吳 利 國， 王 軍 紅， 任 定 春

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

固增水電站位于四川省涼山州木里河干流，總裝機容量為172 MW，正常蓄水位高程為2 215 m，死水位高程為2 213 m，總庫容為48.4萬m3，調(diào)節(jié)庫容為11.8萬m3，其主要任務為發(fā)電。該工程規(guī)模為Ⅲ等，主要建筑物等級為3級，次要為4級，臨時建筑物為5級。該工程采用設計、采購、施工為一體的EPC模式，由中國水電七局與成都院組成的聯(lián)合體共同實施建設。木里河的徑流主要來源于降雨，其次為冰雪融水和地下水，每年6、7月份水量最豐，9、10月份次豐，11月以后降水大為減少，穩(wěn)定退水至翌年3月，枯期約為5個月，枯水期水面寬度為20～35 m，流量較??；首部樞紐的主要結(jié)構(gòu)由右岸擋水、泄洪和左岸取水建筑物組成，且其左岸河床較平緩并擁有臺地；工期包含兩個枯期，工程量較小，具備分期導流的施工特點。經(jīng)研究決定。最終選擇一枯左岸明渠導流方式，右岸施工擋水泄洪建筑物至汛期最高水位以上；二枯采取右岸主體導流方式，左岸取水工程施工。

左岸明渠導流施工存在的主要問題：①河道狹窄，開挖落差較大，受開挖放坡和泄洪能力的影響，導流明渠布設困難；②左岸土石邊坡原有道路通向平臺頂部，路面較窄、位置較高且坡度較陡，隨著開挖高程降低，道路坡度將增大，不具備運輸能力；③導流明渠須開挖支護含漂(塊)碎(卵)礫石等復雜土石結(jié)構(gòu)組成的高30 m的邊坡，開挖過程須對孤石解爆，導致施工邊坡的結(jié)構(gòu)線控制及安全穩(wěn)定難以保證；④所揭露的地質(zhì)情況表明：導流明渠縱向圍堰孤石較多，均為半挖半填；右岸基坑開挖后導流明渠的縱向圍堰頂部僅寬3 m，與基坑高差達14 m。鑒于原設計方案中的漿砌石和鋼筋石籠結(jié)構(gòu)的縱向圍堰穩(wěn)定性和抗?jié)B性差，滲漏量大，右岸基坑易形成管涌，進而影響到渠身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和右岸基坑的施工安全；⑤導流明渠渠身結(jié)構(gòu)調(diào)整后為40 cm厚的薄壁鋼筋混凝土，其土質(zhì)坡面模板加固、軟基處理及施工排水困難，不易形成干地施工條件；⑥因前期完善工程建設手續(xù)等因素影響而將一枯施工時間錯過，最終調(diào)整為二枯左岸明渠施工以滿足導流要求，右岸主體工程施工，工期縮短5個月?？紤]到右岸主體工程汛前施工須時3個月，而導流明渠施工僅剩2個月時間，工期緊張。結(jié)合EPC施工模式具有的特點，對存在的問題進行了解決。

2 設計與施工結(jié)合解決問題

2.1 因地制宜，合理布設導流明渠[1]

招投標文件要求固增水電站的總工期為40個月，而其枯期僅為6個月；結(jié)合電站所在木里河區(qū)域枯期流量Q僅為40～60 m3/s的實際情況，受上游電站發(fā)電影響，其最大流量Q=253 m3/s；在電站閘址位置左岸取水口部位有較寬的平臺，無石方開挖，具備左右岸分期導流的施工條件；閘室上下游設計長150 m，影響范圍較小。設計采用左岸一期明渠導流方式，能夠滿足工期要求。綜上所述，為有效減少水流對導流明渠結(jié)構(gòu)的沖刷，將導流明渠設計為槽型，長253.8 m，深6.5 m，底寬11.6 m，頂寬21.5 m，設計導流流量Q=253 m3/s。澆筑厚度為40 cm的薄壁混凝土[2]，用于增加防滲能力并提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；渠身在平面上向左岸內(nèi)凹，以保證右岸主體工程施工的范圍。開挖結(jié)合永久結(jié)構(gòu)分臺階開挖，坡比為1∶0.8，采用掛網(wǎng)噴混凝土臨時支護以保證邊坡穩(wěn)定。設計方案中導流明渠的底板與河床同一高程，明渠進出口與河道的夾角為30°，有利于水流流態(tài)。現(xiàn)場左岸導流、右岸施工的效果見圖1。

圖1 現(xiàn)場左岸導流、右岸施工效果圖

通過EPC模式設計方與施工方緊密結(jié)合，因地制宜地設計了明渠導流，降低了施工成本，節(jié)省了施工工期。

2.2 優(yōu)化施工道路，解除工期風險

原設計方案需要在右岸施工繞壩交通洞，將S216線公路的車輛利用隧洞導行，以解除其對右岸主體工程施工的干擾。在查看現(xiàn)場實際情況具體分析后，發(fā)現(xiàn)原右岸過壩隧洞(8 m×5 m)長200 m，上游進口處巖石較完整，但受擠壓褶皺彎曲形成小塊體狀鑲嵌，易碎、易掉塊，其洞口位置緊貼S216省道，施工對社會車輛干擾較大。該洞口下游有較厚的覆蓋層，其上部植被茂盛，若全部清理工程量較大，坡面穩(wěn)定性差且其覆蓋層下部地質(zhì)情況不明確。技術人員結(jié)合招投標文件和現(xiàn)場實際情況進行分析發(fā)現(xiàn)：首部樞紐下游已有1號施工支洞貝雷橋，上游需新建大壩施工貝雷橋；在左岸導流明渠上游臺地布設拌合樓、加工廠及臨時營地；左岸導流明渠下游河道250 m范圍內(nèi)河床較寬且平緩。通過測繪道路線性及左岸施工道路規(guī)劃，可以合理利用已有貝雷橋和左岸地貌條件，將兩座貝雷橋的荷載提升為80 t，以便于社會大型車輛通行并確保安全；左岸下游平緩河床利用孤石施工插筋，澆筑條形埋石混凝土基礎以防止汛期水位變化掏刷。上部砌筑M7.5漿砌石擋墻，回填采用左岸取水口開挖料，形成凝結(jié)石路面道路并將其作為導流明渠下部開挖的施工道路和左岸改線S216公路中的一段；取水口按永久開挖至改線路高程，作為左岸改線S216公路的一段和導流明渠上部邊坡開挖的馬道；上游平臺加工廠與拌合樓中間預留10 m寬混凝土硬化道路，作為場內(nèi)交通的公路連通左岸改線S216線公路。將右岸200 m過壩交通洞優(yōu)化為左岸改線公路，總長度為900 m，最大縱坡為8%，公路標準為場內(nèi)三級。整個左岸S216線公路可以在汛期2個月內(nèi)施工完成且不受右岸公路車輛通行的干擾。

通過上述施工設計優(yōu)化，及時且有效地保證了右岸主體工程施工時利用左岸改線公路通行車輛，完成后恢復右岸原S216線公路車輛通行、進行左岸主體工程的施工。解決了右岸過壩交通洞通行車輛干擾的難題；左岸臨時道路與右岸永久S216線公路相結(jié)合，防護欄、防撞墩均可利用右岸永久道路的防護，從而降低了施工成本；利用汛期左岸修建的改線S216公路，通過回填解決了開挖出渣堆存問題，縮短了運距，減少了成本，加快了施工進度，為后期施工提供了保障。

2.3 碎礫石夾雜大孤石的高邊坡開挖技術

導流明渠布設區(qū)域的地貌為碎礫石夾雜大孤石的覆蓋層，坡面陡峭，開挖的頂部高程為2 256 m，底部高程為2 204 m，開挖斷面的高差為52 m，施工較為困難。

根據(jù)擬定的左岸S216線道路和導流明渠布置，結(jié)合取水口永久結(jié)構(gòu)，利用汛期將取水口基巖表層的覆蓋層剝落至S216改線路，清除松動塊體，按設計參數(shù)永久錨噴支護；將S216下部改線道路與導流明渠開挖坡比調(diào)整為1∶0.8～1∶1。開挖過程中，對所遇到的大孤石采用分序松動爆破[3](孤石埋深不外露，減小震動)，破碎錘分解，解爆后將塊石挖出換填為細顆粒土，撒水濕潤，挖機壓實并保證坡面平順和穩(wěn)定；將開挖分層高度控制為3 m，支護完成后進行下一臺階的開挖；支護坡面埋Φ50 mm@3 m×3 m排水孔，初噴5 cm厚C20混凝土，掛Φ6.5 mm@25 cm×25 cm鋼筋網(wǎng)片，再噴C20混凝土5 cm；對S216改線公路靠近外邊坡路面2 m區(qū)域掛鋼筋網(wǎng)，澆筑厚20 cm的C15混凝土封閉，與邊坡支護形成整體，路面向內(nèi)側(cè)坡比為2%，靠山側(cè)修筑排水溝，必須保證開挖基礎穩(wěn)定。

按照上述工藝在汛前完成了導流明渠水上施工部分，采用地下埋深分序松動爆破和破碎錘處理開挖，坡面灑水保濕，挖機拍實以解決碎礫石施工過程中的不穩(wěn)定問題；采用掛網(wǎng)噴混凝土的方式保證永久坡面的穩(wěn)定；分層高度為3 m，施工時不需搭設腳手架以節(jié)省時間，保證了支護的及時性；及時總結(jié)并形成施工工藝，縮短了工期，為渠身施工贏得了時間。

2.4 有的放矢，提高縱向圍堰的穩(wěn)定及抗?jié)B性

導流明渠布置范圍內(nèi)其河床覆蓋層厚度為20～30 m，自下而上分為四層：①層為冰水堆積(fglQ3)砂土卵(碎)礫石層；② 層為沖積堆積(alQ41)漂卵石層；③層為沖洪積堆積(al+plQ4)含漂(塊)碎(卵)礫石土層；④層為沖積堆積(al Q42)含漂砂卵(碎)礫石層。閘址區(qū)河床覆蓋層較深，各層均以粗顆粒為主。①層的滲透系數(shù)k= 5.5×10-2～1.27×10-1cm/s，具強透水性。②層的滲透系數(shù)k=4.2×10-2～1.86×10-1cm/s，透水性處于強～極強之間。閘基持力層第③層的滲透系數(shù)k=1.75×10-4～2.2×10-2cm/s。第④層結(jié)構(gòu)較松散，透水性處于中強～強之間。閘基無相對隔水層。右岸主體范圍基坑開挖較深，對二期縱向圍堰穩(wěn)定、抗?jié)B要求高。

為提高縱向圍堰的穩(wěn)定及抗?jié)B性，先施工懸掛式(深17 m，厚0.8 m)防滲墻[4]，深入基坑底部以下3 m，再進行基坑開挖；基坑上下游與河道順接，高差較小，挖除該區(qū)域縱向圍堰中的大孤石，采用細顆粒土換填心墻法[5]施工，分層碾壓、填筑以解決滲漏問題；上下游橫向圍堰填筑后開挖溝槽至河床底部2 m，將塊石清理干凈，鋪設雙層彩條布呈槽型，其內(nèi)填筑細顆粒砂礫土，挖機分層碾壓填筑，形成防滲心墻以減少滲漏；右岸基坑開挖至設計高程，上下游兩端下挖1.5 m形成集水坑，通過抽排措施降低了地下水位，保證了主體工程干地施工環(huán)境。

懸掛式防滲墻汛期施工節(jié)省了工期，提高了縱向圍堰的穩(wěn)定和抗?jié)B性；上下游連接段換填心墻施工節(jié)省了成本，滿足了淺層防滲要求；上下游橫向圍堰鋪設彩條布和砂礫石填筑，解決了反濾料短缺問題。

2.5 軟基薄層混凝土施工關鍵技術

導流明渠全段為覆蓋層，開挖成型后左側(cè)坡比為1∶1,右側(cè)坡比為1∶0.75。由于導流明渠底板局部出現(xiàn)軟基涌水，施工人員踩踏后形成了軟彈簧土，導致混凝土澆筑困難。

經(jīng)對導流明渠的設計水流進行計算分析后將導流明渠底板抬高了1 m，對軟基及彈簧土采用塊石換填(厚度為80 cm)，頂部鋪設厚20 cm的碎石；在澆筑倉號上下游設集水坑，用以降低地下水水位；對倉內(nèi)滲水點做反濾層，埋設軟式透水管將水引排至集水坑，在其上方鋪設碎石和防水布以保證混凝土干地施工；鑒于渠身兩側(cè)邊墻為土質(zhì)邊坡，將孤石部位設插筋、提前埋設鋼筋蛇形柱作為模板內(nèi)拉和內(nèi)承，底板混凝土預埋插筋，搭設簡易腳手架外撐模板，將澆筑混凝土塌落度控制在120～140 mm，升層澆筑速度控制在1 m/h，以防止?jié)仓^快導致漲模。

通過采用換填塊石、引排、鋪設級配碎石和防水布措施，解決了彈簧土處理問題；模板內(nèi)側(cè)利用鋼筋加工成蛇形柱埋設在混凝土中，外側(cè)搭設簡易排架用以保證模板加固穩(wěn)定體系，控制澆筑速度，保證了薄壁混凝土施工質(zhì)量；渠身采用薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，增加了導流明渠二期縱向圍堰的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和抗?jié)B性。

2.6 分析工期，優(yōu)化關鍵線路

首部樞紐二期導流的關鍵線路為：導流明渠上部開挖支護→渠身開挖澆筑混凝土→二期縱向圍堰防滲處理→上下游圍堰填筑導流→右岸省道改線左岸→右岸施工。由于客觀原因工程施工已錯過一枯，工期需縮短5個月時間?；趯Χ喾N因素的考慮，最終決定根據(jù)木里河水文氣象條件并優(yōu)化關鍵施工線路，利用5個月的汛期，將左岸導流明渠水位線以上部分進行開挖支護、將右岸省道S216改線到左岸、導流明渠二期縱向圍堰懸掛式防滲墻全部施工完成；施工防滲墻段的導流渠身從中間向兩端開挖完成；右岸水上部分開挖完成；二枯利用1個月的時間完成導流明渠混凝土澆筑、混凝土等強和上下游圍堰的填筑。

通過對上述工期優(yōu)化進行分析得知：左岸二期導流按原計劃完成，右岸工程開挖提前1個月完成，為右岸汛前施工節(jié)省了1個月的時間，優(yōu)化效果顯著。

3 結(jié) 語

木里河固增水電站的建設，充分體現(xiàn)了EPC總承包模式具有的特點，設計與施工緊密結(jié)合，能夠共同及時討論并解決施工現(xiàn)場存在的問題，縮短了問題處理的流程和時間，為現(xiàn)場實施保證了技術優(yōu)先，所取得的經(jīng)驗可為后續(xù)類似工程借鑒。