施截流施工中,应专人负责安全,严格执行既定的安全措施,确保人员的人身安全和机械设备 的万无一失3.4 截流施工截流施工3.4.1 截流施工安排2000 年 11 月 6 日凌晨,龙口截流施工开始此时龙口左右戗堤同时进占,以左岸戗堤进占 为主,尽量多进占进占难度太大时即暂时停止进占而进行裹头保护保护好以后进行龙口 最后合龙施工,合龙施工的主要方向是从左岸向右岸推进3.4.2 右岸施工混凝土四面体和特大石用 PC400 反铲在堆放地装车,岩渣用 EX-400、EX-300 反铲和 PC-400 正铲装车,水平运输则用 15 t 的 STR 或红岩自卸汽车运料至右岸戗堤进占端头。

3.4.3 左岸施工混凝土四面体堆放在龙口附近的河中坝滩地上,用 K95 装载机装车,砂卵石用 EX-300 反 铲装车15 t 的 STR 或红岩自卸汽车运料至左岸戗堤进占端头3.4.4 合龙施工合龙时,先在龙口两侧戗堤端头的上游顶部摆放混凝土四面体,并用钢丝绳绑在一起(3～4 个),在紧靠混凝土四面体的下游堆放跟进料(岩渣或砂卵石)龙口两侧同时用 D85 推土机在 戗堤端头上游角将混凝土四面体推入龙口中,混凝土四面体将水流挑离端头;紧接着 D85 推 土机将跟进料推向混凝土四面体的下游方,以便稳定混凝土四面体,跟进料必须将戗堤端头填 宽填高,保持端头有足够大的截流掌子面如此循环前进,直至截流完成4 结语结语(1)围堰本着就地取材、经济合理的原则,在满足施工方便及防洪要求的情况下,对围堰 结构进行调整和优化,将围堰结构改为“土石围堰+粘土斜墙”共同防渗的结构型式,取消粘 土铺盖防渗体该方案上报业主和监理批复后很快得以实施事实证明,该方案不仅将截流 戗堤和围堰堰体结合在一起,减少了围堰填筑工程量,降低了临建费用,节约了成本,缩短了工 期,使大江截流提前 15 d 完成,而且围堰形成后,整个基坑上游侧的渗漏量相当小,其渗水量与 设计方案的理论渗水量 300 m3/h 非常相近,基坑渗水只需配备 2 台 20.3 cm 清水泵即可满足 排水要求,围堰结构型式的优化是成功的;(2)截流。

对于截流来说,加强水文观测及天气预报工作,选择最佳截流时间,控制好截流流 量,非常关键因减小截流流量,截流施工就能事半功倍龙口保护,采取在岸边铺设铅丝石 笼,截流时河床底部淘刷后形成自然的龙口裹头保护,此方法不但施工方便,投入的材料、机 械设备少,而且裹头保护效果非常好对于嘉陵江干流的河床表层为砂卵石覆盖层的工程施 工,该方法有很好的应用价值2001 年,在青居电站,毛料过江运输采用大江截流筑坝方案,采 用该施工方法也取得了确保截流成功的业绩参考文献参考文献:［1］ 、 ［2］顾慰慈.渗流计算原理及运用［M］.北京:中国建材工业出版社,2000［3］康世荣,陈东山.水利水电工程施工组织设计手册［M］.北京:中国水利水电出版社, 1996。