孫文靜

（黃河萬(wàn)家寨水利樞紐有限公司，山西太原030000）

1 概況

萬(wàn)家寨水利樞紐位于黃河北干流上段托克托至龍口峽谷河段內(nèi)，是黃河中游梯級(jí)開發(fā)的第一級(jí)，也是山西省引黃入晉工程的龍頭工程。壩址左岸位于山西省偏關(guān)縣，右岸位于內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗。樞紐屬Ⅰ等大（1）型工程，永久性主要建筑物為1級(jí)水工建筑物，次要建筑物為3級(jí)水工建筑物。樞紐采取“蓄清排渾”的運(yùn)用方式，主要任務(wù)是供水結(jié)合發(fā)電調(diào)峰，同時(shí)兼有防洪、防凌作用。電站裝機(jī)108萬(wàn)kW，年平均發(fā)電量27.5億kW·h。

萬(wàn)家寨水利樞紐下游河道護(hù)坡設(shè)計(jì)的目的是防止岸邊回流淘刷或沖刷，避免在泄水建筑物下游發(fā)生危害性較嚴(yán)重的局部沖刷，保護(hù)下游河床、岸坡及岸邊建筑物的安全。左岸護(hù)岸從護(hù)坦末端至下游0+567.56m樁號(hào)采取重力式擋土墻。重力擋墻下游有1條與黃河相交的沖溝大青溝，大青溝口以下上段為鉛絲籠護(hù)坡，單坡無(wú)馬道，護(hù)坡頂高程為908.00m，坡度為1∶1.5；下段為漿砌石護(hù)坡，復(fù)式斷面，設(shè)二級(jí)馬道，馬道頂寬均為2.0m，一級(jí)馬道頂高程為902.00m，二級(jí)馬道頂高程為905.00m。

2 左岸護(hù)坡現(xiàn)狀

2017年以來(lái)主汛期間，黃河來(lái)水較以往偏大，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，2018年主汛期間，萬(wàn)家寨電站平均下泄流量為2131m3/s。2018年主汛期大流量長(zhǎng)歷時(shí)泄水后，左岸上段鉛絲石籠護(hù)坡受水流沖刷破壞，有多處垮塌，最大1處垮塌尺寸為13.0m×14.0m，深約0.4m。局部位置鉛絲破損、塊石滑落，底部3.0m范圍內(nèi)鉛絲整體破損缺失，砌體較為松散，坡腳位置砌塊部分缺失；下段漿砌石護(hù)坡距坡頂部約1.0m處，較多部位存在寬5.0～20.0cm不等的裂縫或小面積孔洞，為護(hù)坡砌體下墜拉裂所致；護(hù)坡坡面存在多處塊石塌落缺失，局部淘空，護(hù)坡坡腳2.0m范圍內(nèi)有沖刷破壞，勾縫砂漿脫落，砌體散落缺失；坡底護(hù)腳頂部沖毀面積較大，砂漿層大部分脫落或空鼓，表面塊石松脫、離位。

工程自投運(yùn)以來(lái)，左岸護(hù)坡已經(jīng)多次維修和應(yīng)急處置，但每遇大流量泄水過(guò)程，均出現(xiàn)不同程度損壞情況。近年來(lái)，黃河來(lái)水偏豐，大流量泄流持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，岸坡?lián)p壞情況進(jìn)一步惡化，岸坡防護(hù)措施不當(dāng)和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)偏低的問題已實(shí)際顯現(xiàn)，鑒于左岸坡破壞現(xiàn)狀及存在問題，為滿足永久工程安全運(yùn)行要求，須對(duì)該段左岸坡進(jìn)行必要的防護(hù)加固及改建處理，以保障河道行洪安全。

3 加固方案比選

左岸護(hù)坡改建工程上段長(zhǎng)341.0m現(xiàn)狀為鉛絲籠石護(hù)坡，下段長(zhǎng)219.0m為漿砌石護(hù)坡。改建方案考慮兩個(gè)方案進(jìn)行比選。

3.1 階梯式格賓石籠方案（方案一）

將現(xiàn)狀護(hù)坡全部拆除，為不占用河道行洪斷面，對(duì)現(xiàn)狀護(hù)坡基礎(chǔ)進(jìn)行削坡整理，使改建后護(hù)坡不突出原護(hù)坡。護(hù)坡改建采用格賓石籠結(jié)構(gòu)，按原坡比1∶1.5階梯式布置，護(hù)坡頂高程為908.00m，底高程為897.00m，格賓石籠尺寸為2.0m×2.0m×0.5m，格賓石籠下設(shè)反濾土工布，土工布與格賓籠之間回填碎石。下段219.0m復(fù)式斷面改建至一級(jí)馬道位置，頂面高程為902.00m。各段改建斷面形式見圖1。

圖1 左岸護(hù)坡改建工程斷面形式

3.2 鋼筋混凝土貼坡防護(hù)方案

鋼筋混凝土貼坡防護(hù)方案是在現(xiàn)狀邊坡基礎(chǔ)上，直接鋪設(shè)鋼筋混凝土護(hù)坡。根據(jù)水位站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，電站下游河道水位大部分在902.00m以下，因此，鋼筋混凝土護(hù)坡頂高程采用902.00m，護(hù)坡厚度為30cm。為保證護(hù)坡穩(wěn)定，護(hù)坡底部設(shè)寬2.0m、厚1.0m鋼筋混凝土護(hù)腳。鋼筋混凝土護(hù)坡每9.0m設(shè)1道分縫，分縫處采用橡膠止水帶止水，填充閉孔泡沫板，填縫材料為聚硫密封膠。鋼筋混凝土護(hù)坡斷面形式見圖2。

圖2 左岸護(hù)坡改建工程鋼筋混凝土護(hù)坡

3.3 方案對(duì)比

方案一采用的格賓石籠外層為格賓網(wǎng)片，外層有防銹蝕保護(hù)層，使用壽命較長(zhǎng)。格賓石籠本身為柔性結(jié)構(gòu)，存在較強(qiáng)透水性，一旦背后基礎(chǔ)土料發(fā)生深陷土料流失等情況，格賓石會(huì)緊貼土料，形成坍塌。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該段河道實(shí)測(cè)最大流速為4.5m/s，護(hù)坡能夠滿足抗沖刷要求，但無(wú)法抵御超強(qiáng)洪水。由于格賓石籠厚度較厚，最薄處為71cm，最厚處為160cm，再加上上段需要全斷面改建，工程投資較大。

方案二采用的鋼筋混凝土護(hù)坡為剛性護(hù)坡，采用現(xiàn)澆混凝土，抗沖刷能力強(qiáng)，在岸坡表面能夠形成整體防護(hù)，避免基礎(chǔ)土料流失，護(hù)坡厚度僅為30cm便可以滿足要求，工程投資較小。

改建方案對(duì)比見表1。

表1 左岸護(hù)坡改建方案對(duì)比表

綜合考慮，為保證護(hù)岸長(zhǎng)久安全，決定采用投資小，防護(hù)效果更好的方案二。

4 方案實(shí)施

4.1 施工導(dǎo)流

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》，土石圍堰設(shè)計(jì)高度為施工期5年一遇洪水加超高，超高根據(jù)工程級(jí)別選定，最低級(jí)別為0.5m；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從大青溝口至黃河大橋位置逐步加深?？紤]到水較深，水流速度較快，圍堰需通過(guò)自卸汽車?yán)\(yùn)土石料快速填筑，且圍堰施工只有大青溝口一個(gè)可進(jìn)出點(diǎn)，圍堰存在交通需求，必須滿足必要的施工機(jī)械通行，保證圍堰施工機(jī)械安全，故圍堰寬度設(shè)計(jì)為4.0m（見圖3）。本著節(jié)約成本，圍堰穩(wěn)定安全的基礎(chǔ)上，圍堰坡采用自然坡。同時(shí)，對(duì)于水深大于3.0m處的部分圍堰，外坡與內(nèi)側(cè)坡腳采用拋石保護(hù)。

圖3 施工圍堰斷面圖

4.2 加固改建

按方案二的設(shè)計(jì)實(shí)施

1）施工放線及開槽

放線過(guò)程中需在原護(hù)腳基礎(chǔ)上保證護(hù)腳高度一致、平齊、圓順、保持美觀。坡腳位置開槽利用原坡腳線開槽，槽底壓實(shí)、整平。

2）鋼筋網(wǎng)制安

依照開挖面和圖紙要求以及鋼筋的直徑、間距，布置和焊接架立筋。所有鋼筋均由人工進(jìn)行安裝，安裝的位置、間距嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求執(zhí)行，并做好架立筋的加固工作，使安裝后的鋼筋具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。直徑在25mm以上時(shí)的豎直鋼筋可采用直螺紋套管連接。為了保證混凝土保護(hù)層的必要厚度,應(yīng)在鋼筋與模板之間設(shè)置強(qiáng)度不低于結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土墊塊。墊塊應(yīng)埋設(shè)鐵絲并與鋼筋扎緊。墊塊應(yīng)互相錯(cuò)開,分散布置。在各排鋼筋之間,應(yīng)用短鋼筋支撐以保證位置準(zhǔn)確。

3）模板支設(shè)

根據(jù)混凝土施工部位特點(diǎn)及混凝土分布和數(shù)量，主要選用P3015定型組合鋼模板，承重架由?48普通鋼架管搭設(shè)而成?；炷翝仓?，模板內(nèi)的積水和雜物必須清理干凈。檢驗(yàn)?zāi)０宓膸缀纬叽?、表面平整度、垂直度、高程、軸線，并檢查模板是否牢固。

4）止水、伸縮縫施工

安裝時(shí)采用模板將止水帶固定，內(nèi)側(cè)采用鉛絲通過(guò)安裝孔將止水帶與結(jié)構(gòu)鋼筋固定，止水帶要埋正對(duì)中，止水帶中間可伸縮部分不得埋入混凝土中，以保證其可自由變形。止水帶連接固定時(shí)不得釘釘、錯(cuò)茬連接和任意穿孔。橡膠止水連接采用專用膠水或者硫化熱粘接，接頭強(qiáng)度與母材強(qiáng)度之比不小于0.75。

5）混凝土澆筑

混凝土需分部澆筑，應(yīng)嚴(yán)格控制澆筑方向，從一端向另一端逐層推進(jìn)，不可貪厚，也嚴(yán)禁一次澆筑到位，否則可能會(huì)造成混凝土護(hù)坡側(cè)壓力分布不均，使整個(gè)支撐系統(tǒng)變形移位，甚至爆模，也不利于混凝土的振搗密實(shí)，容易出現(xiàn)蜂窩、狗洞等質(zhì)量缺陷。

6）振搗

振搗時(shí)，振動(dòng)棒移動(dòng)間距宜為400～500mm，振搗時(shí)間宜為15～30s。在每層澆筑振搗第一次完成后，須間隔20～30min后進(jìn)行第二次復(fù)振，以防因混凝土自身沉降而產(chǎn)生水平裂縫。應(yīng)保持澆筑的連續(xù)性，每層澆筑振搗后，在其初凝前，覆蓋上新混凝土振搗時(shí)，振搗棒必須伸入下層混凝土內(nèi)50mm以上，以防混凝土出現(xiàn)冷縫而影響質(zhì)量。

7）拆模

在常溫下一般36h即可拆除墻身側(cè)模板，拆模時(shí)，必須特別小心，不能損傷混凝土表面。

8）養(yǎng)護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)按時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)不得少于7d?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)試件養(yǎng)護(hù)室，放置每次澆筑時(shí)預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，滿28d送檢。

5 結(jié)語(yǔ)

萬(wàn)家寨水電站下游左岸河道岸坡加固改建工程，通過(guò)方案對(duì)比，確定了投資更小、適應(yīng)性更強(qiáng)、形式更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的貼坡混凝土護(hù)坡形式，該工程的實(shí)施保證了萬(wàn)家寨水電站下游河道岸坡的安全、穩(wěn)定，保障了樞紐的正常泄洪運(yùn)用和下游河道行洪安全。