大石門水電站工程關(guān)鍵技術(shù)措施

陳志杰，戴 聰

（四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定 626001）

1 工程概況

大石門水電站位于內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗境內(nèi)，工程位于西拉沐倫河干流上游。工程開發(fā)任務(wù)以供水為主、兼顧發(fā)電、旅游等綜合效益，是蒙東地區(qū)煤炭資源轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈的重要支撐性項(xiàng)目。水庫建成后近期為當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展提供3 000萬m3水量，遠(yuǎn)期提供6 000萬m3水量。工程主要由瀝青混凝土心墻堆石壩、豎井式溢洪道、壩后引水式廠房等建筑物組成。其中瀝青混凝土心墻堆石壩最大壩高60.28 m，壩頂長203 m，壩頂寬6 m，壩底寬185.75 m，上、下游壩坡坡比分別為1∶1.6、1∶1.75。

2 工程建設(shè)存在的問題

大石門水電站供水對(duì)象均為投資巨大、經(jīng)濟(jì)效益顯著的煤化工和大型火電項(xiàng)目，因此按期供水是水庫工程建設(shè)必須實(shí)現(xiàn)的首要任務(wù)。在施工過程中，工程工期緊與有效施工時(shí)間短的矛盾、前期勘探工作深度不夠?qū)е略O(shè)計(jì)方案變化頻繁，這兩個(gè)方面問題嚴(yán)重制約工程建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1）由于工程位于嚴(yán)寒和風(fēng)能資源豐富地區(qū)，每年10月15日至次年4月15日，一般情況下平均氣溫在0℃以下且降雪頻繁，最低溫度達(dá)到-30℃以下；年平均風(fēng)速為3.7 m/s，多年平均最大風(fēng)速19.3 m/s，汛期平均最大風(fēng)速為15.1 m/s。工程的施工關(guān)鍵線路為瀝青混凝土心墻堆石壩，大壩的施工關(guān)鍵線路為瀝青混凝土心墻，根據(jù)DL/T5363-2006《水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范》規(guī)定，水工碾壓式瀝青混凝土防滲墻正常施工的氣象條件為：非降雨雪時(shí)段、施工時(shí)風(fēng)力小于4級(jí)、瀝青混凝土防滲心墻施工時(shí)氣溫在0℃以上。因此工程所處地區(qū)的特殊氣侯條件決定了大壩年有效施工期不足半年。同時(shí)由于水庫蓄水至供水水位需7個(gè)月，而工程供水對(duì)象要求在工程開工后2年后具備供水條件，所以工程從開工至蓄水工期為17個(gè)月，扣除冬季停工期6個(gè)月，實(shí)際工期僅11個(gè)月。因此，工程建設(shè)工期緊與有效施工時(shí)間短的矛盾非常突出。

2）工程實(shí)施過程中地質(zhì)條件與原勘探成果差別較大，實(shí)際地形與測量成果差別也很大，導(dǎo)致大壩、廠房等主體項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案均進(jìn)行了調(diào)整。這些設(shè)計(jì)方案的變化如不及時(shí)確定，考慮到冬季停工期將會(huì)使工期拖延一年。

3 對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問題采取的措施

1）大壩壩軸線調(diào)整及兩岸壩坡坡比優(yōu)化。工程進(jìn)場初期對(duì)地形進(jìn)行復(fù)測時(shí)，發(fā)現(xiàn)大壩軸線正處于沖溝內(nèi)，對(duì)該沖溝實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行補(bǔ)充勘探后，發(fā)現(xiàn)該部位地質(zhì)條件與原地質(zhì)勘探成果有較大出入，大壩基礎(chǔ)防滲處理深度將大大增加，同時(shí)防滲帷幕岸坡延伸段也需延長，壩肩開挖量也將增加。而將大壩壩軸線右端點(diǎn)向下游平移30 m后整體地質(zhì)條件優(yōu)于原壩軸線，且不影響工程總體布置，在經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核后，及時(shí)對(duì)大壩軸線進(jìn)行了調(diào)整，避免了后續(xù)施工過程中工程量、施工難度加大和相應(yīng)的工期延長，同時(shí)壩軸線優(yōu)化調(diào)整后長度由203 m縮短為187 m，減少了大壩工程量，也縮短了大壩施工工期。

根據(jù)實(shí)際地形、地質(zhì)情況，壩區(qū)兩岸岸坡上部均為上更新統(tǒng)冰水堆積物，主要為灰白色細(xì)砂夾薄層粘土、壤土灰白色中細(xì)砂、含礫中細(xì)砂，局部夾砂卵（礫）石，厚度大于100 m。如按設(shè)計(jì)坡比進(jìn)行壩坡開挖，需對(duì)該區(qū)域內(nèi)堆積物進(jìn)行處理，處理后穩(wěn)定坡比必須緩于1∶1.75，處理工程量巨大且后期生態(tài)修復(fù)難度大。針對(duì)以上實(shí)際情況下，對(duì)瀝青混凝土心墻基座混凝土坡度和大壩岸坡坡度進(jìn)行了優(yōu)化，經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核，按照基座混凝土坡比不陡于1∶0.5、相鄰基座間突變不超過20度、大壩岸坡坡度不陡于1∶0.5進(jìn)行控制。以上措施大大減少了開挖對(duì)工期影響，由于工程量和施工難度減少，利用冰凍期完成了基座開挖，為大壩施工贏得了寶貴時(shí)間。

大壩壩軸線調(diào)整及兩岸壩坡坡比優(yōu)化后，大壩填筑量由原設(shè)計(jì)的60余萬m3減少至41萬m3，大壩心墻瀝青混凝土減少4 000 m3，避免了大規(guī)模邊坡開挖和后期生態(tài)修復(fù)工作。既縮短了工程工期，緩解了工程工期緊與有效施工時(shí)間短的矛盾，也降低了工程造價(jià)。

2）大壩堆石料料場優(yōu)化調(diào)整。大石門水電站大壩壩殼料料場處于庫區(qū)、大壩上游3.5 km處，大壩下游未考慮料場。按照工程整體規(guī)劃方案，大壩施工至死水位高程、泄洪系統(tǒng)具備泄洪條件，工程即具備下閘蓄水條件。由于料場處于庫區(qū)，如按規(guī)劃方案實(shí)施，蓄水前需對(duì)未填筑壩體堆石料轉(zhuǎn)運(yùn)至大壩下游堆存，存在轉(zhuǎn)運(yùn)量大、增加征地面積等問題。經(jīng)過對(duì)蓄水方案和投資變化等方面綜合比較，在大壩下游進(jìn)行了補(bǔ)充勘探工作，在大壩下游約1 km處新選料場一處，新料場料源質(zhì)量及儲(chǔ)量均滿足要求。在大壩施工高峰期，由于大壩堆石料運(yùn)距縮短，較好的彌補(bǔ)了施工單位資源投入不足問題，滿足了大壩填筑高峰期強(qiáng)度要求，為水庫按期蓄水奠定了良好基礎(chǔ)。

3）大壩圍堰防滲方案優(yōu)化調(diào)整。大石門水電站所處西拉沐倫河，每年有春汛和夏汛兩個(gè)汛期，其中春汛發(fā)生在每年三月且流量較大，而夏汛發(fā)生頻率較小且汛期流量相對(duì)較小。大石門水電站主體工程施工第一年春汛后截流，結(jié)合汛期特點(diǎn)，確定了上游圍堰重點(diǎn)部位提前進(jìn)行高噴防滲處理、上游圍堰水頭較低部位和下游圍堰采用粉細(xì)砂結(jié)合粘土進(jìn)行防滲處理，基坑加強(qiáng)抽排的綜合方案。該方案的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了工程當(dāng)月截流、當(dāng)月完成基坑開挖，在夏汛來臨前完成了上游圍堰高程以下的基座混凝土澆筑和大壩基礎(chǔ)防滲施工的進(jìn)度目標(biāo)，較原圍堰防滲方案工期縮短了1個(gè)月。

4）冬季瀝青混凝土心墻施工實(shí)踐。通過在氣溫為-10℃以上、2級(jí)風(fēng)以下、無降雪條件下的施工試驗(yàn)，得出了在該條件下通過采取調(diào)整瀝青混凝土配合比、調(diào)整瀝青混凝土心墻初碾及終碾溫度、碾壓完成后加強(qiáng)保溫防止溫降過快、加強(qiáng)結(jié)合面溫度控制及質(zhì)量檢測等措施，能夠保證瀝青混凝土心墻施工質(zhì)量的結(jié)論。在主體工程施工第一年，利用10月15日至11月底期間，室外溫度在-10℃以上、2級(jí)風(fēng)以下、無降雪時(shí)間段進(jìn)行了瀝青混凝土施工和大壩填筑施工，共完成了心墻瀝青混凝土25層（6.2 m）。該措施的實(shí)施雖然增加了工程費(fèi)用，但大大緩解了工期矛盾。

5）瀝青混凝土心墻設(shè)計(jì)優(yōu)化。經(jīng)過理論計(jì)算，大石門水電站瀝青混凝土心墻厚度為40 cm，即可滿足防滲要求和自身穩(wěn)定要求，考慮施工技術(shù)水平和留有一定的安全裕度，瀝青混凝土心墻設(shè)計(jì)厚度均為60 cm。在大壩施工到頂部20 m時(shí)，考慮到瀝青混凝土心墻施工工藝和質(zhì)量控制措施，已被主要施工人員熟練掌握，同時(shí)考慮到此高程后每層壩殼填筑量大大減少，為了加快進(jìn)度，大壩頂部20 m瀝青混凝土心墻厚度由60 cm優(yōu)化為40 cm，每層瀝青混凝土攤鋪量減少后也有效的加快了大壩施工進(jìn)度。

4 結(jié)語

目前大石門水電站已正常運(yùn)行2年，從監(jiān)測資料分析各項(xiàng)指標(biāo)，均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，工程整體運(yùn)行正常。實(shí)踐證明，以上5條措施的實(shí)行，既保證了工程順利進(jìn)行，也節(jié)約了工程投資。在工期上，大壩有效施工時(shí)間為10個(gè)月，施工高峰期大壩月升程達(dá)10 m，實(shí)現(xiàn)了按期蓄水、供水目標(biāo)，圓滿完成了工程建設(shè)任務(wù)。