石埡子水電站高水頭過(guò)水圍堰防沖設(shè)計(jì)與施工

陳業(yè)妮

【摘要】石婭子水電站過(guò)水圍堰是確?；诱Ｊ┕ぜ把春竽鼙M快恢復(fù)施工的關(guān)鍵。上下游圍堰堰頂高差11 m，基坑底到上游堰頂高差42 m，在同類(lèi)型工程中也是比較大的。因此，在參考了同類(lèi)型的東風(fēng)、索風(fēng)營(yíng)水電站等工程的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)后，選擇什么樣的防沖設(shè)計(jì)是圍堰的關(guān)鍵，本文重點(diǎn)闡述了護(hù)面設(shè)計(jì)理念及施工方案，供同類(lèi)工程參考。

【關(guān)鍵詞】高水頭過(guò)水圍堰；防沖設(shè)計(jì)；護(hù)面設(shè)計(jì)；施工

【Abstract】The water cofferdam at Shiyazi Hydropower Station is the key to ensure the normal construction of foundation pit and resume construction as soon as possible after flood season. The upper and lower cofferdam weir top height difference of 11 m， bottom pit to the upstream weir top height difference of 42 m， in the same type of project is relatively large. Therefore， the reference to the same type of Dongfeng， Suofengying hydropower station engineering experience， the choice of what kind of anti-reddish design is the cofferdam key， this article focuses on the design concept and construction program for the reference of similar projects .

【Key words】High head cofferdam；Anti-red design；Face design；Construction

1. 工程概述

（1）石婭子水電站位于貴州省東北部，烏江水系左岸一級(jí)支流——洪渡河中下游。電站樞紐由碾壓混凝土重力壩、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)組成。電站正常蓄水位為EL.544 m，相應(yīng)庫(kù)容3.215億m3，裝機(jī)容量為140 MW （2 x70 MW）；保證出力26.1 MW，年發(fā)電量4.782 x 108KW·h。電站發(fā)電死水位為EL.520m。

（2）碾壓混凝土重力壩最大壩高134.50 m，壩頂高程為EL.547.50 m，壩頂全長(zhǎng)217.86 m。在河床溢流壩段設(shè)3孔12m x 21.5m（寬x高）的溢流表孔，堰頂高程為EL.523.50 m。廠房布置在右岸山體內(nèi)，為地下廠房，采用單一洞室布置，從右向左依次布置主變室、安裝間、主機(jī)間和副廠房，總長(zhǎng)87.8m。

2. 圍堰設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.1設(shè)計(jì)依據(jù)。

（1）招標(biāo)文件；（2）投標(biāo)文件；（3）2007年汛前工作安排。

2.2圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

上、下游圍堰保護(hù)下的施工對(duì)象是大壩，為大（2）型水利工程，屬二等工程。

根據(jù)SDJ 338一89《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，相應(yīng)導(dǎo)流工程為IV級(jí)建筑物，應(yīng)按10～20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。從石婭子具體情況和招標(biāo)文件規(guī)定，圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）上游圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為枯期（11月6日一次年4月25日）5年一遇（P =20%）洪水，相應(yīng)洪峰流量570 m3/s。

（2）圍堰渡汛標(biāo)準(zhǔn)為全年10年一遇（P=10%）洪水，相應(yīng)洪峰流量5020 m3/s。

（3）壩體施工期臨時(shí)渡汛標(biāo)準(zhǔn)為全年10年一遇（P=10%）洪水，相應(yīng)洪峰流量5020 m3/s。

3. 基礎(chǔ)資料

3.1水文氣象條件。

氣象資料。

壩址以上流域多年平均降水量為1 201.0 mm，降水量主要集中在4～10月，占年降水的86.3%。

石婭子水電站壩址以上流域多年平均降水量年內(nèi)分配見(jiàn)1。石婭子水電站各氣象要素統(tǒng)計(jì)主要依據(jù)務(wù)川氣象站和壩址上游江濱水文站。

3.2地形地質(zhì)條件。

壩址位于大坪鎮(zhèn)兩河口（甘河）下游約1.9Km處。河段長(zhǎng)約0.4Km，河流流向基本以茅口組第三段（Plm3 ）頂、底界為界，上游段流向?yàn)镹21°E，壩線(xiàn)段流向?yàn)檎齆，至下游峽谷出口轉(zhuǎn)向N30°E流出壩址區(qū)。枯期河水位為EL.435 m，水深2～8m，河水面寬28～40m；汛期河水位EL.443 m，水位變幅約8m。壩址區(qū)為斜向河谷，巖層傾右岸偏上游，兩岸山脊基本與河流方向平行，河谷呈不對(duì)稱(chēng)的“V”形，壩線(xiàn)上游左岸約150m的吳家坪（P2 W）地層河段為傾向上游偏右岸的40～50°順向坡地形，下游為50～200 m高的陡壁；右岸由于巖層軟硬相間分布，形成兩層高約70～150m的陡壁，兩層陡壁之間形成寬30～60m的傾向上游的由吳家坪第一段組成的緩坡；峽谷出口地形呈喇叭狀敞開(kāi)，左岸為棲霞灰?guī)r順層陡坡，右岸為茅口灰?guī)r陡壁。壩址下游為志留系砂頁(yè)巖、泥巖分布，河谷開(kāi)闊，在左岸梅林村多形成寬緩斜坡及平臺(tái)。

4. 圍堰設(shè)計(jì)

4.1圍堰堰型比較及選擇。

圍堰基本堰型選擇土石圍堰和混凝土圍堰兩種堰型進(jìn)行比較，其它堰型不作考慮。

4.1.1土石圍堰。

土石圍堰堰型具有以下優(yōu)點(diǎn)：體型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堰體填筑料可就地取材，能夠充分利用攔河壩壩肩及隧洞開(kāi)挖的棄碴，不占用主體工程用料，后期易于拆除；對(duì)圍堰基礎(chǔ)要求不高，不用開(kāi)挖河床覆蓋層；施工時(shí)可使用大型機(jī)械設(shè)備，便于快速施工。該堰型的缺點(diǎn)為：圍堰堰體斷面尺寸大，抗沖能力較差，堰體采用透水性材料填筑，需要在堰基覆蓋層和堰體內(nèi)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的防滲體。endprint

4.1.2混凝土圍堰。

（1）混凝土圍堰堰型具有以下優(yōu)點(diǎn)：抗沖能力強(qiáng)，防滲性能好，不用專(zhuān)門(mén)設(shè)置防滲體，堰體斷面尺寸小。缺點(diǎn)為：混凝土單價(jià)高，圍堰投資大；對(duì)堰基要求較高，一般要求修建在基巖上，因此需要對(duì)河床覆蓋層進(jìn)行開(kāi)挖，施工時(shí)要在混凝土圍堰的上、下游面分別作一道土石子圍堰擋水并閉氣，才能進(jìn)行圍堰基礎(chǔ)開(kāi)挖和混凝土澆筑；與土石圍堰填筑施工相比，工期較長(zhǎng)。

（2）由于混凝土圍堰堰型與土石圍堰堰型相比，投資大，施工工期長(zhǎng)，難于完成招標(biāo)文件規(guī)定的截流后第一個(gè)枯水期的施工任務(wù)，將會(huì)占用大壩基坑施工工期，因此，上、下游圍堰基本堰型選擇土石圍堰。

（3）土石圍堰根據(jù)過(guò)水情況可分為不過(guò)水土石圍堰和過(guò)水土石圍堰。根據(jù)碾壓混凝土壩的特點(diǎn)，允許壩體過(guò)水，可以淹沒(méi)基坑；而山區(qū)河流的特點(diǎn)，兩岸河床狹窄，河流洪水水位漲落幅度較大，宜采用過(guò)水圍堰。且上游圍堰位置河床較淺，兩岸壩肩開(kāi)挖的混合料經(jīng)碾壓后為較好的填筑材料，這樣既能減少壩肩開(kāi)挖料的運(yùn)輸又能為圍堰提供近距離的填筑材料，經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較分析確定上游圍堰采用土石過(guò)水圍堰。下游圍堰由于距壩基平距僅100 m左右，為滿(mǎn)足基坑開(kāi)挖道路布置的需要，將下游圍堰采用混凝土圍堰。

4.2圍堰防滲措施比較及選擇。

4.2.1由于上游圍堰均選擇過(guò)水土石圍堰設(shè)計(jì)，因此需要在堰體及堰基設(shè)置防滲體，形成一道封閉的隔水墻體，使得大壩基坑能在干地施工。同時(shí)要求堰體滲流量不超過(guò)0.3 m3/s，使得基坑排水易于實(shí)施，基坑排水費(fèi)用不能過(guò)高；根據(jù)工程施工總進(jìn)度安排，截流后的第一個(gè)枯水期要完成壩基開(kāi)挖、壩體墊層混凝土澆筑，因此圍堰防滲體施工工期不能占用基坑開(kāi)挖時(shí)間；由于上、下游圍堰的重要性，因此要求防滲體具有一定的可靠性，以保證大壩基坑的連續(xù)施工；針對(duì)石婭子壩址區(qū)枯水期屬于陰雨季節(jié)，要求防滲體施工不受氣候的影響，施工方法簡(jiǎn)單，容易滿(mǎn)足施工質(zhì)量要求。

4.2.2根據(jù)工程的地形、地質(zhì)等實(shí)際情況，上、下游圍堰的防滲設(shè)計(jì)主要考慮以下四種方案：高噴防滲板墻、復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿、混凝土防滲墻（YKC）、黏土防滲墻。

4.2.2.1高噴防滲板墻方案。

（1）高噴防滲板墻實(shí)質(zhì)為高壓噴射灌漿（俗稱(chēng)“高噴”），是在造孔內(nèi)通過(guò)水、氣、水泥漿三重管，以一定角度或360°，在緩慢提升的同時(shí)不停地?cái)噭?dòng)石渣，使得水泥漿、黏土和石渣形成防滲凝結(jié)體，多個(gè)凝結(jié)體形成一道防滲板墻。

（2）高噴防滲板墻防滲性能、變形適應(yīng)性良好，根據(jù)已建工程所作的滲透試驗(yàn)，防滲板墻滲透系數(shù)K≤10-5 cm/s，當(dāng)滲透坡降達(dá)793～1200時(shí)，才發(fā)生正常滲透。水泥漿形成的凝結(jié)體，彈性模量一般為1 x103～1 x104 MPa，黏土水泥漿形成的凝結(jié)體，彈性模量一般為1 x 103MPa，強(qiáng)度一般能達(dá)到C8。由于防滲板墻是逐漸過(guò)渡與地基結(jié)合成連續(xù)體，其強(qiáng)度由內(nèi)向外逐漸變小，對(duì)適應(yīng)地基變形是有利的。從已施工完成的南盤(pán)江天生橋一級(jí)水電站上、下游圍堰、烏江東風(fēng)水電站下游圍堰以及江西拓林水電站擴(kuò)建工程南、北圍堰的情況來(lái)看，堰體滲水量均很小，一般使用1～2臺(tái)水泵（0.2 m3/s ）抽水就能滿(mǎn)足基坑排水要求。

（3）高噴技術(shù)初始階段僅用于粉細(xì)砂層和含粒徑小于20cm的砂礫石，以后隨技術(shù)水平提高、設(shè)備條件的改進(jìn)、工藝方法的不斷完善和創(chuàng)新，這項(xiàng)技術(shù)在含大粒徑礫石、漂石，甚至直徑1m以上孤石等復(fù)雜條件的地層中也能很好地應(yīng)用。經(jīng)若干工程實(shí)踐，如白浪河水庫(kù)壩下進(jìn)行高噴圍井和板墻試驗(yàn)，大冶水庫(kù)和喬店水庫(kù)采用高噴技術(shù)在壩基厚度lOm左右的砂卵石層中修建防滲板墻，天生橋一級(jí)下游圍堰在沖溝大塊石堆積層中進(jìn)行高噴板墻施工，效果良好。由于高噴防滲板墻具有防滲效果好，施工速度快，對(duì)地層適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此該技術(shù)在二十幾個(gè)省、市、地區(qū)的水工建筑物地基防滲、補(bǔ)強(qiáng)和加固工程中被廣泛使用。

4.2.2.2復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿。

復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿是利用雙液一水泥漿液和化學(xué)漿液分別從孔內(nèi)灌入加固處理的基礎(chǔ)中，使兩種漿液產(chǎn)生速凝化學(xué)作用，從而達(dá)到防滲目的。

該技術(shù)特點(diǎn)為：

（1）利用灌漿漿液在灌漿孔內(nèi)能逆向地下水方向擴(kuò)散的趨勢(shì)以及軟弱地基隨灌漿的不斷進(jìn)行而得以加強(qiáng)，同時(shí)能使灌漿壓力的不斷升高，從而加固地基。

（2）利用水泥漿液和化學(xué)控制液（水泥漿液外加速凝劑）的不同流體特性及凝膠時(shí)間的關(guān)系特性，使?jié){液形成塑性體，可較好地充填塊石間的縫隙成墻，而不致使水泥漿在水中流失。

該項(xiàng)技術(shù)在洪家渡水電站上、下游圍堰、索風(fēng)營(yíng)水電站上、下游圍堰中應(yīng)用效果良好，堰體滲水較小，上、下游圍堰分別布置1臺(tái)排水量小于0.1 m3/s 的小泵就能滿(mǎn)足基坑排水要求。

4.2.2.3混凝土防滲墻方案。

混凝土防滲墻（YKC）是利用沖擊鉆造孔分段拉槽，在槽內(nèi)澆筑混凝土或黏土混凝土形成混凝土樁，多個(gè)樁體形成一道剛性防滲墻?；炷练罎B墻強(qiáng)度超過(guò)C8，滲透系數(shù)K ≤10-7cm/s。其特點(diǎn)是防滲效果好，國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)很多。

4.2.2.4黏土防滲墻。

（1）黏土防滲墻，一種是用黏土斜墻鋪蓋：為滿(mǎn)足滲透系數(shù)及滲透坡降要求，黏土鋪蓋所需長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而上游圍堰受導(dǎo)流洞進(jìn)口位置的制約，鋪蓋長(zhǎng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，下游圍堰因是過(guò)水圍堰黏土鋪蓋要被水沖掉，也不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。另一種是用黏土心墻和截水槽，本工程上、下游圍堰覆蓋層厚度較厚且為強(qiáng)透水性，若要進(jìn)行水下河床覆蓋層開(kāi)挖，施工較困難，而且施工質(zhì)量難于保證。

（2）從以上4個(gè)方案分析比較，黏土防滲墻方案，由于圍堰位置地形、地質(zhì)及施工條件受到限制，施工質(zhì)量難于保證，因此不采用此種防滲型式。混凝土防滲墻雖然國(guó)內(nèi)成功經(jīng)驗(yàn)多，防滲效果好，但施工工期長(zhǎng)，造價(jià)高，不能滿(mǎn)足本工程的工期要求，因此不采用此種防滲型式。高噴防滲板墻方案和復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿方案相比，兩種防滲型式均具有防滲效果好、施工速度快、造價(jià)相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，而且施工技術(shù)成熟，已在國(guó)內(nèi)較多工程采用，成功經(jīng)驗(yàn)多的特點(diǎn)。endprint

（3）天生橋一級(jí)水電站兩岸坡度較緩，兩岸壩肩開(kāi)挖和道路修建開(kāi)挖的下河床的石碴較少，塊石粒徑不大，而且下覆有淤泥質(zhì)黏土，承載力較低，不宜施加外力攪動(dòng)，因此采用高噴防滲板墻防滲較為成功，而洪家渡水電站、索風(fēng)營(yíng)水電站兩岸坡度較陡，壩肩開(kāi)挖和道路修建開(kāi)挖的下河床的石碴較多，塊石粒徑大，原河床存在許多大孤石，不利于高噴防滲板墻作業(yè)，采用復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿帷幕后效果明顯。石婭子水電站壩址區(qū)和索風(fēng)營(yíng)水電站極為相似，兩岸坡度較陡，兩岸壩肩開(kāi)挖和道路修建開(kāi)挖的下河床的石碴較多，塊石粒徑大，原河床露出許多大孤石，因此，復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿帷幕的防滲方式適用于石婭子水電站圍堰。

（4）綜上所述決定在戧堤頂高程以下至基巖，圍堰采用復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿進(jìn)行防滲。圍堰頂高程至戧堤之間高度較小，采用黏土心墻結(jié)合土工布進(jìn)行防滲。黏土心墻和復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿采用現(xiàn)澆混凝土連接。而對(duì)于堰體下部的基巖地層采用灌漿的方法進(jìn)行處理。

4.3圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

根據(jù)導(dǎo)流洞半有壓流公式等有關(guān)資料，按照圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算分析，在Q20%（枯期）=570 m3/s時(shí)，上游水渠水位為EL.452.8 m，下游水位為EL.440.34 m。根據(jù)相差規(guī)范的規(guī)定，常規(guī)不超過(guò)8m，因此確定上游圍堰堰頂高程為EL.452.0 m，加lm高黏土麻袋自潰堰進(jìn)行汛期擋水，最終確定上游圍堰堰頂為EL.452.0 m，下游圍堰頂高程確定為EL.441.0 m，該圍堰相差達(dá)11 m，如何做好上游圍堰的防沖是上游圍堰安全的關(guān)鍵。導(dǎo)流洞半有壓泄流曲線(xiàn)見(jiàn)圖1，石埡子壩水位流量關(guān)系見(jiàn)表2。

4.3.1上游圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（1）考慮上下游圍堰高差過(guò)大，擬采取寬頂堰式溢流堰，上游圍堰主堰頂高程為EL.452.0 m ，寬20m ，自潰堰高為5m，圍堰在其背水坡EL.438 m高程處設(shè)置一馬道，馬道寬10 m?？紤]到壩肩開(kāi)挖料中的塊石較多，確定圍堰的上游面坡比為1：1.5；下游面考慮到圍堰過(guò)流消能及下基坑道路的布置，確定下游面的坡比為1：4.0，下游坡面采取澆筑楔型混凝土護(hù)面至EL.438 m高程后采用鋼筋籠護(hù)腳。

（2）上游圍堰最大斷面體形見(jiàn)圖2，下游圍堰典型斷面見(jiàn)圖3。

4.3.2下游圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

下游圍堰高度不大，距河床原始地面高程僅為9m，考慮到場(chǎng)地布置受導(dǎo)流洞出口及下基坑道路布置，確定下游圍堰采取混凝土堰體。

4.3.3復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿設(shè)計(jì)。

復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿設(shè)計(jì)及施工方法依據(jù)設(shè)計(jì)，并參考以往復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿在圍堰防滲施工中運(yùn)用的成功經(jīng)驗(yàn)，確定圍堰防滲灌漿的主要施工參數(shù)如下：

（1）灌漿排數(shù)：?jiǎn)闻趴坠酀{、根據(jù)實(shí)際情況局部加密；

（2）孔距：1.0m；

（3）灌漿次序：分Ⅱ序施工；

（4）灌漿壓力：根據(jù)孔口返漿情況進(jìn)行確定。

（5）灌漿方式：孔底循環(huán)、孔口封閉；

（6）孔深：深人基巖1.0m；

（7）孔徑：開(kāi)孔孔徑≥130 mm；終孔孔徑≥75 mm；

（8）灌漿段次：全孔一次性造孔，全孔一次性灌漿。

4.3.4復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

上游圍堰創(chuàng)堤高程分別為EL.441.0m創(chuàng)堤至堰頂。均采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲。

根據(jù)《土工織物設(shè)計(jì)與施工》所提供的理論公式以及國(guó)內(nèi)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程實(shí)際情況，通過(guò)分析土工膜在鋪設(shè)過(guò)程中受到填料擠壓以及圍堰完建后的堰體沉降、滲透壓力等因素的影響，從土力學(xué)、水力學(xué)等方面，對(duì)土工膜有效孔徑Dw、土工膜厚度tg、透水性Kv、透水性Kh、刺穿抗力、脹破強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，確定復(fù)合土工膜主膜厚度0.6mm，設(shè)計(jì)最大水頭11 m。鋪設(shè)時(shí)采用“Z”字形斜鋪至堰頂軸線(xiàn)，土工膜與灌漿孔的連接采用現(xiàn)澆C20混凝土，土工膜伸入現(xiàn)澆C20混凝土長(zhǎng)度不小于0.5m。土工膜與岸坡的連接采用現(xiàn)澆C20混凝土刺墻，土工膜伸人刺墻長(zhǎng)度不小于0.5m。

4.3.5圍堰護(hù)面設(shè)計(jì)。

根據(jù)當(dāng)時(shí)地質(zhì)資料結(jié)合后期基坑開(kāi)挖情況圍堰護(hù)面采取混凝土護(hù)面與大塊石護(hù)面相結(jié)合的方式進(jìn)行，從圍堰結(jié)構(gòu)上采取寬頂堰式溢流，該方式利用了堰厚EL.438 m平臺(tái)挑流，以形成面流水躍銜接，該平臺(tái)以下護(hù)面結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，采取鋼筋籠護(hù)腳即可，但是在后期基坑開(kāi)挖后覆蓋層比原地質(zhì)資料更厚，但是上部護(hù)面已經(jīng)完工，經(jīng)討論擬采取大塊石護(hù)面即可滿(mǎn)足條件。

4.3.5.1堰頭設(shè)計(jì)。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)寬頂堰厚設(shè)計(jì)厚度為0.8m，為了滿(mǎn)足抗滑穩(wěn)定及加快施工進(jìn)度的要求，在堰頭前做成反“L”型，并在堰頭前設(shè)置表面防裂鋼筋。

4.3.5.2混凝土護(hù)面設(shè)計(jì)及堰肩與岸坡連接設(shè)計(jì)。

（1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)混凝土護(hù)面有普通矩形混凝土及楔型混凝土護(hù)面，混凝土楔型護(hù)面基本結(jié)構(gòu)形式如圖4。

（2）混凝土楔型護(hù)面是在普通矩形板上進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，要求有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、當(dāng)堆石體和地基發(fā)生沉陷時(shí)，要求板能適應(yīng)變形而不被折斷。楔型混凝土有其獨(dú)特的優(yōu)越性，其如：A.混凝土楔型板載過(guò)水圍堰下游面成梯狀布置，下一塊的頭被壓在上一塊尾部以下，能排出水流對(duì)板頭的迎水推力；B.臨近護(hù)板尾部的水流，在兩塊板的連接部位流向彎曲向下，將疊加范圍內(nèi)形成繞流脫離區(qū)并產(chǎn)生旋滾，形成低壓區(qū)，并產(chǎn)生有利于板塊有利的動(dòng)水附加沖擊力，又由于形成低壓區(qū)，使得排水孔的作用會(huì)隨著過(guò)流速度增大而增加，降低揚(yáng)水壓力；C.護(hù)板表面呈階梯狀，也可起到跌坎消能作用，能減輕水流對(duì)堰腳的沖刷；D.塊與塊之間的重疊使之具有較為強(qiáng)烈的約束和連接作用更有利于穩(wěn)定，并在塊與塊之間設(shè)立連接鋼索能使塊與塊的穩(wěn)定性更好，故混凝土護(hù)面采取楔型混凝土板防沖。由于岸坡與堰肩連接部位是沖刷較嚴(yán)重的部位，故在該部位布置一壓邊混凝土擋墻（C20）1.Omx0.8m，將護(hù)面和岸坡保護(hù)壓住，布設(shè)間距1.0m ， Φ22 mm長(zhǎng)2.5 m錨筋，使護(hù)面混凝土與岸坡連成一整體。endprint

4.3.5.3鋼筋籠設(shè)計(jì)。

由于該堰為寬頂溢流堰且在EL.438 m布置一平臺(tái)，故其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，采取布置鋼筋籠即可滿(mǎn)足要求，鋼筋籠尺寸2m x 3m x lm，采用疊塔式，長(zhǎng)邊順河向，順河向搭接長(zhǎng)1.5 m，垂直于河向錯(cuò)縫疊放。鋼筋籠骨架鋼筋Φ25，鋼筋網(wǎng)Φ6 ，鋼筋網(wǎng)尺寸為@15 cm x 15 cm，所填塊石粒徑。

4.3.5.4地質(zhì)條件變化后的堰腳的防沖設(shè)計(jì)。

在基坑開(kāi)挖完成后堰腳出露的河床情況與原設(shè)計(jì)圖出入較大，載堰腳全為砂礫石覆蓋層（h>15m），在圍堰過(guò)水時(shí)耐沖條件非常差，如何做好該部位的防沖是圍堰穩(wěn)定的關(guān)鍵（上部混凝土及鋼筋籠護(hù)面已施工完成），根據(jù)當(dāng)時(shí)已臨近汛期再做其它處理已無(wú)施工時(shí)間，根據(jù)寬頂堰溢流、EL.438 m平臺(tái)挑流形成面流，對(duì)下部的護(hù)面要求較低，經(jīng)決定采取順坡式溢流堰護(hù)面的方式、不擾動(dòng)原河床覆蓋層，并在上面堆積大塊石（d>1.2 m），并在堰腳部位仍然設(shè)置鋼筋籠護(hù)腳，使圍堰處于穩(wěn)定。

5. 圍堰施工

5.1圍堰施工布置。

上下游圍堰布置需考慮圍堰坡腳附近的流態(tài)、流速，避免水流紊亂對(duì)圍堰坡腳造成危害性沖刷；盡量保證堰頂過(guò)水水流平順，均勻宣泄，通常上下游圍堰堰頂高差<8m，但是石婭子水電站高差在11 m，所以做好上游圍堰護(hù)面及坡腳是整個(gè)圍堰的關(guān)鍵；盡量避開(kāi)兩岸溪流進(jìn)入基坑堰體與岸坡接頭，需防止兩岸溪溝水流對(duì)圍堰坡腳的沖刷；圍堰與岸坡具有良好的防滲能力。上游圍堰布置在保證下基坑道路的前提下，盡量靠下游布置（圍堰軸線(xiàn)距導(dǎo)流洞進(jìn)口的距離應(yīng)>10 m）；下游圍堰由于大壩下游的消能功距導(dǎo)流洞出口較近，圍堰就中布置。

5.2上、下游圍堰施工。

（1）圍堰堰頭處理：由于河道兩岸坡均為巖石，故上、下游圍堰左岸不進(jìn)行開(kāi)挖處理。

（2）圍堰填筑：圍堰填筑在創(chuàng)堤截流后進(jìn)行，填筑料采用挖掘機(jī)裝車(chē)，自卸汽車(chē)運(yùn)料，推土機(jī)集料、平整、振動(dòng)碾碾壓夯實(shí)。上游圍堰創(chuàng)堤形成后，反濾料和土石碴混合料均用自卸汽車(chē)運(yùn)料，從創(chuàng)堤頂依次卸料，推土機(jī)平料。堰體堆筑到水面以后，用振動(dòng)碾分層碾壓6～8遍，碾壓厚度控制為0.6～1.0 m，振動(dòng)碾碾壓不到的部分用振動(dòng)板夯實(shí)。迎水面水位以下護(hù)坡大塊石用自卸汽車(chē)運(yùn)料拋投，水位以上護(hù)坡采用人工砌筑。下游圍堰在截留后采取挖掘機(jī)清除砂礫層后直接澆筑C15水下混凝土，澆筑出水面后澆筑常態(tài)混凝土至堰頂。

5.3防滲體設(shè)計(jì)與施工。

由于上下游圍堰基礎(chǔ)位于砂礫層上，且砂礫層較厚，均在7m以上，圍堰需進(jìn)行防滲處理，同時(shí)要求堰體滲透量不超過(guò)0.3m3/s。根據(jù)本工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合目前土石圍堰工程在防滲體處理上的先進(jìn)技術(shù)及成功經(jīng)驗(yàn)，本圍堰工程選用復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿進(jìn)行防滲處理。在進(jìn)行復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿施工前，先在防滲軸線(xiàn)部位的創(chuàng)堤上挖一條1m寬、lm深的溝槽，并進(jìn)行回填C10砼處理，以便進(jìn)行防滲的鉆孔施工及上部土工布的埋設(shè)施工。本工程復(fù)雜地層圍堰高效快速防滲灌漿施工技術(shù)參數(shù)根據(jù)其他電站使用過(guò)的成功經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，采用單排灌漿孔進(jìn)行防滲，孔間距為1.0 m，深入基巖1.0m，分二序施工，在基礎(chǔ)較差段及與岸坡結(jié)合處進(jìn)行適當(dāng)加密灌漿處理。對(duì)于巖體裂隙及破碎段，采取先鉆孔爆破挖除后再進(jìn)行回填風(fēng)化土或黏土，碾壓密實(shí)后再進(jìn)行鉆孔防滲處理。

5.4鋼筋籠護(hù)坡施工。

圍堰下游側(cè)邊坡為基坑，為保證圍堰堰坡的整體穩(wěn)定，防止過(guò)堰水流沖刷堰腳，采用鋼筋籠進(jìn)行護(hù)坡。鋼筋籠尺寸2m x 3m x lm，采用疊塔式，長(zhǎng)邊順河向，順河向搭接長(zhǎng)1.5 m，垂直于河向錯(cuò)縫疊放。鋼筋籠骨架鋼筋Φ25，鋼筋網(wǎng)Φ6，鋼筋網(wǎng)尺寸為@15 cm x 15 cm，所填塊石粒徑d>15cm ，鋼筋籠間的骨架鋼筋應(yīng)焊接牢固，鋼筋籠與鋼筋籠之間采用Φ6捆綁連接，使整個(gè)鋼筋籠護(hù)坡成為整體，使之在被沖刷時(shí)能不均勻移動(dòng)但是又為一整體，其是保證圍堰穩(wěn)定的關(guān)鍵。

5.5堰頂平臺(tái)護(hù)面混凝土板施工。

堰面混凝土采用C20現(xiàn)澆混凝土，上游設(shè)3mx2 m（寬x高）大方腳，下游段厚50 cm，配間距25 cm， Φ16網(wǎng)格鋼筋；堰面混凝土分塊尺寸10.41 m x 10 m，護(hù)面板分塊跳倉(cāng)現(xiàn)澆，塊間設(shè)寬3 cm沉降縫，縫內(nèi)充填泡沫板，板與板間用鋼索連接，并伸出鋼筋與鋼筋籠或楔型體（塊）連接，滿(mǎn)足焊接和錨固施工要求；護(hù)面混凝土上按1.2mx1.2m布置Φ52 mm排水孔，孔下設(shè)碎石反濾層。

5.6楔型體（塊）混凝土施工。

（1）下游坡采用8m x 3m x 0.7m（長(zhǎng)x寬x平均厚）素混凝土（C20）楔形塊護(hù)面，楔型體（塊）分塊跳倉(cāng)現(xiàn)澆，塊間設(shè)寬3.0 cm沉降縫且要求縫要直，縫內(nèi)充填泡沫板（1 cm ），塊間用鋼索連接。楔形塊梅花形布置，自下而上施工，上部楔形塊壓住下部楔形塊頭部，防止楔形塊頭部撓起而被過(guò)堰水流沖刷失穩(wěn)破壞；坡面混凝土楔形塊上按0.7mx0.7m布置Φ100 mm排水孔，混凝土楔形塊護(hù)面下設(shè)5cm碎石、25cm手?jǐn)[片石反濾層，該反濾層與排水孔正交。

（2）在中間某一部位設(shè)立1塊C15混凝土為試驗(yàn)塊，檢驗(yàn)該混凝土的抗沖性能。

5.7堰后消能平臺(tái)護(hù)面混凝土板施工。

圍堰過(guò)水初期該部位流速最大，過(guò)水期間水流流態(tài)紊亂，沖刷較劇烈，須精心施工；護(hù)面混凝土厚100 cm，按lOmxlOm分塊，塊間鋼索連接，縫內(nèi)充填泡沫板；要求下部堆石體碾壓密實(shí)，混凝土表面平整，塊間起伏差小于3 mm；護(hù)面混凝土上按1.2mx1.2m布置Φ100mm排水孔，護(hù)面混凝土下設(shè)5cm碎石、25 cm手?jǐn)[片石反濾層。

5.8堰肩與岸坡保護(hù)施工。

堰肩與岸坡接觸帶為最易破壞部位，應(yīng)特別注意。為防止因橫向水流導(dǎo)致護(hù)面混凝土失穩(wěn)破壞，首先清理岸坡，在堰面施工的同時(shí)，在護(hù)面混凝土與岸坡連接部位，澆筑壓邊重力混凝土擋墻（C20） 1.Om x 0.8m，將護(hù)面和岸坡保護(hù)壓住，布設(shè)間距1.0 m ， Φ22 mm長(zhǎng)2.5m錨筋，使護(hù)面混凝土與岸坡連成一整體。

6. 結(jié)語(yǔ)

石埡子水電站圍堰于2008年11月6日過(guò)水，且基坑在非充水條件下，堰頂最高雍水3.5 m，在水位退下后對(duì)圍堰進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)圍堰基本無(wú)破壞跡象，試驗(yàn)塊混凝土表面基本無(wú)沖刷的痕跡。為此，對(duì)石埡子水電站過(guò)水圍堰提出以下幾點(diǎn)建議和看法：

（1）護(hù)面混凝土的強(qiáng)度可降低至C15，在堰頂混凝土及與堰頂連接護(hù)面混凝土的強(qiáng)度也可降低至C10，并且護(hù)面混凝土的強(qiáng)度自下而上可以依次的降低；

（2）可以取消護(hù)面混凝土的鋼筋，但需做好斜面碾壓，但是堰頂混凝土與護(hù)面混凝土之間必須設(shè)連接鋼筋；

（3）堰頂混凝土鋼筋可取消，但是必須做成楔型，防止水流對(duì)堰頂混凝土造成破壞；

（4）石埡子水電站下游圍堰采用的是砼結(jié)構(gòu)，與同類(lèi)工程的土石結(jié)構(gòu)的下游圍堰有本質(zhì)的區(qū)別，一是防沖效果好，二是施工簡(jiǎn)單，工程量小，進(jìn)度快，三是施工成本可控。endprint