顧 偉，湯飛熊

（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，北京 100024）

天花板水電站工程首部樞紐施工導(dǎo)流采用斷流圍堰一次攔斷河流、導(dǎo)流隧洞泄流、基坑全年施工的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流隧洞斷面為12 m×14 m （寬×高）的城門(mén)洞形，洞長(zhǎng)為604.4 m，布置在河流左岸。上游圍堰處河谷呈不對(duì)稱(chēng)的 “V”字形，左岸坡度為35°左右， 右岸坡度為 45°～50°， 河寬約 28 m。 左岸基礎(chǔ)局部為崩坡積物，為碎塊石、碎石土，泥質(zhì)含量為10%左右，結(jié)構(gòu)較為松散，厚度1～2 m，右岸基礎(chǔ)基巖出露。堰基河床分布有3～10 m厚的沖積砂卵礫石，結(jié)構(gòu)松散，為強(qiáng)透水地層，滲透系數(shù)1.5×10－2～5.5×10－2cm/s。 覆蓋層下基巖為震旦系上統(tǒng)東龍?zhí)督M上段 （Z2dl3）灰色、灰白色粉晶白云巖，透水性較弱。

1 上游圍堰設(shè)計(jì)

1.1 圍堰布置

上游圍堰布置 （見(jiàn)圖1）充分考慮了大壩基坑施工、排水要求，以及導(dǎo)流隧洞進(jìn)口距圍堰防沖的安全距離。因此，上游圍堰布置于壩軸線(xiàn)上游約150 m處，距大壩基坑開(kāi)挖邊線(xiàn)最小距離約為45 m，上游圍堰堰腳距導(dǎo)流隧洞進(jìn)口最小距離約為20 m。

1.2 圍堰斷面設(shè)計(jì)

上游土石圍堰按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)擋水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水，相應(yīng)洪峰流量為2 130 m3/s。圍堰堰前設(shè)計(jì)水位1 027.0 m，考慮風(fēng)浪壅高及一定安全超高，堰頂高程確定為1 029.0 m，最大堰高40.5 m，堰頂寬度考慮交通及度汛搶險(xiǎn)等要求取為8 m，堰頂軸線(xiàn)長(zhǎng)約98 m，圍堰上游坡比1∶1.75，下游坡比1∶1.5，圍堰在1 015.0 m與998.5 m高程的上、下游各設(shè)置一3.0 m寬?cǎi)R道。截流戧堤布置在上游圍堰堰體內(nèi)，為防止截流料被河水沖至圍堰防滲區(qū)內(nèi)而給后序防滲施工增加難度，將戧堤軸線(xiàn)布置在距圍堰軸線(xiàn)下游43.5 m處，軸線(xiàn)與上游圍堰軸線(xiàn)平行，根據(jù)截流進(jìn)占要求，戧堤頂寬15.0 m，頂高程998.5 m。圍堰防滲施工平臺(tái)以上部分上、下游均為石渣填筑，中間為土工膜防滲心墻。防滲土工膜與上、下游堰體石渣之間設(shè)置過(guò)渡層，過(guò)渡層隨土工膜攤鋪折疊布置，厚度為2.0～4.0 m。上游圍堰結(jié)構(gòu)斷面見(jiàn)圖2。

圖1 上游圍堰布置 （單位：m）

1.3 圍堰穩(wěn)定分析

上游圍堰最大堰高40.5 m，圍堰迎水面坡比1∶1.75，背水面坡比1∶1.5，堰基覆蓋層最大厚度約10 m。圍堰穩(wěn)定分析采用剛體極限平衡法中的簡(jiǎn)化畢肖甫法進(jìn)行，具體計(jì)算采用中國(guó)水利水電科學(xué)研究院陳祖煜編制的 《土石壩邊坡穩(wěn)定分析程序（STAB2000）》。通過(guò)系列滑弧的計(jì)算，求得最危險(xiǎn)滑弧面及最小安全系數(shù)。

圍堰屬臨時(shí)建筑物，穩(wěn)定計(jì)算中不考慮地震荷載的影響。堰體填筑料主要為導(dǎo)流隧洞和壩肩開(kāi)挖出的石渣料。上游圍堰邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算了穩(wěn)定滲流期和上游水位驟降兩種工況 （見(jiàn)表1）。根據(jù)圍堰邊坡穩(wěn)定分析成果，圍堰結(jié)構(gòu)體形是安全合理的。

表1 上游圍堰邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果

1.4 圍堰防滲設(shè)計(jì)

圖2 上游圍堰結(jié)構(gòu)斷面 （單位：高程，m；尺寸，cm）

圍堰防滲平臺(tái)高程為998.5 m，原招標(biāo)設(shè)計(jì)階段防滲平臺(tái)以下堰體及堰基覆蓋層采用雙排高壓噴射灌漿防滲，孔距1.0 m，伸入基巖1.0 m。施工時(shí)，由于圍堰填筑大多采用大塊石、碎石等混合體，且河床覆蓋層為沖積砂卵礫石，實(shí)際鉆探后發(fā)現(xiàn)存在部分架空現(xiàn)象，孔隙率較高。因此，研究比較后決定，施工采用控制性帷幕灌漿防滲。

上游圍堰布置3排控制性帷幕灌漿孔，灌漿孔伸入基巖1.0 m，最大孔深約20 m，孔間距為1.0 m，排距0.8 m，每排灌漿孔分3序施工，孔間依次加密，各序分段長(zhǎng)度要求：Ⅰ、Ⅱ序孔為1～3 m，Ⅲ序孔不得大于5 m，采用自上而下分段、孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)法灌漿。灌漿壓力第一段采用0.2～0.3 MPa，第二段采用0.3～0.4 MPa，其余段最大灌漿壓力為0.6 MPa。施工過(guò)程中，可根據(jù)吸漿情況適當(dāng)調(diào)整灌漿壓力?；A(chǔ)較差段及與岸坡結(jié)合處進(jìn)行適當(dāng)加密灌漿處理；巖體裂隙及破碎段采取先鉆孔爆破挖除，后回填風(fēng)化土或粘土碾壓密實(shí)再進(jìn)行鉆孔防滲處理。

防滲平臺(tái)以上部分堰體采用土工膜防滲，土工膜采用兩布一膜形式，土工膜主膜厚度0.5 mm，設(shè)計(jì)最大水頭約30 m，鋪設(shè)時(shí)采用 “Z”字形斜鋪至堰頂軸線(xiàn)。土工膜與灌漿孔的連接采用現(xiàn)澆C20混凝土基座，基座寬2 m，深1 m，土工膜深入基座長(zhǎng)度不小于0.5 m，并采用螺栓錨固在混凝土內(nèi)。土工膜與岸坡的防滲連接的方法是將圍堰軸線(xiàn)上兩側(cè)岸坡覆蓋層及坡積物清除，在基巖上開(kāi)挖梯形齒槽，齒槽深1 m，底寬1 m，兩側(cè)坡比1∶0.5，齒槽內(nèi)現(xiàn)澆C20混凝土齒墻，土工膜深入現(xiàn)澆混凝土長(zhǎng)度不小于0.5 m。

2 圍堰施工

2.1 截流戧堤

根據(jù)工程的進(jìn)展情況，天花板水電站截流時(shí)間安排在2007年12月下旬；計(jì)算的龍口水力指標(biāo)表明，本工程截流難度不大，故拋投材料以中石和大石為主。限于地形條件，右岸無(wú)交通運(yùn)輸條件，截流施工道路布置在左岸。截流采取單戧立堵方式，從左岸向右岸進(jìn)占，截流龍口設(shè)在右岸，戧堤寬為15 m。本工程戧堤填筑量較小，截流合龍歷時(shí)較短，不考慮預(yù)進(jìn)占時(shí)間，實(shí)際截流約用時(shí)3 h。

截流戧堤合龍后，立即將戧堤按設(shè)計(jì)體形加固。隨后進(jìn)行圍堰上游側(cè)及戧堤上游面石渣填筑，待上、下游兩側(cè)堰體均形成后，進(jìn)行中部風(fēng)化砂填筑，均由左岸向右岸進(jìn)占。在圍堰防滲平臺(tái)998.5 m高程以下全部填筑完后，進(jìn)行堰基控制性帷幕灌漿施工。

2.2 控制性帷幕灌漿施工

控制性帷幕灌漿采用孔口封閉，自上而下分段循環(huán)灌漿，遵循先下游排、再上游排，最后中間排的灌漿次序。考慮表層堰體較松散，為防止塌孔，開(kāi)孔采用φ91 mm，下φ89 mm鑄鐵套管，終孔孔徑φ56 mm，套管長(zhǎng)度1.5 m，外露20 cm。鉆孔施工采用地質(zhì)鉆機(jī)造孔，要求鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，偏差不得大于10 cm，鉆孔保持鉛直。

灌漿采用漿液攪拌機(jī)配合灌漿泵進(jìn)行灌注，水泥漿液采用 2∶1、 1∶1、 0.5∶1 （質(zhì)量比） 3 個(gè)比級(jí)， 灌漿漿液濃度應(yīng)由稀變濃，逐級(jí)變換。當(dāng)遇串漿、冒漿、耗漿量較大等情況時(shí)，可采用減小灌漿壓力、間歇性灌注或加灌粘土、水玻璃等加快水泥漿液凝固等措施進(jìn)行處理。

上游圍堰共鉆孔約1900延米，單位長(zhǎng)度耗用水泥約900 kg/延米，灌漿施工自2008年1月下旬至3月下旬，施工時(shí)間約2個(gè)月。

2.3 堰體施工

帷幕灌漿施工完成后，進(jìn)行998.5 m高程以上堰體施工。施工順序?yàn)橄冗M(jìn)行堰體中間土工膜鋪設(shè)，兩側(cè)砂保護(hù)層、過(guò)渡料及堰體石渣填筑隨土工膜鋪設(shè)同時(shí)上升。

土工膜施工前，先在已完成帷幕灌漿施工的堰體防滲軸線(xiàn)部位開(kāi)挖出一道寬2 m、深1 m的溝槽，并回填C20混凝土，同時(shí)預(yù)埋錨固螺栓，以便與上部土工膜良好搭接，形成封閉體系。土工膜的鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進(jìn)行，土工膜的連接采用膜焊布縫的方式，采用自動(dòng)爬行熱焊機(jī)，土工膜頂部埋入堰頂錨固溝內(nèi)。

堰體石渣填筑采用自卸汽車(chē)上堰，推土機(jī)平整，振動(dòng)碾壓實(shí)，依次按卸料、鋪平、碾壓3道工序流水作業(yè)施工，經(jīng)壓實(shí)后的石渣料干容重不小于2.1 t/m3。防滲平臺(tái)以上堰體施工自2008年3月底至5月中旬，施工時(shí)間約1.5個(gè)月。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）天花板水電站上游圍堰經(jīng)歷了2008年、2009年、2010年3年汛期洪水的考驗(yàn)，圍堰運(yùn)行正常，說(shuō)明圍堰的設(shè)計(jì)是合理的，堰體結(jié)構(gòu)安全可靠。這也保證了壩體施工的順利進(jìn)行。

（2）天花板水電站上游圍堰采用的控制性帷幕灌漿和土工膜相結(jié)合的防滲形式取得了良好的效果，堰體和堰肩滲漏量均較小，可滿(mǎn)足防滲設(shè)計(jì)要求，基坑內(nèi)排水量較小，為基坑的干地施工創(chuàng)造了條件。

（3）天花板水電站上游圍堰設(shè)計(jì)與施工滿(mǎn)足了工程建設(shè)需要，圍堰穩(wěn)定，防滲性能良好，可供類(lèi)似工程參考、借鑒。