大頂子山航電樞紐工程二期上游粉細砂圍堰拆除施工

趙艷梅，陳 偉，趙寶仁，賈秀峰

（中國水利水電第一工程局，吉林 長春 130021）

1 工程概況

大頂子山航電樞紐工程二期截流圍堰包括上游圍堰、下游圍堰，主要圍護28孔泄洪閘。施工期洪水由左岸已建成的10孔泄洪閘泄流，根據(jù)招標文件要求，在二期基坑內各標段完成施工后進行上游圍堰的拆除。

上游圍堰型式為土石圍堰，梯形斷面，軸線長為774.91 m，堰頂高程為119.75 m。圍堰117.75 m高程以下采用高噴防滲墻防滲，高噴防滲墻在圍堰軸線下游側5 m處，高噴墻入巖0.5 m。

圍堰頂寬8 m，迎水面高程113.00 m以下為截流戧堤，其邊坡坡比為1∶1.5，高程113.00 m以上堰體坡比為1∶3.0；背水面堰體坡比為1∶3.0。圍堰上游堰體采用無紡布、編織袋土、塊石護坡。下游采用無紡布和編織袋土護坡。根據(jù)泄洪要求，圍堰拆除底高程為108.00 m，上游二期圍堰土方開挖總量約為293 400 m3。

2 施工難點分析

大頂子山航電樞紐工程二期上游圍堰拆除難點是：

1）圍堰拆除前期必需滿足擋水要求。前期拆除施工必需滿足樞紐通航和機組發(fā)電正常運行，受二期泄洪閘閘門安裝施工限制和整個樞紐安裝度汛要求，圍堰先期拆除施工還必須滿足攔水要求，在二期閘門完成安裝、調試后才能實現(xiàn)圍堰過水，進行靜水開挖。

2）上下游水位差大。在高水位狀態(tài)下，圍堰前期開挖必須克服上下游高水位差對圍堰穩(wěn)定產(chǎn)生的不利因素，加強圍堰穩(wěn)定計算，水下開挖量增大。高水位狀態(tài)下常規(guī)反鏟不能一次開挖到位，必須采用長臂反鏟，因此先采用常規(guī)反鏟對水上部分進行減高、減薄分區(qū)開挖施工。

3）圍堰堰體由粉細砂填筑而成?，F(xiàn)場條件只允許從端頭一側進行開挖，施工條件極其不利，由于粉細砂遇水液化流動性較強的特點，高水位狀態(tài)下施工容易產(chǎn)生工作面整體下滑和坍塌，導致施工設備無法靠前施工，施工難度加大，施工效率降低，工期延長。

3 二期圍堰的降高減薄施工

3.1 工程條件及要求

大頂子山航電樞紐工程二期上游圍堰拆除施工是在廠房發(fā)電機組正常運行，28孔泄洪閘完全竣工情況下開始的拆除施工，圍堰上游水位基本保持在115.00 m，下游水位保持在高程108.00 m左右。

為了保證度汛工期，施工單位于2008年5月10日開始對二期上游圍堰進行減高、減薄施工，通過穩(wěn)定計算將圍堰高程由原119.75 m減到高程116.00 m，下游側沿防滲墻按照1∶1.5坡比降高程降至高程108.00 m，將圍堰整體分成3個開挖區(qū)域。

根據(jù)2007年設計度汛報告計算得出：2008年8月17日前將圍堰開口寬度開到216.00 m，可以滿足度200年一遇洪水的要求。

3.2 穩(wěn)定計算

本計算過程采用“瑞典圓弧法”計算，計算參數(shù)采用松花江大頂子山土建B標段粉細砂參數(shù)，采用規(guī)范為《碾壓式土石壩設計規(guī)范》，計算工期為穩(wěn)定滲流期，計算目標為安全系數(shù)計算，安全系數(shù)計算目標為圓弧滑動法，不考慮地震。

計算條件如下：圓弧穩(wěn)定分析方法為瑞典條分法；土條重切向分力與滑動方向反向時當下滑力對待；穩(wěn)定計算目標為指定圓心范圍搜索最危險滑裂面；條分法的土條寬度為1.000 m。

根據(jù)“瑞典圓弧法”對二期上游圍堰拆除方案中“降低”、“減薄”施工后圍堰穩(wěn)定，安全系數(shù)為1.488。

3.3 機械設備選擇和施工方法

在圍堰破口方向布置長臂反鏟2臺，1.6 m31臺，長臂反鏟與常規(guī)反鏟交替作業(yè)施工，常規(guī)反鏟負責高程116.00～111.00 m開挖，長臂反鏟負責高程111.0～108.00 m開挖，確定開挖強度為2 443 m3/d。

4 二期圍堰過水后的水下開挖施工

4.1 降水原因及目的

在高水位狀態(tài)下，圍堰前期開挖必須克服上下游高水位差對圍堰穩(wěn)定產(chǎn)生的不利因素，加強圍堰穩(wěn)定計算，水下開挖量增大。

為了保證圍堰的穩(wěn)定，通過論證首先降低圍堰的內外水位差，利用反鏟對圍堰水上部分進行減高、減薄分區(qū)開挖施工；而后利用長臂反鏟進行圍堰水下部分開挖。此外，長臂反鏟的開挖工作效率較低，常規(guī)反鏟不能進行水下開挖，水位降低可以減少水下開挖量，加快開挖進度。

圍堰的內外水位差降低后，圍堰拆除的總體工期提前至9月10日，度汛工期提前10 d。

4.2 降水后的施工方法

圍堰拆除施工時，為充分利用原圍堰頂面已形成的施工臨時路，減少施工臨時道路的恢復及養(yǎng)護工程量。采用上、下游交替降低圍堰高度，循環(huán)作業(yè)的方式。充分利用施工臨時路，保證施工作業(yè)的連續(xù)性。降水后二期上游圍堰機械設備布置如圖1所示。

水位降至113.00 m高程時，先將上游圍堰整體原來的116.00m高程繼續(xù)減至114.00m高程。即降高長度范圍為30m，降高以后1.4m3反鏟從114.00m高程可開挖至110.00 m高程，110.00m高程至108.00m高程部位采用1臺長臂反鏟開挖、甩料至集料坑，1.4m3反鏟裝車運輸?shù)搅蠄觥?/p>

上游戧堤1.4 m3反鏟在高程113.50 m進行開挖，開挖至高程109.50 m，剩余部分利用一臺長臂反鏟甩料至集料坑，1.4 m3反鏟裝車運輸?shù)搅蠄觥?/p>