鄭勁遠(yuǎn)，蒲紅枚

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司第二分局，四川成都 610225)

1 工程概況

金銀臺(tái)航電樞紐工程位于四川省閬中市河溪鎮(zhèn)境內(nèi)的嘉陵江干流上，是嘉陵江干流規(guī)劃十六級(jí)電站中的第五個(gè)梯級(jí)。金銀臺(tái)航電樞紐工程為航電結(jié)合的綜合利用工程，具有日調(diào)節(jié)能力的水庫(kù)。工程由發(fā)電廠房、泄洪閘、沖沙閘、擋水壩及船閘等組成，電站總裝機(jī)容量為3×40萬(wàn)kW。

2 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

金銀臺(tái)航電工程主要建筑物等級(jí)為Ⅲ級(jí)，其導(dǎo)流建筑物為Ⅴ級(jí)，根據(jù)嘉陵江的洪水及水文資料及其特點(diǎn)，圍堰均采用枯水圍堰，擋水標(biāo)準(zhǔn)均采用10年一遇枯期(11月～翌年4月)洪水(P=10%)，相應(yīng)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為2 010 m3/s。

3 導(dǎo)流程序

一枯是在左岸灘地完成導(dǎo)流明渠施工。二枯為導(dǎo)流明渠過水，主河道截流在一期圍堰維護(hù)下完成右岸擋水壩、廠房及6#～14#孔泄洪沖沙閘的施工。三枯為6#～14#孔泄洪閘過水，在明渠二期圍堰的維護(hù)下，進(jìn)行二期1#～5#孔泄洪閘和左岸擋水壩段施工，但要在汛前拆除下游圍堰，并利用上游圍堰擋水發(fā)電。同時(shí)，在汛期完成1#～5#閘頂啟閉機(jī)排架施工，上游圍堰需滿足過水要求。工程于2005年10月底竣工并拆除圍堰。

4 二期圍堰前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 二期圍堰結(jié)構(gòu)方案的選擇

二期圍堰上游圍堰段長(zhǎng)98 m，下游圍堰共長(zhǎng)193 m。二期上、下游圍堰均為土石圍堰，圍堰基礎(chǔ)為原導(dǎo)流明渠基巖面，其高程分別為334 m和333 m，計(jì)劃堰體采用黏土斜墻防滲。

4.2 圍堰堰頂高程的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，枯期洪水(P=10%，θ=2 010 m3/s)對(duì)應(yīng)的二期圍堰上、下游水位分別為高程339.96 m和339.5 m。因需利用二期圍堰擋水發(fā)電，保證一臺(tái)機(jī)組最低發(fā)電水位為高程342 m，擬定二期上、下游圍堰安全超高分別為1 m、0.5 m，最終確定二期上、下游圍堰堰頂高程分別為343 m和340 m。

4.3 截流及壩頂寬度、堰體邊坡的確定

由于二期圍堰處于原一枯已施工完畢的導(dǎo)流明渠內(nèi)，而原導(dǎo)流明渠開挖前絕大部分地域?yàn)楹拥缆？萜跁r(shí)，漫灘大多不過流，高程在336 m以上(開挖后底板高程為333 m)，并且地處河道轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)離主河道。經(jīng)計(jì)算，截流時(shí)龍口最大流速小于1.5 m/s。為避免基坑淤積，截流在下游圍堰進(jìn)行。為滿足截流要求，下游圍堰堰頂寬度為9 m;上游圍堰堰頂無(wú)交通要求，圍堰頂寬為6 m。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四冊(cè)、《土石壩》中相關(guān)內(nèi)容并經(jīng)理論計(jì)算，在保證堰體穩(wěn)定、安全的前提下，確定堰體邊坡采用1∶1.5，均質(zhì)黏土斜墻坡比采用 1∶2.5。

上游圍堰承擔(dān)擋水發(fā)電和可能過水的任務(wù)，因此，上游圍堰形成后，需進(jìn)行防護(hù)(擬采用鐵絲竹籠防護(hù))。圍堰結(jié)構(gòu)形式見圖1。

4.4 防滲設(shè)計(jì)

二期圍堰擬采用黏土斜墻防滲;細(xì)部著重對(duì)圍堰與左岸岸坡和一期縱向?qū)佑|處進(jìn)行防滲處理。

圖1 二期圍堰結(jié)構(gòu)圖

5 施工階段所遇困難及分析

5.1 施工階段所遇困難

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際料源情況如下:基坑上游料場(chǎng)存料為船閘開挖時(shí)堆存的少量壤土，其余均為第⑥層砂巖，存放期已超過一年。從地質(zhì)資料上反映，第⑥層砂巖黏土巖強(qiáng)度低，易風(fēng)化崩解，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況看，風(fēng)化情況較嚴(yán)重，但直徑在30～50 cm以下塊體較多，并有部分超徑大塊;此外，料場(chǎng)周邊已征用耕地有少量覆蓋壤土，僅有30～50 cm厚，數(shù)量十分有限。

基坑下游料場(chǎng)堆存料除部分為下引航道開挖所得輕砂壤土外，與上游情況基本相同;經(jīng)取樣檢測(cè)表明直徑小于5 mm的細(xì)粒含量占33.2%，主要成分為黏性土。

經(jīng)初步估算，上下游圍堰防滲斜墻黏土需求量共約12 000 m3，而施工區(qū)域及周邊范圍黏土儲(chǔ)量較少，無(wú)法滿足施工需求。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)情況分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，若仍采用黏土斜墻防滲，黏土料源問題將很難解決，根據(jù)對(duì)料源以及上下游圍堰的布置情況進(jìn)行分析后認(rèn)為:導(dǎo)流明渠基礎(chǔ)面為較平整的巖石面，上下游圍堰底板高程分別為334 m和333 m，枯期正常情況下水面高程約337 m，最大高差為4 m，截流時(shí)段流速不會(huì)太大。料場(chǎng)存料為第⑥層砂巖黏土巖，風(fēng)化后，剔除大塊超徑石(塊度大于50 cm以上)后，級(jí)配情況較好;若在施工過程中能避免粗細(xì)料的分離，采用此料填筑堰體應(yīng)可以滿足堰體防滲要求，而無(wú)需做黏土防滲斜墻。

6 現(xiàn)場(chǎng)施工方案

6.1 確定圍堰進(jìn)占高程

將汽車進(jìn)料高程控制在水面上1 m(約338 m高程)，D85推土機(jī)送料高程根據(jù)水面漲、落情況控制在高于水面0.4～0.5 m范圍。

6.2 采用分段、分料、分層逐步進(jìn)占

分料:將料場(chǎng)之料分為三類:一類是適當(dāng)加大含水量后的砂質(zhì)黏土巖風(fēng)化料，卸料和推運(yùn)時(shí)，料中塊體不發(fā)生分離;第二類，自然含水量的砂質(zhì)黏土巖料，粗細(xì)料可能分離;第三類，自然含水量的砂巖風(fēng)化料。

分段:圍堰進(jìn)占時(shí)，先采用第一類料(入水)填筑，因該料含水量較大，汽車不能直接卸料就位，需D85推土機(jī)推送，分段長(zhǎng)度以D85推土機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安全推運(yùn)距離而定。

分層:在D85推土機(jī)完成推運(yùn)后，采用第二類料壓頂，必要時(shí)采用第三類料，以保證汽車能正常行進(jìn)即可，并確保濕料能將干料完全包裹、圍堰堰體不至出現(xiàn)‘透水層’。施工程序見圖2。

圖2 施工程序圖

6.3 圍堰分區(qū)

圍堰與岸坡及縱向?qū)佑|部位較多，加之上游圍堰段沿江填筑的道路可能出現(xiàn)涌水通道，因此，采用黏土料對(duì)上述區(qū)域作重點(diǎn)防滲處理。

6.4 各防滲區(qū)域的處理方式

上游沿江道路采用耕地覆蓋壤土作斜墻防滲，切斷道路下部的滲水通道，斜墻頂寬不少于5 m。圍堰靠近縱向?qū)Σ课坏娜求w采用船閘開挖時(shí)堆存的混合壤土。圍堰與預(yù)裂岸坡連接部位采用輕壤土和雨后施工道路路面清理所堆存的混合雜料。龍口截流后，采用第一類料補(bǔ)填外圍。

6.5 圍堰加高及加寬

在圍堰完成338 m高程以下部位施工后，基坑開始排水并對(duì)圍堰進(jìn)行加高，采用分層分時(shí)段加高。

分層:為保證圍堰體加高時(shí)堰體自身能防滲，分層厚度控制在0.4～0.6 m范圍內(nèi)。采用第二類料，汽車倒退卸料后，D85推土機(jī)鋪料、整平、壓實(shí)。

分時(shí)段:當(dāng)圍堰加高至高程339.5 m后，此時(shí)圍堰已高出水面約2 m。因圍堰施工是在枯期進(jìn)行，短時(shí)間內(nèi)無(wú)安全隱患，故暫停了加高工作，從而為圍堰提供了一個(gè)自然沉降的時(shí)間。15 d后，圍堰進(jìn)行第二次分層加高至342 m防護(hù)高程，同時(shí)沿基坑內(nèi)側(cè)進(jìn)行上游圍堰的加寬施工，蓄水發(fā)電前加高至高程343 m并完成上游圍堰表層竹籠護(hù)坡施工。

7 二期圍堰的施工效果

二期圍堰從2004年10月26日開始施工，至11月2日完成，11月3日開始排水并完成首次加高，11月5日完成基坑排水，11月9日完成清淤，基坑內(nèi)開始正常施工。

7.1 二期圍堰的防滲效果

基坑排水后，經(jīng)檢查圍堰滲水情況后發(fā)現(xiàn)上游岸坡有巖石裂隙，但滲水較小，其它部位無(wú)明顯滲水，上游基坑主要排除來(lái)自左岸生活區(qū)的生活用水。下游基坑主要排除原一期圍堰保留段底部沿基巖面有少量滲水，基坑內(nèi)滲水總量約580 m3/d，圍堰實(shí)際防滲效果比原預(yù)測(cè)的好(原預(yù)測(cè)滲流量約1 100 m3/d)，該情況表明二期圍堰施工非常成功。

7.2 施工完畢的圍堰體型結(jié)構(gòu)

由于圍堰填筑料中第一類料含水量大，在上部荷載作用下，水下部位填筑料位移較大，基坑排水后發(fā)現(xiàn)高程339 m以下邊坡比約為1∶3～1∶4，個(gè)別部位有擠壓較遠(yuǎn)的泥石，厚度均在1 m以下。圍堰施工完畢的體型結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 圍堰施工完畢后體型結(jié)構(gòu)圖

8 結(jié)語(yǔ)

二期圍堰施工非常成功，不僅解決了施工現(xiàn)場(chǎng)沒有黏土防滲料的困難，取消了黏土防滲斜墻;更重要的是在保證圍堰自身穩(wěn)定的前提下，通過堰體自身防滲，從而避免了在高水頭情況下，黏土斜墻容易出現(xiàn)邊坡滑移造成堰體頂部防滲體下滑，導(dǎo)致堰體上部滲水而無(wú)法滿足擋水發(fā)電和難以補(bǔ)救的問題。同時(shí)，也說(shuō)明了只要選用含水量合適的、開挖后堆存的第⑥層砂質(zhì)黏土巖，并且在施工中能避免粗、細(xì)料分離，第⑥層砂質(zhì)黏土巖完全可以作為均質(zhì)圍堰的填筑料，從而為今后嘉陵江流域內(nèi)圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。