涂啟龍

淺談高坪水庫除險加固工程隧洞進(jìn)口施工圍堰設(shè)計的更改

涂啟龍

一、工程概況

高坪水庫控制集雨面積124km2，水庫底部大部分高程為325m，正常蓄水位為373m，相應(yīng)庫容6350萬m3；校核洪水位為 376.02m，總庫容7286.2m3，是一座中型水庫，以發(fā)電、灌溉為主，結(jié)合供水、防洪為目的。工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。高坪水庫永久性主要建筑物采用50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、1000年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核；溢洪道消能防沖建筑物采用30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；施工洪水采用施工導(dǎo)流時段的10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。設(shè)計水位374.51m，死水位345.5m。溢洪道進(jìn)水口高程368m。輸水隧洞進(jìn)口高程325m。

高坪水庫屬于錦江（湞江一級支流）支流塘村水系。流域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，氣候濕潤，雨量充沛。多年平均降雨量1730mm。多年平均氣溫19.50℃，最高40.20℃，最低氣溫-5.40℃。最大風(fēng)速12m/s。多年平均水面蒸發(fā)量1300mm。

二、安全加固設(shè)計情況

水庫工程于1983年8月建成，受當(dāng)時施工條件限制且經(jīng)過20多年的運行，水庫的主壩、溢洪道、輸水隧洞受損嚴(yán)重。本次安全加固主要內(nèi)容為：

1.土壩工程

（1）主、副壩壩基及壩肩基巖采用帷幕灌漿，帷幕灌漿孔深至透水率＜5 LU線以下2m。

（2）主、副壩壩體劈裂灌漿，劈裂灌漿采用3排布孔(一排主孔、兩排副孔)，孔距5m，排距2m。

（3）大壩設(shè)置測壓管、位移觀測等設(shè)施。

2.溢洪道工程

溢洪道工程拆除重建。

3.輸水隧洞工程

（1）輸水隧洞進(jìn)出口段和不良地質(zhì)段內(nèi)套鋼管，其余部位噴防水涂料加局部固結(jié)灌漿處理。

（2）輸水隧洞岸塔式進(jìn)水口閘門井拆除并重建。

三、施工導(dǎo)流方案優(yōu)化與選定

根據(jù)工程的實際情況，溢洪道施工作業(yè)面底高程高于死（騰空）水位，不需做圍堰圍護(hù)施工，但輸水隧洞施工需要在進(jìn)口處進(jìn)行圍堰施工。因此，在進(jìn)行輸水隧洞進(jìn)口閘門井重建加固施工前，需要先修筑圍堰。

1.原合同施工導(dǎo)流圍堰方案（土石圍堰法）

原合同文件施工導(dǎo)流采用圍堰方法是在引水隧洞進(jìn)口附近庫區(qū)進(jìn)行土石圍堰施工。施工洪水采用施工導(dǎo)流時段的10年一遇洪水，圍堰施工時盡量騰空庫容，作業(yè)時段為枯水季節(jié)。圍堰頂部高程為365.2m，圍堰底部高程為325m，頂部寬度為4.0m，兩側(cè)邊坡坡比均為1∶2.0，堰體填筑料為附近山體開挖的土石料為主，迎水面采用粘土斜墻防滲，高程355.2m以下內(nèi)外坡均采用土袋護(hù)坡，高程355.2m以上采用開挖利用料（石渣）護(hù)坡。施工期間保證下游用水，輸水隧洞還要求承擔(dān)間隙輸水要求，解決方法是在圍堰中埋設(shè)長300m、直徑為500mm并安裝閘閥的鋼管來控制水流。

圍堰填筑方法采用水中拋填單向進(jìn)占法施工，即自卸車采用后退法卸料，再采用裝載機推平，16t振動碾壓實。圍堰拆除時，先挖堰體水上部分，后挖堰體水下部分。采用反鏟挖掘機從圍堰中部往后退挖、裝碴，水下部分為了確保挖掘深度，先采用長臂挖掘機挖除，最后采用水下抓斗開挖方式清除干凈圍堰水下余下的部分。

圍堰工程主要工程量如下表：土石方填筑27000 m3，土袋護(hù)坡360 m3，防滲粘土6000 m3，圍堰施工導(dǎo)流總造價1191864元。

2.土石圍堰施工導(dǎo)流方案缺點

土石圍堰缺點如下：

（1）土石圍堰填筑總高度超過40m，水下部分拋填超過20m，且質(zhì)量難以控制。

（2）由于工作面狹窄，土石圍堰施工周期長，填筑時間3個月，拆除時間5個月且拆除難度大。

（3）土石圍堰對水庫有一定的環(huán)境影響，填筑與水下部分清除均對水庫水體有影響，同時水下部分清除干凈有一定難度。

（4）土石圍堰造價大，造價達(dá)119萬元，不經(jīng)濟。

（5）由于土石圍堰施工期長，影響下游用水，施工期間要求輸水隧洞承擔(dān)間隙輸水要求，原設(shè)計已經(jīng)有預(yù)埋鋼管，影響施工。

（6）土石圍堰需要大量土石料，必須開挖山體，影響植被，破壞生態(tài)。

3.圍堰方案更改與確定

根據(jù)合同要求，有一項施工內(nèi)容是拆除原輸水隧洞進(jìn)口閘門井并按設(shè)計圖紙重建，該分部工程造價是367879元。

如果在原輸水隧洞進(jìn)口閘門井下游合適位置擇址按上述設(shè)計圖紙新建一個閘門井，經(jīng)過造價分析認(rèn)為只增加一部分豎井石方開挖的工程量及舊閘門井的回填工程量，但減少了拆除工程量，該方案此分部工程造價統(tǒng)計為 441262元，此項增加造價441262-367879=73383元。

因此導(dǎo)流方案改用：利用計劃拆除的原輸水隧洞進(jìn)口閘門結(jié)構(gòu)物擋水，在原輸水隧洞進(jìn)口閘門井下游合適位置擇址新建一個閘門井，舊閘門井不再改建并進(jìn)行回填。與土石圍堰施工方案相比，不僅大大節(jié)約造價，節(jié)省1191864-73383=111.8萬元；施工方法更簡便，還可以合理規(guī)避土石圍堰施工導(dǎo)流方案的不利因素，也可以合理規(guī)避施工期洪水給工程施工帶來的風(fēng)險。

經(jīng)綜合分析對比，高坪水庫安全加固工程施工導(dǎo)流方案采用原閘門井舊閘門擋水，在原閘門井下游擇址新建一閘門井，并對舊閘門井進(jìn)行封堵回填的施工方案。

四、施工導(dǎo)流方案實施規(guī)劃

由于施工導(dǎo)流方案調(diào)整，整個加固項目施工規(guī)劃隨之調(diào)整。溢洪道拆除重建時段，此時輸水隧洞還在輸水運行，此時段可安排新建豎井土石方開挖施工作業(yè)，待距離洞頂4m處停止土石方開挖作業(yè)。然后舊閘門井下閘擋水，一方面繼續(xù)豎井土石方開挖作業(yè)，開挖結(jié)束后組織鋼筋混凝土襯砌及閘門預(yù)埋件安裝；一方面組織施工力量從隧洞出口進(jìn)洞進(jìn)行隧洞安全加固施工。待新建閘門井按設(shè)計圖要求建設(shè)完成后，擇機放空水庫水位至死水位即345.5 m高程，然后集中力量加固舊閘門井上游部分的輸水遂洞結(jié)構(gòu)，最后采用C30鋼筋混凝土對舊閘門井隧洞頂部3m范圍進(jìn)行封堵，待混凝土28d齡期后，采用開挖土料回填舊閘門井。

五、施工導(dǎo)流方案的優(yōu)點

該施工導(dǎo)流方案是用舊閘門井擋水導(dǎo)流，不用圍堰導(dǎo)流，有如下優(yōu)點：投資省，節(jié)約投資1118481元；施工方便，豎井施工是很成熟的施工方法；工期縮短，減少圍堰填筑與拆除時間；環(huán)保綠色，不破壞山體及影響水體；施工安全，可以合理規(guī)避施工期洪水給施工帶來的風(fēng)險；安全加固施工時間更多，對輸水隧洞加固施工時安排更充裕。

六、結(jié)語

高坪水庫安全加固工程2009年1月10日開始施工，2010年10月17日完工。施工導(dǎo)流方案由土石圍堰導(dǎo)流方法優(yōu)化為原閘門井舊閘門擋水，在原閘門井下游24.59m處新建一閘門井，并對舊閘門井進(jìn)行封堵回填的導(dǎo)流方法，工程實施非常成功。此方案綠色環(huán)保、節(jié)省投資、縮短工期、安全可靠，可供類似工程借鑒

（作者單位：福建省水利水電工程局有限公司 362000）