李宏軍

(承德市水利水電勘測設(shè)計院，河北承德 067000)

下灣子水電站位于壩上高原的小灤河流域，壩址以上流域面積1177km2，氣候寒冷干旱，年平均降雨量429mm，無霜期短 (100天)，最大凍土層厚2m。流域內(nèi)溝谷發(fā)育，地表出露巖性多為風(fēng)積細砂，海拔約在1100～1700m，大部分為壩上冀北高原。樞紐工程主要由攔河壩、溢洪道、導(dǎo)流 (沖沙)發(fā)電洞和電站廠房等組成，電站裝機容量2×500kW，水庫總庫容553萬m3，是一座以發(fā)電為主，同時利用蓄水形成景觀水面、提升當(dāng)?shù)芈糜蝺r值、發(fā)揮綜合效益的水電站工程。

1 攔河壩施工

攔河壩壩型為土石壩，壩頂高程1223.5m，壩頂寬4m，最大壩高23.5m，壩頂長386m，上游壩坡坡比為 1∶2.75～1∶3.0，下游壩坡坡比為 1∶2.5～1∶2.75。壩體采用當(dāng)?shù)丶毶疤钪?，但細砂壓實后的滲透系數(shù)為7×10－4cm/s，不滿足規(guī)范對均質(zhì)土壩滲透系數(shù)的要求，而且壩址處河床地質(zhì)覆蓋層較深、透水性較強，需要進行防滲處理。壩體防滲經(jīng)適應(yīng)性、施工難易程度、工程質(zhì)量控制、經(jīng)濟性等方面比選，確定采取土工膜水平防滲。壩體迎水面土工膜貼坡防滲高度至設(shè)計洪水位1221.85m，土工膜以上結(jié)構(gòu)依次為中粗沙墊層、碎石墊層和干砌石護坡。壩基采用土工膜水平鋪蓋防滲，水平鋪蓋長200m，回填1m厚原土并壓實，實施后形成了封閉的防滲體。

攔河壩壩體筑壩材料為壩址上游處細砂料，經(jīng)室內(nèi)土工試驗，細砂料天然含水量平均值為3.4%，偏低于規(guī)程要求指標(biāo)，滲透系數(shù)為7.0×10－4cm/s，偏大于規(guī)程要求指標(biāo)。由于壩址處獨特的地質(zhì)條件，工程區(qū)不存在良好的筑壩材料的黏性土地層，使壩體填筑施工受到影響。施工過程中發(fā)現(xiàn)純細砂料碾壓含水量低，振動碾碾壓施工阻礙較大，施工質(zhì)量不容易保證。為解決這一難題，主要利用料場覆蓋層壤土來彌補含水量低、滲透系數(shù)大的不足，并進行了碾壓現(xiàn)場試驗。經(jīng)過現(xiàn)場試驗確定壩體填筑料為細砂和覆蓋層壤土混合料，比例為2∶1，試驗后土料顆粒結(jié)合性能好，能夠達到各項規(guī)程要求指標(biāo)。碾壓機具為20t振動碾，碾壓方法為進退錯距法，分別取30cm、40cm、50cm鋪土厚度進行無振和帶振作業(yè)試驗，通過對不同鋪料厚度和不同振動碾壓方式進行試驗分析，最終確定碾壓每層鋪土厚度為30cm，先無振碾壓3遍，再帶振碾壓4遍，壓實后進行取樣試驗，填筑細砂料的相對密度能夠大于0.8的指標(biāo)。壩體填筑施工中，以翻斗車運輸、卸料，以裝載機進行攤鋪，以振動碾進行碾壓，派專人進行質(zhì)量檢驗，并在壩體填筑時對于含水量低的土料及時進行灑水處理，以保證土料的含水量，層間應(yīng)嚴格控制刨毛質(zhì)量，確保層間結(jié)合、碾壓密實。

2 溢洪道施工

溢洪道位于右壩肩，為開敞式矩形斷面，底寬10m，長279.6m，分進口段、控制段、泄槽段及消能防沖設(shè)施四部分。進口段和控制段右側(cè)山體表面覆蓋大面積細砂，為防止庫區(qū)水通過溢洪道右側(cè)山體細砂滲透形成滲流通道，影響壩體的穩(wěn)定，需對護岸進行防滲處理。若采用漿砌石砌筑邊坡則工程量大，施工質(zhì)量不易保證，另外當(dāng)?shù)責(zé)o霜期短，漿砌石若采取混凝土邊墻，則工程量較大，工程造價高，不經(jīng)濟。經(jīng)防滲、抗凍性能和經(jīng)濟性分析，確定利用當(dāng)?shù)丶毶安牧?，配制噴射混凝土進行施工。噴射混凝土施工前56天，每種擬用的外加劑至少做3次試驗板測定，測定的噴射混凝土工藝質(zhì)量和抗壓強度達到要求后，再進行噴射混凝土的施工。通過現(xiàn)場試驗，最終選取混合型引氣減水外加劑作為摻合料，每立方米混凝土摻量為0.8kg，混凝土抗壓強度等級為C25。

3 導(dǎo)流 (沖沙)發(fā)電洞施工

導(dǎo)流 (沖沙)發(fā)電洞位于大壩右側(cè)壩體內(nèi)，基礎(chǔ)座在基巖面上，采用兩洞合一模式，施工階段導(dǎo)流，完建后作為電站引水洞，兼顧沖沙作用。洞身斷面按發(fā)電引水流量要求考慮，且滿足施工導(dǎo)流要求，采用2m×2m矩形斷面，有壓管道，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長130m，設(shè)計縱坡3/1000。兩個進水口，一個為導(dǎo)流沖沙進水口，一個為電站引水口，各設(shè)一扇2m×2m平面鋼閘門，洞身出口設(shè)有1.9m×1.9m平面鋼閘門，導(dǎo)流、沖沙時開啟，發(fā)電時關(guān)閉，閘前洞身段設(shè)兩個叉口分別接兩臺機組的壓力管道，閘后設(shè)置陡坡明渠，與溢洪道第二陡槽段相接。為避免淤積影響正常運行，涵洞采用塔式進口型式。涵洞混凝土施工關(guān)鍵部位在涵洞外側(cè)與碾壓細砂土料的結(jié)合處，施工中場地較窄，不利于機械碾壓施工、人工夯實，工程質(zhì)量難以保證。為解決結(jié)合部位防滲問題，在涵洞混凝土施工時，在涵洞外邊兩側(cè)沿涵洞每隔10m，對應(yīng)設(shè)置一道混凝土齒墻，增加涵洞自身的穩(wěn)定性，還可以增加滲流的滲徑長度。涵洞兩側(cè)不直接進行細砂土填筑施工，先對原涵洞混凝土外表面進行鑿毛，涂刷高強度砂漿，進行拋石混凝土澆筑，塊石占拋石混凝土總體積的25%。拋石混凝土以刺墻的形式插入至細砂料填筑壩體中，最大限度增加接觸面積，利于壩體結(jié)合。

4 電站廠房施工

電站廠房位于壩后主河槽的導(dǎo)流發(fā)電洞出口左側(cè)，通過壓力鋼管引水。主廠房為單層廠房，長26m、寬10m;其上游側(cè)布置副廠房，長26m、寬5.6m。電站最大凈水頭22.7m，最小凈水頭13.75m，設(shè)計水頭18m，安裝2臺單機容量500kW的臥式水輪發(fā)電機組，單機設(shè)計流量3.385m3/s，水輪機轉(zhuǎn)輪直徑0.8m，安裝高程1201m。主廠房上部為排架結(jié)構(gòu)，排架柱牛腿設(shè)置吊車梁，下部為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，布置有機組尾水管及尾水室，尾水由尾水管流出經(jīng)尾水室流入下游尾水渠。

5 尾水渠施工

電站尾水渠為原河道主河槽，下游尾水渠全長220m，梯形斷面，底寬12m，邊坡坡比為1∶2;渠底設(shè)計縱坡為3/1000。渠首接防沖槽，底高程為1195.63m，出口底高程為1194.95m。由于溢洪道消力池段及海漫段在距電站下游23m處匯入主河槽，消力池以上23m段尾水渠采取鋼筋混凝土懸臂式擋墻，溢洪道防沖槽之后220m段采取干砌石進行護砌，避免了洪水下泄沖壞尾水渠及由于凍融作用對渠體表面的破壞。

6 安全監(jiān)測

攔河壩安全監(jiān)測包括表面變形觀測、滲流壓力觀測、滲流量觀測和水位觀測等。表面變形觀測包括表面水平觀測和垂直位移觀測。在攔河壩關(guān)鍵位置布置3個觀測斷面，在各斷面防浪墻頂、下游壩肩和下游馬道高程以上各設(shè)1個觀測點，用于觀測壩體的表面變形。水平位移和垂直位移觀測共用1個觀測墩。水平位移觀測采用視準(zhǔn)線法，垂直位移觀測采用水準(zhǔn)測量。滲流壓力觀測包括壩體、壩基滲流壓力觀測和繞壩滲流壓力觀測，在關(guān)鍵部位設(shè)置3個斷面為觀測斷面，在各斷面下游壩肩、下游壩坡馬道高程處及下游貼坡排水前各設(shè)1個觀測點。滲流量觀測采用在壩體下游引排水溝出口設(shè)置量水堰進行。在攔河壩、溢洪道和導(dǎo)流發(fā)電洞進水塔顯著部位各布設(shè)一組水尺測點。

7 水電站施工需注意的問題

攔河壩土工膜防滲施工，需嚴格控制施工質(zhì)量，對土工膜焊縫逐一進行檢查，合格后再予以掩蓋，避免蓄水后，從土工膜接縫處形成滲流通道，影響攔河壩的壩體穩(wěn)定性和庫區(qū)蓄水效果。

壩體填筑細砂料前，應(yīng)充分勘察地質(zhì)情況，進行土工試驗，確定填筑料的各項物理指標(biāo)。填筑前應(yīng)對碾壓方案進行試驗論證，選取經(jīng)濟、實用的方案進行施工，壩體填筑施工應(yīng)嚴格按照規(guī)范進行。

在施工中，應(yīng)注意對壩體進行水平和位移觀測，并應(yīng)有詳細的觀測記錄，為水電站的蓄水提供參考資料。

8 結(jié) 語

冀北高原砂土地區(qū)壩后式水電站建設(shè)，具有獨特的水文和地質(zhì)條件，施工難度大，施工中要對實際的施工條件和主要建筑物的各項設(shè)計指標(biāo)進行分析，選取合理的施工方案，保證水電站樞紐工程的順利建設(shè)。由于以細砂料作為填筑材料并無系統(tǒng)、成熟的施工技術(shù)經(jīng)驗可供參考，目前還處于嘗試階段，砂土地區(qū)防滲、細砂料筑壩等施工技術(shù)還需要繼續(xù)總結(jié)和創(chuàng)新。

［1］SL 172—2012小型水電站施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］DL/T 5129—2001碾壓式土石壩施工規(guī)范［S］.

［3］YBJ 226—91噴射混凝土施工技術(shù)規(guī)程［S］.