高橋?yàn)诚鹉z壩工程的施工難點(diǎn)與特點(diǎn)

羅造時(shí)

高橋?yàn)诚鹉z壩工程的施工難點(diǎn)與特點(diǎn)

羅造時(shí)

一、工程概況

霍山縣地處安徽省江淮西部，大別山北麓，其行政區(qū)劃隸屬于六安市。高橋?yàn)诚鹉z壩工程位于霍山縣城北側(cè)、淮河支流東淠河干流上佛子嶺水庫(kù)壩下約19km處，是以攔蓄環(huán)境水、改善水生態(tài)環(huán)境為主，結(jié)合發(fā)電及旅游等的綜合利用工程。橡膠壩工程設(shè)計(jì)蓄水位為65.6m，攔蓄水量2000萬(wàn)m3，形成水面面積340萬(wàn)m2。壩址處設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇，洪峰流量為4730m3/s；工程區(qū)動(dòng)峰值加速度為0.1g，地震基本烈度為Ⅶ度，工程按7度設(shè)防。

二、總體布置

橡膠壩工程主要建筑物由橡膠壩、調(diào)節(jié)閘、水電站及城關(guān)圩自排涵等組成。橡膠壩壩型為充水型橡膠壩，共布置8跨，每跨長(zhǎng)67.5m，壩袋全長(zhǎng)540.0m，橡膠壩總長(zhǎng)548.0m。充排水泵房布置在左堤與橡膠壩之間，平面尺寸為16.00m×16.00m（順?biāo)飨蜷L(zhǎng)×垂水流向?qū)挘?，控?個(gè)壩袋。調(diào)節(jié)閘布置在橡膠壩與水電站之間，共3孔，單孔凈寬4.80m，設(shè)計(jì)流量130m3/s，閘室垂直水流向?qū)?8.60m，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)96.50m。水電站緊臨調(diào)節(jié)閘右側(cè)，布置在右岸主槽內(nèi)，設(shè)計(jì)引用流量130m3/s，總裝機(jī)5700 kW，站內(nèi)設(shè)3臺(tái)GDJ810-WZ-290型軸伸貫流式機(jī)組，站身平面尺寸33.25m×34.00m（順?biāo)飨蜷L(zhǎng)×垂水流向?qū)挘?，水電站順?biāo)飨蚩傞L(zhǎng)96.50m。新建城關(guān)圩自排涵，設(shè)計(jì)自排流量9.73m3/s，采用倒虹吸穿越新天河，其后接鋼筋混凝土箱涵通至橡膠壩下游入東淠河，入河側(cè)設(shè)防洪閘；倒虹吸與箱涵均采用單孔布置，總長(zhǎng)2380m。

三、工程施工難點(diǎn)與特點(diǎn)

1.工程位于東淠河干流上，施工導(dǎo)流問(wèn)題突出

高橋?yàn)诚鹉z壩工程位于東淠河干流上，其非汛期壩址上游來(lái)水主要由佛子嶺水庫(kù)發(fā)電尾水及區(qū)間降雨匯水組成，工程能夠成功實(shí)施的關(guān)鍵主要是合理安排施工導(dǎo)流方案，并確保工程在汛前滿足防洪度汛要求。根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚刭|(zhì)條件、水文條件并結(jié)合建筑物施工特點(diǎn)和施工進(jìn)度安排，工程安排在兩個(gè)非汛期內(nèi)完成。第一個(gè)非汛期主要施工橡膠壩和調(diào)節(jié)閘，分三期實(shí)施，安排如下：一期施工安排在第一年10~12月下旬，主要施工橡膠壩地下連續(xù)墻工程和導(dǎo)流明渠的開(kāi)挖，利用右岸深槽導(dǎo)流；二期施工安排在第一年12月下旬~第二年3月底，填筑一期左、右側(cè)圍堰，施工右側(cè)調(diào)節(jié)閘、水電站和3孔橡膠壩、左側(cè)3孔橡膠壩，利用開(kāi)挖的明渠導(dǎo)流；三期施工安排第二年4~5月底，填筑二期圍堰，施工中間2孔橡膠壩；并加高一期左側(cè)圍堰，作為中間兩孔橡膠壩施工的進(jìn)場(chǎng)通道，利用完建的右側(cè)橡膠壩和調(diào)節(jié)閘導(dǎo)流；水電站跨汛期施工，汛期允許圍堰過(guò)水。第二個(gè)非汛期施工自排涵和未完工的水電站。

橡膠壩工程于2012年10月上旬正式開(kāi)工建設(shè)，2013年5月底完成橡膠壩及調(diào)節(jié)閘水下工程部分，2014年4月底完成自排涵及水電站工程，同年5月底首臺(tái)機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，至2014年7月中旬通過(guò)竣工驗(yàn)收，歷時(shí)22個(gè)月，期間經(jīng)過(guò)兩次較大的洪水考驗(yàn)，工程運(yùn)行安全。

2.工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地基處理問(wèn)題突出

工程壩基持力層主要為中粗砂夾礫石層，下臥層為礫砂夾卵石層，這兩層砂性土均已被人為擾動(dòng)，均勻度差，且有架空現(xiàn)象，雖然地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，但建壩后易產(chǎn)生不均勻沉降，需對(duì)壩址范圍內(nèi)的地基進(jìn)行加固處理。初步設(shè)計(jì)階段主要對(duì)振沖擠密樁方案與強(qiáng)夯處理方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后合理確定。這兩個(gè)方案技術(shù)上均可行，由于振沖擠密樁方案存在工程投資大、施工周期長(zhǎng)、施工強(qiáng)度高及施工臨時(shí)用電負(fù)荷大等缺點(diǎn)，最終選擇采用強(qiáng)夯處理方案。強(qiáng)夯施工前，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試夯試驗(yàn)，試夯面積20m×20m。根據(jù)試驗(yàn)確定的強(qiáng)夯參數(shù)，按先點(diǎn)夯后滿夯的工藝組合進(jìn)行施工，點(diǎn)夯單擊夯擊能取3000kN·m，夯錘直徑2.52m，滿夯單擊夯擊能1000kN·m；點(diǎn)夯間距4.5m，正三角形布置，夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)不小于現(xiàn)場(chǎng)試夯的夯擊次數(shù)，最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；滿夯分兩遍完成，每遍兩擊，滿夯夯點(diǎn)搭接1/4錘徑，滿夯施工完成后，對(duì)施工作業(yè)面進(jìn)行機(jī)械碾壓，要求地基土的相對(duì)密度不低于0.7。強(qiáng)夯施工完畢后7～14d內(nèi)，做標(biāo)貫試驗(yàn)，平均標(biāo)貫擊數(shù)大于23，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.壩基為中細(xì)砂，防滲及防沖問(wèn)題突出

橡膠壩底板座落在中細(xì)砂夾礫石層上，在擋水水頭較高的情況下，壩基接觸滲流及滲透穩(wěn)定性均不滿足要求，壩基需采取防滲處理措施。由于橡膠壩坍壩期間水流可控性差，易造成水流集中下泄，對(duì)下游沖刷較嚴(yán)重，宜在消力池后布設(shè)防沖措施。為滿足工程防滲及防沖要求，在鋪蓋下設(shè)混凝土防滲墻，在海漫末端設(shè)鋼筋混凝土防沖墻。

防滲墻與防沖墻均采用液壓抓斗機(jī)械進(jìn)行施工，為防止槽壁坍塌和泥漿流失，采用泥漿護(hù)壁挖槽法。施工前，設(shè)置防滲墻中心線定位點(diǎn)，水準(zhǔn)基點(diǎn)和導(dǎo)墻沉陷觀測(cè)點(diǎn)，并修建導(dǎo)墻、施工平臺(tái)及其他施工輔助設(shè)施，施工準(zhǔn)備完成后即進(jìn)行挖孔成槽，造槽孔時(shí)遇到孤石，采用重鑿沖砸方法處理。成槽后將泥漿中及沉淀在槽底的鉆渣清理干凈，再利用吊裝設(shè)備下設(shè)鋼筋籠，鋼筋籠起吊過(guò)程中，下端不得在地上拖，下設(shè)過(guò)程中一定要保持鋼筋籠的整體垂直度，鋼筋籠下設(shè)完成后，即可進(jìn)行混凝土澆筑?；炷翝仓^(guò)程中要確保導(dǎo)管下口埋入混凝土的深度不小于2.0m，并嚴(yán)格控制導(dǎo)管提升速度。

4.調(diào)節(jié)閘、水電站基坑開(kāi)挖與回填

調(diào)節(jié)閘與水電站座落在巖基上，巖基頂面高程53.0m，而橡膠壩建基面高程為61.0m，基坑開(kāi)挖深度約8.0m。由于壩址區(qū)的工程地質(zhì)主要由粗砂夾礫石等組成，滲透系數(shù)1× 10-2cm/s，為強(qiáng)透水地基，非汛期場(chǎng)區(qū)地下水位高程一般在59.0～60.0m，水位差近6.5m。如何在深基坑、高水頭及強(qiáng)透水的地基條件下保證基坑干地施工，以及施工期間的開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定是施工能否成功的關(guān)鍵。初步設(shè)計(jì)階段主要選用高壓小角度擺噴成墻并局部采取深井降水配合的方案，施工初期由于連續(xù)降雨及佛子嶺水庫(kù)放水的影響，場(chǎng)區(qū)水位達(dá)到61.5m，若按原截滲方案實(shí)施，很難保證開(kāi)挖基坑安全，最后經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及建設(shè)單位等四方聯(lián)合協(xié)商后選用高壓旋噴樁成墻方案，并與已經(jīng)實(shí)施的上游防滲墻及下游防沖墻連接起來(lái)形成封閉，保證了工程的順利施工。高壓旋噴樁采用三管法施工，樁徑1.0m，樁距0.8m，平均樁長(zhǎng)10.0m。

電站主廠房建基面高程49.0m，基巖開(kāi)挖深度約4.0m，由于電站施工單位進(jìn)場(chǎng)較晚，調(diào)節(jié)閘及分流島底板均已實(shí)施完成，正在進(jìn)行閘墩及墻體澆筑，因此電站基坑無(wú)法采用淺孔爆破開(kāi)挖。為了減少電站巖基開(kāi)挖對(duì)調(diào)節(jié)閘的影響，施工單位先期采用了靜態(tài)爆破法，由于巖石完整性好、強(qiáng)度高且當(dāng)時(shí)正值12月份氣溫較低，因此，靜態(tài)爆破效果很差，開(kāi)挖效率極低。最終，施工單位采用從德國(guó)進(jìn)口巖石切割機(jī)進(jìn)行施工，巖石分層開(kāi)挖，每層0.5m，平面上分帶狀進(jìn)行，每條寬0.5m。根據(jù)施工圖紙要求開(kāi)挖，成形后直接作為站身一部分。

基坑回填主要為橡膠壩與分流島連接部位，兩建基面高差約8.0m。根據(jù)施工進(jìn)度安排，基坑回填于2月底開(kāi)始，至3月底完成該跨橡膠壩施工，為4月初封堵導(dǎo)流明渠施工中間兩跨橡膠壩創(chuàng)造條件。這就要求回填質(zhì)量必須得到保證，以免在后續(xù)工程運(yùn)行中出現(xiàn)較大沉降，從而危及工程安全。施工時(shí)，對(duì)底層砂填筑采用水力輸送，振搗器振搗密實(shí)，填筑高度約1.0m；后續(xù)施工采用裝載機(jī)運(yùn)灑過(guò)水的砂礫石，分層鋪筑，分層厚度0.4m，每鋪完一層，注水后采用反鏟壓實(shí)，填筑完成后，做標(biāo)貫試驗(yàn)，平均標(biāo)貫擊數(shù)大于26，滿足設(shè)計(jì)要求。該段橡膠壩施工完成后，基本沒(méi)有沉降。

四、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加快，人民對(duì)生活環(huán)境提出了宜居、濱水等更高的要求。因此，橡膠壩工程被越來(lái)越多的應(yīng)用到城鎮(zhèn)景觀工程以及河道攔蓄工程中，壩型也由原來(lái)型式比較單一的充水式橡膠壩發(fā)展為充氣式橡膠壩、氣盾閘及鋼壩閘等多種型式。目前，國(guó)內(nèi)也正在進(jìn)行多泥沙河流上橡膠壩壩袋的抗磨損以及高海拔地區(qū)橡膠壩壩袋的抗氧化研究，爭(zhēng)取為橡膠壩的發(fā)展提供更廣闊的空間。本文重點(diǎn)闡述了橡膠壩工程的施工特點(diǎn)，以期為其他類(lèi)似橡膠壩工程的施工提供借鑒■

（作者單位：霍山縣淠河河道管理局237200）