馬里古伊那水電站施工導(dǎo)流技術(shù)

岳皓翔

（中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司國際工程公司，陜西 西安 710000）

1 工程概況

馬里古伊那水電站工程主要包括：擋水建筑物、泄水建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)、廠房、開關(guān)站等。擋水建筑物為混凝土重力壩，壩長1360m，正常蓄水位75m，庫容1.36億m3。泄水建筑物包括溢洪壩和泄洪沖沙孔。溢流堰堰頂高程75m，總寬度560m；泄洪沖沙孔位于溢流堰左側(cè)，共4孔，單孔寬7.5m，閘底板高程為62.0m。引水發(fā)電系統(tǒng)位于左岸，主要包括取水口、引水渠、發(fā)電廠房、尾水渠等。引水取水口共16孔，單孔寬7.5m，取水口底板高程69.0m。進水口之后接引水渠，渠長453.6m。電站廠房為地面廠房，布置3臺型軸流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量140MW。

2 施工導(dǎo)流規(guī)劃

2.1 大壩導(dǎo)流方案

壩址區(qū)地勢開闊，兩岸平緩，水流較為平直。壩址區(qū)有一小島可以利用，適宜采用分期導(dǎo)流方式。一期導(dǎo)流，利用小島作為縱向圍堰，截斷主河床，水流從小島右側(cè)河床泄流。采用全年導(dǎo)流方式，土石圍堰，在一期上下游圍堰及縱向圍堰的擋護下，進行左岸壩段及引水系統(tǒng)渠首段的開挖、灌漿、混凝土澆筑及閘門安裝等施工。二期采用枯期導(dǎo)流，采用土石圍堰圍護右側(cè)河道，左岸泄洪孔過流，進行右岸剩余壩段的開挖、灌漿及混凝土澆筑等施工。

2.2 導(dǎo)流設(shè)計流量

根據(jù)招標(biāo)文件，一期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇全年洪水標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)流設(shè)計流量Q2%=5100m3/s。二期枯期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)（12月～第二年6月），導(dǎo)流設(shè)計流量Q10%=670m3/s。

2.3 導(dǎo)流建筑物

1）一期圍堰，一期圍堰全長1130.36m，其中上游圍堰長約506.45m，下游圍堰長約482.67m，縱向圍堰長約141.24m，頂寬5.0m。一期全年土石圍堰：上游水位71.0m，上游圍堰堰頂高程72.0m，高度約13m，堰頂寬度為5.0m；下游圍堰堰前水位69.2m，堰頂高程70.2m，高度約11.2m，頂寬為10.0m；縱向圍堰頂高程從72.0m過渡至70.2m，圍堰頂寬為5.0m。圍堰迎水面坡度1∶1.75，背水面坡度均為1∶1.5。圍堰迎水側(cè)采用塊石防護；采用粘土心墻防滲，圍堰斷面見圖3.1-1。

2）二期導(dǎo)流建筑物，二期枯期導(dǎo)流建筑物主要包括：左岸壩身泄洪沖沙孔，二期枯期土石圍堰。①左岸壩身泄洪沖沙孔，左岸壩身泄洪沖沙孔共4孔，單孔寬7.50m，為開敞式結(jié)構(gòu)，有底坎寬頂堰型式，泄洪沖沙孔底板高程h3=62.0m，泄洪沖沙孔前端明渠底板開挖至高程61.0m，進口兩側(cè)設(shè)橢圓曲線，底坡i=0。②二期枯期圍堰，二期枯期土石圍堰上游水位68.1m，圍堰堰頂高程69.1m，高度約4.1m，頂寬為5.0m。下游圍堰堰前水位65.1m，堰頂高程66.1m，高度約2.1m，頂寬為10.0m。迎水面坡度1∶1.75，背水面坡度均為1∶1.5。圍堰迎水側(cè)采用塊石防護；堰體采用粘土心墻防滲。

3 截流

3.1 截流時間

根據(jù)施工總進度計劃初步選定一期截流時間為12月上旬。

3.2 截流流量

截流標(biāo)準(zhǔn)P=10%，相應(yīng)12月平均流量498m3/s。

3.3 截流方式

截流采用從左岸直接進占，雙戧立堵截流方案。在大壩軸線上有一個小島，汛期來臨之前，對右岸河床進行清理，同時在島上利用地形修筑一期縱向圍堰，做好上、下游圍堰截流龍口的裹頭處理。一期截流主要是主河床截流，主河床大約200m，在截流之前進行預(yù)進占，經(jīng)計算預(yù)留龍口寬度50m，戧堤頂高程66.5m，戧堤上下游及龍口坡比按照自然坡比1∶1。戧堤采用石渣填筑，戧堤位置設(shè)計在圍堰鄰水側(cè)，如圖3-1。填筑完畢成為圍堰的一部分。一期截流戧堤完成之后，上、下游圍堰和縱向圍堰戧堤全部合攏，然后采用粘土在鄰水側(cè)拋投粘土料進行斜墻防滲，圍堰閉氣之后，即形成封閉基坑，可開始基坑抽水工作，然后在戧堤內(nèi)側(cè)進行圍堰基礎(chǔ)的清理和圍堰的填筑。

圖3 -1 圍堰填筑斷面圖

3.4 截流龍口水力計算

龍口處河床高程60m，根據(jù)壩址處水位流量關(guān)系查得截流設(shè)計流量時主河床水位64.8m。右側(cè)河床平均高程65m。截流水力計算按照單戧立堵方式進行計算，規(guī)劃和備料，實際施工采用上下游同時進占，以加快圍堰施工進度。按照束窄河床水力計算，預(yù)留龍口寬度50m，此時堰前水位65.17m，右側(cè)河床已開始分流?？紤]到右側(cè)河床實際情況，此時計算按照未分流考慮，Q=498m3/s。龍口截流開始，右岸河床開始分流。分流之后龍口截流水力特性計算采用圖解法計算。龍口流量的計算采用寬頂堰流公式，淹沒流時采用m=0.30，自由出流m=0.385。淹沒流時斷面水深h=下游水深hs，自由出流時斷面水深h=臨界水深hc。斷面流速v=Q/Bh，B為斷面平均寬度。拋投材料塊徑按下式計算：

式中：d-塊石的化引直徑m；γs-石塊比重取2.7；γ-水比重，取1；

v-流速m/s；K-穩(wěn)定系數(shù)，取1.0。

龍口水力特性計算成果見表3-1。

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3.5 截流施工

1）主河床截流戧堤料的準(zhǔn)備，預(yù)進占石渣料，直接利用廠房開挖石渣料回填，備料18700m3。塊石料，粒徑50～80cm的拋投石料400m3，堆存在上游戕堤附近。粒徑80～100cm塊石料700m3，單塊重1～2t，堆存在上游戧堤附近。閉氣土料11400m3，運距約3km。

2）截流戧堤施工方案，本戕堤為圍堰堰體的一部分，戕堤軸線偏移圍堰軸線上游約15m。截流戕堤頂高程66.5m，頂寬10m（可滿足車輛和其他機械運行），上下游坡比為1：1.5，最大填筑高度6.5m。戕堤完成之后在上游面傾倒粘土，水下自然堆積形成防滲斜墻進行圍堰閉氣。

截流戕堤計劃上、下游圍堰平行進占，以上游圍堰填筑為主從左岸向右岸單側(cè)推進的立堵方法?？刂葡掠螄咛钪M度，適當(dāng)雍水可以減小上游截流的難度。

塊石料及石渣料采用液壓反鏟/裝載機（輔助）裝車，自卸汽車運輸，推土機在壩面趕料拋投。

①戧堤預(yù)進占，上游戧堤預(yù)進占區(qū)長度約176m，頂寬10m，頂部高程為66.5m。下游預(yù)進占長度275m，頂寬10m，頂部高程64.7m。預(yù)進占之前首先要對水上部分圍堰基礎(chǔ)進行開挖和清理，然后采用普通開挖石渣料拋投至戧堤設(shè)計高程。

②上游龍口Ⅰ區(qū)，Ⅰ區(qū)水面寬度從50m～25m，單側(cè)進占長度為25m。該區(qū)段采用大塊石料或石渣進行拋投至戧堤設(shè)計高程。本區(qū)的前半?yún)^(qū)仍然采用高強度石渣回填，后半?yún)^(qū)隨著流速的加大，拋投塊石，塊石集中拋投，采用上游端集中拋投塊石，下游端集中回填石渣，龍口的合攏整體推進。

③龍口Ⅱ區(qū)，Ⅱ區(qū)水面寬度從25m～10m，在截流過程中出現(xiàn)最高流速，為截流的關(guān)鍵區(qū)段。拋投d≧0.85m大塊石，在龍口進占端面上采用上、下游角凸出形進占方式，此時先在上游側(cè)拋投大塊石，將水流挑離戧堤，再用大塊石拋投下游側(cè)，將落差分擔(dān)在上下游兩側(cè)，然后再用石渣在中間拋投。

④龍口Ⅲ區(qū)，Ⅲ區(qū)為龍口三角形斷面，隨著填筑的進行龍口流量不斷減小，流速下降，因此該區(qū)段采用大塊石料和石渣料結(jié)合全斷面填筑直至合龍。

下游戧堤和上游同時推進，保持進度相同，上游圍堰合攏之后，下游龍口可迅速合攏，形成一期圍堰基坑。

⑤合攏閉氣，戕堤龍口合攏之后閉氣。圍堰填筑過程中上游邊坡均為自然邊坡，且迎水面大塊石料居多，因此需要在迎水面拋投一些石渣過渡料來加大迎水邊坡，增加穩(wěn)定，同時也對粘土起到反濾作用。在上游面拋投粘土，形成粘土斜墻防滲墻。

圍堰閉氣之后，進行基坑排水。

3.6 圍堰施工

1）圍堰堰體填筑施工，截流戕堤閉氣完成之后，進行圍堰堰體施工。圍堰堰體施工分兩期進行，第一期圍堰閉氣之后開始，全斷面回填至66.5m高程，這一時段的施工比較緊張，以盡快形成一期基坑；圍堰第二期施工主要是繼續(xù)加高直至設(shè)計高程。

①石渣料填筑，填筑料采用挖掘機裝料，自卸車運輸，推土機平料?；靥钍┕ぐ凑仗顗喂に嚪謱犹钪亴雍穸炔淮笥?0cm，20t振動碾碾壓不少于8遍，并按規(guī)范要求取樣檢測，以滿足設(shè)計要求為準(zhǔn)。

②粘土填筑，粘土回填時如果由于上游戕體滲漏，須在水中回填時，采用水中倒土的辦法施工。采用自卸車直接傾倒，推土機配合直接拋填；

水上部分按鋪料、碾壓、取樣檢查、灑水等工序進行。防滲土料填筑前，在清理干凈的基面上涂刷一層厚3mm-5mm的濃黏土漿。土料從下游粘土料場拉運，自卸汽車運輸至作業(yè)面，推土機平料。鋪土厚度不大于30cm。填筑結(jié)合面采用平地機整平，松土器刨毛。人工控制鋪料厚度。碾壓采用20t振動碾碾壓不小于8遍，行車方向平行圍堰軸線，采用進退錯矩法，相鄰碾跡搭接寬度不小于碾寬的十分之一，不漏壓和欠壓。

③土工布鋪設(shè)，結(jié)合圍堰填筑方案，先填筑圍堰堆石體，在上下游堆石體之間回填粘土。第一層土工布鋪設(shè)須和心墻底部密切接觸，土工布沿著堆石體的斜坡鋪設(shè)，然后回填粘土心墻，和堆石體高度相同之后，把土工布折回來放到中間部位，回填下一層堆石，完后再將土工布折回堆石體回填粘土。如圖3-2所示

圖3 -2 圍堰填筑土工布鋪設(shè)示意

土工布的連接采用扎絲現(xiàn)場連接，搭接長度不少于10cm。土工布和堆石體之間鋪設(shè)碎石過渡料，以保護土工布。

④圍堰防沖保護，一期圍堰束窄河床之后，對上游圍堰和縱向圍堰連接的轉(zhuǎn)彎之處、縱向圍堰的迎水面，采用拋投大塊石護坡防沖。

2）圍堰拆除，根據(jù)施工導(dǎo)流總體規(guī)劃，一期圍堰在基坑內(nèi)溢流壩和泄洪閘施工完成，泄洪閘檢修閘門安裝完成后拆除。在拆除一期圍堰之前，還需要為二期圍堰施工做好準(zhǔn)備，泄洪閘下游布置的貝雷橋安裝完成。拆除時應(yīng)先拆除下游圍堰，打開泄洪閘下游出口，泄洪閘右側(cè)堰體不全部拆除，可以作為二期施工的道路加以利用。然后拆除上游圍堰，上游圍堰的拆除主要是打開泄洪閘的進水口，使河床水流直接導(dǎo)入泄洪閘。

拆除采用反鏟挖裝，自卸車運至棄渣場。

4 結(jié)語

水利水電工程施工環(huán)境復(fù)雜，為改善施工環(huán)境，為工程建筑物創(chuàng)建干燥施工環(huán)境，需要應(yīng)用施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)。本文結(jié)合馬里古伊那水電站實際情況，簡要闡述了其一期施工導(dǎo)流及圍堰填筑施工技術(shù)方案及措施，旨在為相關(guān)工程實踐提供借鑒。