淺議直崗拉卡水電站土石壩水下拋填施工

王為華，任世德

（青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開(kāi)發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

淺議直崗拉卡水電站土石壩水下拋填施工

王為華，任世德

（青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開(kāi)發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：直崗拉卡電站土石壩是在黃河截流后，不做下游圍堰，不進(jìn)行壩基清理，直接在原河床填筑，并將截留戧體作為土石壩一部分，直接采用水下礫石拋填。這樣可節(jié)省大量工程投資，縮短工程建設(shè)期，提高工程效率。

關(guān)鍵詞：截流戧體；土石壩；水下拋填；卵礫石；碾壓

1概況

1.1電站概況

直崗拉卡水電站工程位于黃河干流上游的青海省尖扎縣與化隆縣交界處，距上游李家峽水電站壩址7.5km，距青海省西寧市公路里程109km。電站工程是黃河上游龍羊峽—?jiǎng)⒓覎{河段規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案中，在幾個(gè)大型電站之間的川地河段上擬建的7個(gè)中型電站的第3個(gè)電站。

樞紐工程由土石壩、泄洪閘、廠房和開(kāi)關(guān)站等主要建筑物組成，壩頂全長(zhǎng)465m，呈一字型攔河布置。電站設(shè)計(jì)總庫(kù)容1540萬(wàn)m3，正常蓄水位2050.0m，總裝機(jī)容量為190MW，設(shè)計(jì)水頭12.5m，為低水頭徑流式電站。

根據(jù)壩址控制流域面積、庫(kù)容、裝機(jī)容量等，按照《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（山區(qū)、丘陵區(qū)部分）SDJ12-78及補(bǔ)充規(guī)定，確定本工程為三等工程。樞紐主要建筑物如土石壩、廠房、泄洪閘及其他永久性擋水建筑物為3級(jí)建筑物，次要建筑物如引水渠、尾水渠及護(hù)坡為4級(jí)建筑物。直崗拉卡電站地震基本烈度為Ⅶ度。

1.2土石壩簡(jiǎn)介

土石壩工程布置于左側(cè)的主河床，土石壩緊靠泄洪閘布置在主河床上，通過(guò)左岸L型砼擋墻與左岸岸坡相連。土石壩長(zhǎng)208.29m，采用上戧堤截流。戧堤為壩體的一部分，頂高2041.0m，頂寬12m，截流后，上游進(jìn)行粘土鋪蓋，堤頂加寬至18m，以作為2041m以下砼防滲墻施工用。戧堤以上接粘土斜墻土石壩，壩殼采用含泥砂礫石料填筑，上游壩坡1：2.5，下游壩坡1∶2.0，均采用砼預(yù)制塊護(hù)坡。為施工交通方便，下游設(shè)斜馬道，與左岸公路相接。壩頂高程2052m，壩頂寬10m，壩體最大填筑高度為19m。土石壩下部為水中拋填，厚度約為3～3.5m。

1.3地層巖性

左岸土石壩座落于主河床，基礎(chǔ)為砂礫石，厚4～8m，其下為巖石。河床地形有起伏，靠左側(cè)有一凸出地帶，高程2034.5m，靠右側(cè)平緩，起伏小，河床底部高程為2033.4m。

2水下拋填施工

2.1黃河截流

直崗拉卡水電站工程于2004年11月26日通過(guò)工程截流驗(yàn)收委員會(huì)對(duì)工程進(jìn)行截流驗(yàn)收，一致認(rèn)為工程已具備截流條件，并于2004年11月28日正式向主河床戧體進(jìn)占，三孔泄洪閘開(kāi)始過(guò)水。截流工作從黃河兩岸同時(shí)進(jìn)占，穩(wěn)步向黃河龍口推進(jìn)。截止12月1日，黃河僅剩80m寬的戧堤龍口，在工程部一聲合攏的指令下，多個(gè)巨大的砼四面體被推進(jìn)龍口，高強(qiáng)度砂礫石拋填迅速跟進(jìn)，于2004年12月1日下午戧堤勝利合攏，取得截流成功。隨后則一鼓作氣、日夜奮戰(zhàn)對(duì)戧體進(jìn)行閉氣和加高培厚，完成戧體設(shè)計(jì)體型。戧體頂部高程2041m，寬度24m。

2.2水下拋填施工

戧體達(dá)到設(shè)計(jì)體型后，準(zhǔn)備實(shí)施水下3m卵礫石拋填。12月5日開(kāi)始水下拋填卵礫石，填筑直徑為40～500mm卵礫石，碾壓12遍，碾壓高度根據(jù)當(dāng)時(shí)黃河來(lái)水情況定，高度為2036.0m。受黃河截流進(jìn)占影響，實(shí)測(cè)拋填深度約2.1m。受戧體截流沖刷影響，河床呈上游較淺、下游較深態(tài)勢(shì)，進(jìn)占采用由右向左施工。

料源來(lái)自右岸Ш號(hào)料場(chǎng)，距壩址約5km，料場(chǎng)內(nèi)均采用砼篩分卵礫石，儲(chǔ)量大，質(zhì)量較好。

施工現(xiàn)場(chǎng)由20t自卸汽車(chē)將卵礫石運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，220推土機(jī)推平鋪料，18t振動(dòng)碾灑水碾壓12遍。卵礫石高度填至2036m高程后，改為每層鋪料50cm，粒徑控制在40～300mm間，分層、分片碾壓，碾壓搭接寬度50～100cm，控制干容重為2.10g/cm3。要求小于40mm以下石子必須過(guò)篩，嚴(yán)格控制300mm以上石子進(jìn)入壩體，碾壓過(guò)程中必須灑水，確保卵礫石碾壓密實(shí)。

2.3水下拋填施工質(zhì)量檢查

現(xiàn)場(chǎng)2036.0-2037.0層卵礫石實(shí)際取樣（表1）。

表1

經(jīng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)卵礫石碾壓干容重全部符合設(shè)計(jì)要求。

至此，2037.0m高程卵礫石水下拋填全部完成。現(xiàn)場(chǎng)形成長(zhǎng)208m，寬約84m的寬闊施工面，為下步砼防滲墻施工打下了基礎(chǔ)，為電站5月31日首臺(tái)機(jī)組發(fā)電創(chuàng)造了條件

3水下拋填優(yōu)缺點(diǎn)分析

直崗拉卡電站土石壩在黃河截流后，不做下游圍堰，不進(jìn)行壩基清理，電站采用水下3m直接拋填，直接在原河床填筑，并將截留戧體作為土石壩的一部分，該設(shè)計(jì)方案較為少見(jiàn)，設(shè)計(jì)較為新穎，綜合分析，其利弊均衡，綜合利用水平高。

3.1節(jié)約工程投資

采用水下直接拋填，較正常壩體施工省去下游圍堰、壩基清理、基坑排水、壩料重新回填、進(jìn)出施工公路及渣場(chǎng)等主要工程環(huán)節(jié)，可直接節(jié)約工程投資約千萬(wàn)元以上。

3.2縮短施工工期

采用水下直接拋填有利于縮短施工工期。因較正常壩體施工省去多處重要施工環(huán)節(jié)，故施工現(xiàn)場(chǎng)更為簡(jiǎn)單高效，可以直接縮短施工期。與常規(guī)土石壩施工相比，該施工方案可縮短工期5個(gè)月以上，使電站機(jī)組提前半年發(fā)電，創(chuàng)造直接效益非?？捎^。

實(shí)際施工為：從電站2004年11月28日黃河截留開(kāi)始，至土石壩施工完成，至電站2005年5月31日第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電僅用6個(gè)月時(shí)間，施工建設(shè)速度驚人。

3.3綜合效率高

采用水下直接拋填，仍含有多種考慮，水下拋填完成，省去多個(gè)常規(guī)施工環(huán)節(jié)，可減少各施工面相互干擾，大大提高施工效率，并可以為后續(xù)工程提供大量的施工場(chǎng)地（如：土石壩防滲墻施工及后期壩體填筑等），甚至可以利用拋填堆石體增加截留戧體的穩(wěn)定性，保證截留戧體的臨時(shí)度汛。

3.4有利于壩后的排水

因水下直接拋填均采用40～300mm礫石拋填，雖經(jīng)過(guò)重型設(shè)備碾壓，但仍具有良好的透水性，與土石壩煙囪式排水體結(jié)合，能很好的降低浸潤(rùn)線，增加大壩的穩(wěn)定性。

3.5存在潛在缺點(diǎn)

由于采用3m水下直接拋填，拋填料不具備碾壓條件，疑存拋填料不密實(shí)，存在土石壩沉陷變形較大問(wèn)題，或?qū)?dǎo)致土石壩粘土斜墻的開(kāi)裂，影響大壩整體防滲效果。

考慮到上述原因，雖說(shuō)粘土能適應(yīng)一定的變形，但唯恐壩體變形過(guò)大，設(shè)計(jì)院最后在上游壩面增設(shè)一道土工膜進(jìn)行防滲，土工膜與粘土斜墻組成兩道土石壩防滲體系，共同完成壩體防滲。

4結(jié)語(yǔ)

直崗拉卡水電站自2005年5月31日首臺(tái)機(jī)組發(fā)電以來(lái)，經(jīng)歷近9年的連續(xù)運(yùn)行，期間經(jīng)歷2012年最大洪水考驗(yàn)（流量為3100m3/s），土石壩均運(yùn)行穩(wěn)定。

引用國(guó)家能源局大壩安全監(jiān)察中心2013年12月《直崗拉卡水電站大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及資料分析》數(shù)據(jù)說(shuō)明：

表2土石壩上、下游位移特征值統(tǒng)計(jì)表　　單位：mm

土石壩上、下游方向變形的量值在-5.0mm～20.0mm之間變動(dòng)，以向下游變形為主?？傮w看來(lái)，土石壩壩體本身位移較小，上、下游變形整體較穩(wěn)定；在左、右岸，TP11～TP12有向右岸的趨勢(shì)性變形，近兩年趨勢(shì)性變形較小。

表3土石壩壩頂垂直位移特征值統(tǒng)計(jì)表 單位：mm

到2013年7月底，土石壩壩頂垂直位移值在21.00～28.00mm之間，土石壩下游0+40斷面的垂直位移值在15.00～16.00mm之間，壩頂垂直位移大于下游壩坡。土石壩各測(cè)點(diǎn)垂直位移隨時(shí)間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，初期位移增長(zhǎng)較快，增長(zhǎng)速率隨時(shí)間逐步減小，近兩年的趨勢(shì)性位移已經(jīng)很小，基本趨于穩(wěn)定。

經(jīng)過(guò)9年的實(shí)際運(yùn)行，土石壩壩型完整，外觀無(wú)變形。土石壩實(shí)測(cè)最大沉降27.91mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值27cm最大沉降值，證明水下3m直接拋填卵礫石設(shè)計(jì)是成功的，拋填施工是成功的，整個(gè)土石壩施工質(zhì)量是有保證。

參開(kāi)文獻(xiàn)：

[1]湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.黃河直崗拉卡水電站工程設(shè)計(jì)報(bào)告[R]，2005.

[2]國(guó)家能源局大壩安全監(jiān)察中心.直崗拉卡水電站大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及資料分析[R]，2013.

[3]原電力工業(yè)部西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黃河直崗拉卡水電站工程可行性研究報(bào)告[R].

中圖分類號(hào)：TV233

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）12-0066-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.024

收稿日期：2014-07-31

作者簡(jiǎn)介：王為華（1968-），男，工程師，從事水工建筑工作。