閆海雷

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西太原030024）

1 禹門口一級(jí)站改擴(kuò)建工程概況

山西省禹門口一級(jí)站改擴(kuò)建工程位于山西省河津市境內(nèi)，緊靠原禹門口一級(jí)站上游側(cè)，緊鄰黃河，距黃河禹門口峽谷出口約80 m，距河津市區(qū)約15 km。

禹門口一級(jí)站改擴(kuò)建工程的主要任務(wù)是解決運(yùn)城市北趙灌區(qū)、西范灌區(qū)和西范東擴(kuò)灌區(qū)的水源問題，同時(shí)和禹門口一級(jí)站統(tǒng)一調(diào)配水量，兼顧向禹門口東擴(kuò)和汾南灌區(qū)的補(bǔ)水。

禹門口一級(jí)站改擴(kuò)建工程包括一級(jí)站擴(kuò)建樞紐泵站1座、出水壓力隧洞及壓力鋼管1條、出水池1座、出水池至北趙渠首連接渠道1條、禹門口一干渠節(jié)制閘1座、接禹門口一干渠分水閘1座、接北趙干渠分水閘1座、龍虎公路改線。泵站設(shè)計(jì)取水流量40.0 m3/s，泵站總裝機(jī)6 400 kW。

2 施工圍堰概述

本工程興建于原禹門口一級(jí)站上游緊鄰原一級(jí)站，泵站緊鄰黃河。因此，為保證泵站引水工程的正常施工，創(chuàng)造干地施工條件，進(jìn)而保證安全度汛，需根據(jù)施工需要在泵站前進(jìn)行圍堰施工。根據(jù)泵站工程各部分的具體布置并結(jié)合實(shí)際地形及施工條件，本工程中只需修建擋水建筑物對(duì)泵站基坑形成干地即可。擬在泵站前修筑圍堰進(jìn)行擋水，以使工程在施工期間黃河水流不會(huì)進(jìn)入開挖基坑，保證泵站工程的正常施工。同時(shí)因在黃河內(nèi)修筑圍堰，黃河水流大，圍堰修筑困難，需要多方比較，以確定合理的圍堰結(jié)構(gòu)形式。

3 堰頂高程的確定

山西省禹門口一級(jí)站改擴(kuò)建工程泵站建筑物級(jí)別為3等3級(jí)，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=10%～20%，根據(jù)水文調(diào)洪演算結(jié)果P=20%時(shí)，相應(yīng)水位為384.93 m；P=10%時(shí)，相應(yīng)水位為385.48 m。參照原一級(jí)站施工圍堰設(shè)計(jì)有關(guān)資料，經(jīng)比較分析本次采用汛期5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)水位為384.93 m，導(dǎo)流時(shí)段為全年，堰頂安全超高及波浪爬高初定為0.75 m。

4 圍堰建筑設(shè)計(jì)

4.1 圍堰形式選擇

根據(jù)本工程中的擋水圍堰的布置和工作特點(diǎn)，以及目前我國(guó)北方常用的土石圍堰、鋼板樁格圍堰、混凝土圍堰三種圍堰進(jìn)行比較，圍堰的優(yōu)缺點(diǎn)如表1。

表1 各類圍堰優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

就本工程對(duì)以上三種圍堰進(jìn)行分析和比較：

1）對(duì)于土石圍堰，修筑圍堰時(shí)水下邊坡比較緩，土圍堰修筑斷面較大，且需占用較大的面積，圍堰底寬較大，且由于黃河水流流速較大，修筑土石圍堰十分困難。同時(shí)圍堰將位于主河槽上，汛期洪水較大發(fā)生揭底現(xiàn)象時(shí)無法保證圍堰的安全，因此，需在河道上修上下游邊坡較陡的圍堰，且需將圍堰基礎(chǔ)置于基巖上。本工程如果修筑土石圍堰，按照圍堰的結(jié)構(gòu)，為給泵站施工留有足夠場(chǎng)地，將使大部分圍堰進(jìn)入黃河的河道，圍堰填筑工程量大，因此需要對(duì)圍堰的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)以減少圍堰底寬，減少圍堰的工程量和圍堰填筑對(duì)河道帶來的影響。

2）對(duì)于鋼板樁圍堰，水利工程一般采用鋼板樁格型圍堰，鋼板樁格型圍堰在國(guó)外一些大、中型水利水電工程中應(yīng)用得比較廣泛，鋼板樁格圍堰，雖拆除方便，所需的斷面較?。坏牧霞庸び脮r(shí)間較長(zhǎng)，施工安裝難度大，而且需采用專用機(jī)械設(shè)備安裝。我國(guó)僅在長(zhǎng)江葛洲壩工程中應(yīng)用圓筒形格體鋼板樁圍堰作為縱向圍堰的一部分，且在基巖上設(shè)有混凝土基座，本工程鋼板樁擬位于基巖上，但無法澆筑混凝土基座。另外，由于圍堰的斷面較大，造成圍堰與原一級(jí)站的閘墩相接比較困難，勢(shì)必造成原一級(jí)站的至少3孔閘門封堵，不能正常提水。因此從適用范圍和工程實(shí)際情況，也不適宜采用鋼板樁圍堰。

3）對(duì)于混凝土圍堰，需進(jìn)行水下施工，一方面水下混凝土施工難度較大，質(zhì)量難以保證，達(dá)不到預(yù)期的防滲效果；另一方面庫(kù)區(qū)底部覆蓋層很厚，如將混凝土圍堰建在基巖面上，需進(jìn)行大量的水下淤泥開挖和清基，否則不能保證混凝土圍堰的整體穩(wěn)定性，再則圍堰拆除工程量大，拆除施工困難。就本工程來言，由于泵站處河道底部有粉細(xì)砂淤積層，厚度較大，在動(dòng)水里無法清理干凈，模板無法安裝到基巖面；且黃河河水含沙量較大，比較渾濁，在水下不便進(jìn)行模板的安裝。因此采用澆筑水下混凝土修建混凝土圍堰無法實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)對(duì)以上幾種圍堰型式進(jìn)行多方面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合比較，排除了鋼板樁圍堰及混凝土圍堰可行性。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，本次采用土石圍堰，通過對(duì)土石圍堰的合理設(shè)計(jì)滿足施工的要求。

4.2 圍堰設(shè)計(jì)

本工程需修建將粉細(xì)砂淤積層作為堰體一部分的直立邊坡圍堰以保證基坑開挖留有足夠的施工場(chǎng)地，在非汛期填筑施工平臺(tái)，圍堰采用混凝土墻圍護(hù)，旋噴樁固結(jié)加固。具體做法是：采用粒徑不小于25 cm的砂礫石填筑施工平臺(tái)，施工平臺(tái)頂寬不小于16 m，水下填筑邊坡采用1∶2；然后在平臺(tái)的上下游分別修筑一道0.6m厚的C20混凝土灌注樁圍護(hù)墻，兩道圍護(hù)墻之間距離不小于10 m，圍護(hù)墻采用單孔套接法施工，樁徑1 m，孔距0.8 m；圍護(hù)墻之間的粉細(xì)砂淤積層和回填的砂礫石采用旋噴樁整體加固，旋噴樁間排距均為1.2 m，梅花型布置，采用三重管法施工。圍堰斷面示意見圖1。

圖1 圍堰斷面示意圖

5 圍堰拆除

為了盡量將水下開挖變?yōu)殛懮祥_挖，以減少水下施工工程量，減輕施工難度，提高施工質(zhì)量，增加施工安全度，采取了“先揭頂，再剝皮，最后進(jìn)行水下堰體一次爆破”的施工程序?！敖翼敗敝饕菍?duì)水面以上圍堰進(jìn)行拆除，用手風(fēng)鉆鉆孔，用“切割爆破法”割裂混凝土堰體后用鋼絲繩捆扎爆破塊體，吊車吊裝，自卸汽車出渣?！皠兤ぁ笔┕ぃ允诛L(fēng)鉆造孔，采取小孔距多段微差控制爆破松脫堰體，對(duì)堰體厚度進(jìn)行變薄剝離，以人工裝吊斗，吊車吊裝，自卸汽車出渣?！八聡咭淮伪啤辈鸪┕ぃ詽摽足@為主垂直孔方僅在巖坎頂部輔以部分手風(fēng)鉆孔，并以深孔向左、右、前三方呈臺(tái)狀擴(kuò)展以滿足設(shè)計(jì)開挖輪廓線的要求。堰體爆破后用抓斗從水下?lián)圃?，自卸汽車外運(yùn)出渣。

6 施工排水及截流

泵站基坑位于黃河側(cè)，基坑位于河水水位以下，存在基坑排水。根據(jù)地質(zhì)資料，基坑滲流量約為900 m3/d，根據(jù)排水量確定選用2臺(tái)型號(hào)為50BJ31A單級(jí)離心泵抽排至黃河，水泵揚(yáng)程25.2 m，流量20 m3/h，電機(jī)功率3.0 kW，排水歷時(shí)6個(gè)月。

截流時(shí)段擬定在第一年10月（為非汛期），截流方式采用單戧立堵法。

7 結(jié)束語

施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)是水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，也是編制施工總進(jìn)度計(jì)劃的主要依據(jù)，合理的選擇導(dǎo)流方式及導(dǎo)流建筑設(shè)計(jì)，不僅對(duì)降低工程造價(jià)、縮短工期、提高工程質(zhì)量和施工安全有重大影響，而且對(duì)工程能否提前發(fā)揮效益具有重大意義，可以作為其他類似工程的參考。