王雄雄 林風雷 王細都
(泰順縣水利局,浙江溫州 325500)
水庫壩址區(qū)位于浙南中低山區(qū),地勢高峻,峰巒突起、綿延不斷、被河流深切呈V形的狹谷、谷底基巖出露較好,山坡林木茂密。本工程樞紐建筑物主要由水源工程的攔河壩大壩、溢洪道、防空洞,供水系統(tǒng)的樟嶺隧洞、嶺北溪管橋、嶺泰隧洞、加壓泵站、下游壓力管道等部分組成。
攔河壩為混凝土面板堆石壩,壩頂長196.00 m,最大壩高80.5 m,壩頂寬6.0 m,壩頂高程587.00 m,防浪墻頂高程588.00 m,上下游壩坡均為1∶1.4。泄水建筑物結(jié)構(gòu)采用岸邊溢洪道,布置于攔河壩左岸,為有閘門控制的正槽溢洪道,由進水渠、控制段、泄槽、挑流消能段等組成,泄洪閘為3孔正堰,每孔凈寬8.00 m,堰頂高程582.00 m。
本工程為Ⅳ等工程,主要建筑物(攔河壩、溢洪道、放空洞、供水隧洞、管橋、加壓泵站等)為4級建筑物?;炷撩姘宥咽瘔螇胃叱^70 m,根據(jù)規(guī)范《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2017)。對于2級、3級的永久性水工建筑物,水庫大壩建筑物提高一級,但洪水標準可不提高。設(shè)計時,由于攔河壩較高,且較重要,故將攔河壩建筑物級別提高至3級建筑物,洪水標準不予提高,次要建筑物(如施工導(dǎo)流等臨時建筑物)為5級建筑物。
壩址區(qū)采用“圍堰一次斷流、隧洞導(dǎo)流”方式,非汛期上游天然來水由上下游圍堰擋水,導(dǎo)流隧洞過流;汛期上游天然來水則由壩體填筑斷面擋水,導(dǎo)流隧洞過流。
根據(jù)導(dǎo)流水利成果,結(jié)合施工控制性進度安排,攔河大壩工程的導(dǎo)流方案及施工期臨時度汛方案可分為幾個階段。
(1)第一階段。
2019年汛期,為溢洪道基礎(chǔ)開挖、施工及導(dǎo)流隧洞開挖期,期間上游天然來水由“原河床過流”。
(2)第二階段。
2019年10月16日~2020年4月15日,為壩體基礎(chǔ)開挖、基礎(chǔ)處理、趾板混凝土澆筑及壩體堆石填筑初期,來水由圍堰擋水,導(dǎo)流隧洞過流,期間上游天然來水由導(dǎo)流隧洞過流,上下游土石圍堰擋水,導(dǎo)流標準按非汛期5年一遇(P=20%)洪水設(shè)防。
(3)第三階段。
2020年4月16日~2020年7月15日,為壩體堆石填筑期,期間的上游天然來水可由壩體填筑斷面擋水,導(dǎo)流隧洞過流,因壩前攔洪庫容小于0.1 億m3,故壩體施工期臨時度汛標準采用梅汛期20年一遇(P=5%)洪水,梅汛期最高庫水位分別為522.50 m。汛期來臨之前,壩體堆石梅汛期必須填筑至高程524.00 m以上,故施工期臨時度汛采取“壩體填筑斷面擋水、導(dǎo)流隧洞過流”的方式。壩體墊層料表面采用混凝土擠壓邊墻(或砂漿護坡),以確保壩體臨時度汛安全。
(4)第四階段。
2020年7月16日~2020年10月15日,為壩體堆石填筑期,期間的上游天然來水可由壩體填筑斷面擋水,導(dǎo)流隧洞過流,因壩前攔洪庫容小于0.1 億m3,故壩體施工期臨時度汛標準采用臺汛期20年一遇(P=5%)洪水,臺汛期最高庫水位分別為541.20 m。汛期來臨前,壩體堆石臺汛期必須填筑至高程543 m以上,故施工期臨時度汛采取“壩體填筑斷面擋水、導(dǎo)流隧洞過流”的方式。壩體墊層料表面采用混凝土擠壓邊墻(或砂漿護坡),以確保壩體臨時度汛安全。
(5)第五階段。
2020年10月15日后,完成壩體填筑及面板等工程施工。由于某些原因造成施工進度滯后,按照原施工導(dǎo)流方案,難以實現(xiàn)在2020年4月15日大壩填筑至524 m(梅汛期度汛高程,填筑量約20 萬m3),為了保證工程能夠按期完工,需要研究施工導(dǎo)流調(diào)整方案以及保證大壩安全度汛措施。
在隧洞導(dǎo)流方式及壩體施工期度汛標準不變的前提下,適當調(diào)整施工導(dǎo)流程序,以滿足施工總進度、主要關(guān)鍵節(jié)點及其施工度汛形象面貌要求。延長大壩上、下游圍堰擋水時段,提高上游圍堰高程,滿足梅汛期圍堰擋水,大壩在圍堰保護下施工,臺汛期由大壩臨時斷面擋水度汛。
(1)梅汛期度汛方案調(diào)整。
延長大壩上、下游圍堰擋水時段,提高上游圍堰高程,滿足梅汛期圍堰擋水,大壩在圍堰保護下施工,臺汛期由大壩填筑斷面擋水度汛。梅汛期度汛可采用加高上游圍堰至梅汛期度汛高程的方案,減緩大壩填筑至524 m度汛高程的工期壓力。上游圍堰按照過水圍堰設(shè)計,以確保發(fā)生超標準洪水時仍可確保圍堰不潰,保證大壩施工時間,將上游土石圍堰改為C7.5W4膠凝砂礫石圍堰。
膠凝砂礫石因其有著經(jīng)濟、安全、便捷、環(huán)保等特點,所以在國外的水利工程中應(yīng)用廣泛,膠凝砂礫石是由膠凝材料和砂礫石拌和而成,是一種抗壓耐剪的新型筑壩材料[1-2]。
因骨料是連續(xù)級配的砂礫石,因此需要隨時監(jiān)測骨料變化以調(diào)整配合比。膠凝砂礫石配料用量(kg/m3)可考慮暫定為水97 kg、水泥77 kg、粉煤灰33 kg、砂礫料2 200 kg,砂礫料最大粒徑25 cm,砂率不小于20%。
碾壓遍數(shù)暫定為靜碾兩遍、動碾6遍,具體指標要求通過現(xiàn)場工藝試驗確定以滿足強度C7.5、抗?jié)B等級W4的要求,碾壓前兩側(cè)采用C20混凝土預(yù)制塊作為模板,預(yù)制塊尺寸為1 m×1 m×1 m,吊機安裝。因?qū)Я鞫催M口位置及高程調(diào)整(進口高程由原511 m調(diào)整為513.5 m),梅汛期度汛高程應(yīng)相應(yīng)調(diào)整為526.5 m。
上游圍堰兩邊坡比取1∶0.7,上下游最大寬度31.5 m,大壩趾板距離導(dǎo)流洞距離為90 m。上游圍堰在填筑前,于上游坡腳處設(shè)一處4 m高的C20混凝土擋渣坎,以防止上游施工道路開挖產(chǎn)生的石渣順河道下沖對圍堰產(chǎn)生破壞。
(2)臺汛期度汛方案調(diào)整。
臺汛期度汛與原方案略有區(qū)別,采用壩體臨時填筑斷面擋水、導(dǎo)流隧洞過流的方案。
(3)調(diào)整后的導(dǎo)流時段分析。
根據(jù)導(dǎo)流水力計算成果和施工進度安排,調(diào)整后的導(dǎo)流時段可分為4個階段。
①2019年汛期至2019年12月5日前,為庫區(qū)道路施工、溢洪道基礎(chǔ)開挖、導(dǎo)流隧洞襯砌,期間上游天然來水由“原河床過流”。
②2019年12月6日~2020年7月15日,為壩體基礎(chǔ)開挖、基礎(chǔ)處理、趾板混凝土澆筑及壩體堆石填筑初期,來水由圍堰擋水,導(dǎo)流隧洞過流,上下游采用膠凝砂礫石圍堰擋水,度汛標準采用梅汛期20年一遇(P=5%)洪水,梅汛期最高庫水位分別為525.0 m。
③2020年7月16日~2020年10月15日,為壩體堆石的填筑期,期間的上游天然來水可由“壩體臨時填筑斷面擋水,導(dǎo)流隧洞過流”,因壩前攔洪庫容小于0.1 億m3,故壩體施工期臨時度汛標準采用臺汛期20年一遇(P=5%)洪水,臺汛期最高庫水位分別為543.70 m。汛期來臨之前,壩體堆石臨時斷面臺汛期必須填筑至高程545.50 m以上。
④2020年10月15日以后,圍堰+擋水,導(dǎo)流洞過流,完成壩體填筑及面板等工程施工。
充分利用已貫通的導(dǎo)流洞,2019年8月完成混凝土澆筑,具備過流和過車條件。在導(dǎo)流洞出口上游的河道內(nèi)分級修筑擋渣坎,攔擋上游庫區(qū)道路及壩肩、溢洪道必須提前開挖的落渣,做到洪水時不啟動,保證度汛安全[3]。
根據(jù)調(diào)整后的壩址區(qū)施工方案及進度計劃,壩址區(qū)各工作面同步開工,交叉干擾大,特別是邊坡開挖對下部人員、設(shè)備通行造成極大安全隱患,需要在左右岸壩肩邊坡中部各設(shè)置鋼筋籠防護墻兩道[4-5]。
每層鋼筋石籠防護墻防護范圍約150 m,設(shè)置高程約為580、540 m,具體位置根據(jù)現(xiàn)場實際地形條件調(diào)整。鋼筋石籠鋪2層,高2 m,石籠規(guī)格1 m×1 m×5 m,下層鋪2個,上層鋪1個,鋼筋石籠防護墻通過鋼筋全部連接形成整體。
方案調(diào)整后,庫區(qū)道路施工時間由169 d縮短為90 d,原計劃由壩前單頭施工,開挖料運至棄渣場,現(xiàn)施工時間縮短,由壩前和壩區(qū)同時施工,壩區(qū)至料場道路開挖料只能棄于河道中。
2019年9月底道路具備運輸條件前,壩肩及溢洪道的部分開挖料會落至壩區(qū)基坑內(nèi)。
為了防止洪水時造成沖刷,確保度汛安全,需要在河道內(nèi)分級做鋼筋石籠攔渣坎對渣料進行防護,防止啟動,按每100 m設(shè)置一處,防護長約800 m,約4 000 m3(包括壩區(qū))。
在溢洪道開挖前期,因上游道路未通,渣料堆積于壩址基坑位置,造成上下游交通中斷,只能從導(dǎo)流洞通行,需要對導(dǎo)流洞底板混凝土進行保護,計劃采取的措施為鋪設(shè)鋼板,鋼板面積暫估500 m2,厚度0.8 mm,防護時段3個月。
(1)導(dǎo)流工程是本工程的關(guān)鍵線路之一,實施成功與否直接影響后續(xù)工程項目的實施。
(2)該導(dǎo)流調(diào)整方案在做好各項安全措施的情況下,能夠較大限度提前本工程延誤的工期,對本工程采取何種方式保障工期具有參考和借鑒意義,對類似工程施工導(dǎo)流方案優(yōu)化、節(jié)約工期等具有一定參考意義。
(3)該導(dǎo)流調(diào)整方案在縮短工期的同時會造成工程投資成本的大幅增加,需要根據(jù)各方意見綜合考量。
(4)施工導(dǎo)流方案是水庫工程建設(shè)實施的重要環(huán)節(jié),確定工程開工節(jié)點日期、施工時段、施工程序時,應(yīng)結(jié)合設(shè)計規(guī)劃的導(dǎo)流方案,以降低施工期安全風險、節(jié)省工程投資。