XX抽水蓄能電站壩身溢洪道工程施工技術(shù)

【摘要】XX抽水蓄能電站下水庫(kù)溢洪道是國(guó)內(nèi)第一座布置在面板堆石壩壩段中間和泄洪流量最大的壩身溢洪道。本文結(jié)合工程實(shí)際施工過程，從溢洪道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、主要項(xiàng)目施工方法及控制要點(diǎn)、工程監(jiān)測(cè)與過流試驗(yàn)等方面進(jìn)行了技術(shù)總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】壩身溢洪道；施工；XX抽水蓄能電站

1、概況

XX抽水蓄能電站下水庫(kù)壩身溢洪道位于河床部位的壩體上，作為國(guó)內(nèi)第一座布置在面板堆石壩壩段中間和泄洪流量最大的壩身溢洪道，且建造在日壩前水位變幅很大的抽水蓄能電站水庫(kù)壩身，在世界上也是首次。壩身溢洪道工程在我國(guó)的施工尚處起步階段，現(xiàn)就XX抽水蓄能電站壩身溢洪道的施工技術(shù)和控制要點(diǎn)分述如下。

2、工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

2.1基礎(chǔ)形式

堰首和泄槽段的基礎(chǔ)為壩體，由墊層料、過渡料和主堆石料組成，堰首和泄槽段通過鋼筋混凝土錨固筋、錨固板與大壩堆石體連成一體。

2.2基礎(chǔ)錨固筋及錨固板

堰首段基礎(chǔ)錨固筋：堰首底板基礎(chǔ)設(shè)垂直錨筋，伸入壩體500cm；泄槽段基礎(chǔ)錨固筋：泄槽段基礎(chǔ)錨筋采用現(xiàn)澆40×40cm錨筋端部梁，Φ28錨固筋上游折彎伸入端部梁，下游伸入泄槽底板；泄槽段基礎(chǔ)錨固板：泄槽段共設(shè)置4層鋼筋混凝土錨固板，嵌入壩體主堆石區(qū)。

2.3溢洪道基礎(chǔ)填筑

溢洪道泄槽段及堰首段基礎(chǔ)均位于壩體填筑區(qū)之上，分別填筑水平寬度為2m的墊層料和4m的過渡料，其余部位填筑主堆料。

2.4溢洪道混凝土結(jié)構(gòu)

（1）堰首段底板及邊墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。（2）堰首段交通橋梁設(shè)計(jì)荷載：汽-20設(shè)計(jì)，掛-100校核。（3）泄槽段底板在EL109.39m以上設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30混凝土，EL109.39m以下泄槽底板強(qiáng)度等級(jí)C35鋼纖維混凝土。（4）消能防沖段：挑流鼻坎表面50cm強(qiáng)度等級(jí)為C35鋼纖維混凝土，表面50cm以下混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25；護(hù)坦及其左右側(cè)墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。

3、主要項(xiàng)目施工方法及控制要點(diǎn)

3.1基礎(chǔ)開挖

由于溢洪道改建在面板堆石壩壩體上，對(duì)相應(yīng)部位的壩體填筑提出了更高的要求。為控制壩體在溢洪道建成以后的沉降變形值，實(shí)際開挖過程中將溢洪道中心線兩側(cè)各30m范圍內(nèi)的壩基覆蓋層和砂卵石層進(jìn)行了全部挖除處理?；A(chǔ)采用自上而下的梯段爆破，建基面保護(hù)層采用小孔徑、小藥量光面爆破施工?；A(chǔ)開挖過程中，首先加強(qiáng)了巖體預(yù)留保護(hù)層的監(jiān)測(cè)，盡量減小爆破振波對(duì)基礎(chǔ)巖體的不利影響。其次是對(duì)揭露的斷層影響帶，進(jìn)行了槽挖，并回填墊層反濾料碾壓密實(shí)，以確保基礎(chǔ)面填筑層的表面平整度，防止后期壩體不均勻沉降地產(chǎn)生。

3.2基礎(chǔ)填筑

壩身溢洪道基礎(chǔ)填筑是壩體填筑的有機(jī)組成部分，設(shè)計(jì)對(duì)該部位的填筑分區(qū)作了修改，將壩軸線下游的次堆區(qū)改為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆區(qū)進(jìn)行分區(qū)填筑。在基礎(chǔ)填筑施工前，為確保堆石料具有高密實(shí)度、低孔隙率、強(qiáng)透水性等特點(diǎn)，以及滿足壩身控制沉降變形的要求，根據(jù)XX工程料源特點(diǎn)進(jìn)行了多次開挖爆破和碾壓試驗(yàn)，最終確定的壩身溢洪道基礎(chǔ)填筑設(shè)計(jì)參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)。

為了減小填筑基礎(chǔ)的沉降量，基礎(chǔ)填筑料最大塊徑不宜大于填筑層厚的2/3，同時(shí)要嚴(yán)格控制填筑層厚，同一填筑層分段后的搭接部位應(yīng)預(yù)留足夠的搭接寬度（以1.5～2.0m為宜），從而提高填筑層的均質(zhì)性，利于平整碾壓，確保填筑施工質(zhì)量。而采用全斷面填筑施工，且在基礎(chǔ)填筑完成后預(yù)留6個(gè)月以上的沉降期，通過運(yùn)行后的監(jiān)測(cè)成果分析，對(duì)壩身溢洪道結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定也比較有利。

3.3基礎(chǔ)錨固筋及錨固板施工

由于同壩身基礎(chǔ)填筑同期施工，如何防止基礎(chǔ)錨固筋及錨固板在填筑施工中被破壞與確?；A(chǔ)層的填筑施工進(jìn)度是一對(duì)尖銳的矛盾，也是壩身溢洪道施工中最大的難點(diǎn)。其中，泄槽段基礎(chǔ)錨筋端部及錨固板采用現(xiàn)澆混凝土形式，確?；炷两Y(jié)構(gòu)安全尤為重要，試驗(yàn)表明：該部位在主堆料填筑時(shí)外包30～50cm墊層料保護(hù)，3d齡期的混凝土強(qiáng)度可確保25t振動(dòng)碾碾壓后結(jié)構(gòu)安全，表面不會(huì)出現(xiàn)裂縫破壞。但3d的齡期等待不可避免的影響基礎(chǔ)填筑進(jìn)度，這是在制定工期計(jì)劃中必須考慮的問題。同時(shí)，為提高壩身溢洪道基礎(chǔ)填筑施工質(zhì)量，減少溢洪道壩身與大壩壩體之間的不均勻沉降，溢洪道部位壩體與大壩其他部分同步施工，即采用全斷面填筑，這就要求在制定大壩施工進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，將壩身溢洪道的基礎(chǔ)填筑進(jìn)度計(jì)劃統(tǒng)一考慮進(jìn)來，要合理進(jìn)行工作面劃分，優(yōu)化施工資源配置，盡量安排在同一層高的填筑面（或規(guī)范允許的分層高度）進(jìn)行到壩身溢洪道錨固筋或錨固板部位時(shí)，已有3d的混凝土齡期強(qiáng)度時(shí)間，即全斷面施工能夠順利實(shí)現(xiàn)，從而最大限度的減少壩身溢洪道施工對(duì)大壩填筑施工的進(jìn)度影響。

3.4混凝土施工

在結(jié)構(gòu)混凝土施工前，應(yīng)對(duì)泄槽段基礎(chǔ)砂漿護(hù)面與墊層間進(jìn)行脫空檢查。若發(fā)現(xiàn)有脫空的部位，應(yīng)將面層砂漿清除后重新用M5砂漿修補(bǔ)平整，以減少結(jié)構(gòu)混凝土的附加沉降?；炷潦┕?yīng)安排在大壩面板混凝土澆筑完成后進(jìn)行，一是避免施工相互干擾，二是盡量延長(zhǎng)壩體沉降時(shí)間。施工順序宜為挑流消能段→泄槽底板段→泄槽側(cè)墻→堰首段。

4、工程監(jiān)測(cè)與過流試驗(yàn)

（1）工程監(jiān)測(cè)

下水庫(kù)大壩運(yùn)行三年時(shí)間，大壩壩體的最大沉降量為200mm，其余各項(xiàng)變形值均較小；壩身溢洪道和相應(yīng)大壩處變形情況基本一致，各項(xiàng)變形值均較小。

（2）過流試驗(yàn)

為檢驗(yàn)壩身溢洪道的可靠性、安全性，積累壩身泄洪運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，過流采用機(jī)組發(fā)電控制流量，關(guān)閉導(dǎo)流泄放洞，抬高下水庫(kù)水位的方案進(jìn)行。根據(jù)試驗(yàn)專業(yè)組監(jiān)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)檢查表明：溢洪道過流流態(tài)平順，水流摻氣充分，底板時(shí)均壓力小，脈動(dòng)壓力近似正態(tài)分布，側(cè)墻振動(dòng)較?。灰绾榈劳獠孔冃涡?，內(nèi)部?jī)x器觀測(cè)變化量小；過流前后對(duì)溢洪道進(jìn)行了全面檢查未發(fā)現(xiàn)變化。根據(jù)原型觀測(cè)結(jié)果和全面檢查結(jié)論如下：在整個(gè)過流試驗(yàn)過程中，堰上最大水頭0.79m，最大流量為30m3/s，溢洪道過流歷時(shí)6.5小時(shí)，大壩壩體及溢洪道均處在穩(wěn)定狀態(tài)，運(yùn)行正常。由于壩身過流試驗(yàn)受電站運(yùn)行期電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度需要的限制，實(shí)際過流水量較設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有較大差距，且過流時(shí)間不長(zhǎng)，試驗(yàn)反映的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化較小，大壩壩體及溢洪道均處在穩(wěn)定狀態(tài)，運(yùn)行正常。是否能夠滿足設(shè)計(jì)下泄流量，甚至校核下泄流量的要求，有待今后結(jié)合電站運(yùn)行需要做進(jìn)一步驗(yàn)證。

5、結(jié)語

XX抽水蓄能電站下水庫(kù)壩身溢洪道施工從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，充分考慮設(shè)計(jì)意圖和技術(shù)要求，吸取國(guó)內(nèi)外類似工程經(jīng)驗(yàn)，在施工過程中不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，解決了基礎(chǔ)開挖、填筑、錨固筋和錨固板施工以及混凝土施工中遇到的一系列問題，形成了一套能夠滿足設(shè)計(jì)要求的、較成熟、完善的施工工藝、方法，既保證了工程施工質(zhì)量，又保證了施工進(jìn)度，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，可為今后類似工程施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。

作者簡(jiǎn)介

許娜（1980- ），女，甘肅白銀人，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)咨詢工作。