淺談文坑水庫(kù)攔河壩壩基開挖和施工導(dǎo)流工程

江 銓

（錦曦控股集團(tuán)有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概況

工程位于福建省尤溪縣溪尾鄉(xiāng)大寧文坑自然村，距尤溪縣城約19 km，距溪尾鄉(xiāng)約6 km。流域所在區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，雨量豐沛，暴雨頻繁。壩址河流呈“S”型，河谷呈略不對(duì)稱“V"型。左岸上游下部山體較單薄，山脊走向南西。左岸地形坡度30°～55°，下部零星基巖出露，上部多覆蓋。右岸山體地形坡度35°～50°。下游拐彎處山體單薄，山脊走向北東。設(shè)計(jì)正常蓄水位312.5 m，河谷天然寬度約180 m～220 m。

工程開發(fā)任務(wù)以引水灌溉為主，結(jié)合城鎮(zhèn)供水，通過(guò)大壩攔蓄綱紀(jì)溪向下游農(nóng)田灌溉供水及周邊城鎮(zhèn)輸送生活用水。本工程樞紐由攔河大壩、引水系統(tǒng)等組成。大壩為C15細(xì)石砼砌石拱壩，上下游面為M10砌C25砼預(yù)制塊。最大壩高47.7 m，水庫(kù)總庫(kù)容292.62萬(wàn)m3，興利庫(kù)容212.00萬(wàn)m3。

2 壩基開挖

2.1 土方開挖

大壩壩基土方開挖量不大，河谷岸坡陡峻，覆蓋層開挖主要以土方開挖為主。兩岸壩基覆蓋層開挖采用PC360反鏟自上而下削坡，人工配合修整邊坡。河床部位每層開挖前，先用反鏟在端部挖集水坑并及時(shí)用污水泵抽排滲水，使開挖始終在干地作業(yè)，以免槽內(nèi)積水影響液壓反鏟開挖效率。開挖至設(shè)計(jì)邊線時(shí)，隨開挖隨用反鏟按設(shè)計(jì)坡比削坡。開挖的土料翻落至下部集渣平臺(tái)或直接裝車。河床覆蓋層開挖以挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸棄料[1]。

2.2 石方開挖

根據(jù)壩基開挖設(shè)計(jì)圖紙的要求：根據(jù)地質(zhì)條件和拱壩穩(wěn)定計(jì)算要求，壩基開挖深度左岸6 m～11 m，右岸6 m～18 m，河床2 m～3 m。拱壩兩岸基礎(chǔ)按全徑向開挖，沿軸線方向基巖面呈連續(xù)斜面，應(yīng)避免出現(xiàn)大的突變或臺(tái)階，整個(gè)基礎(chǔ)均要求開挖至弱風(fēng)化基巖，并有一定的嵌入深度。對(duì)于弱風(fēng)化巖石，開挖邊坡取1∶0.5，對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化層及河底飄石，開挖邊坡取1∶0.75～1∶1；根據(jù)本壩址地形特點(diǎn)，主體開挖采用淺孔、密孔爆破，左右岸平行作業(yè)。對(duì)邊坡位置采用預(yù)裂控制爆破方法施工。爆破后石方左右岸各配備反鏟挖掘機(jī)和自卸汽車卸運(yùn)至棄碴場(chǎng)。

保護(hù)層開挖采用淺孔小藥量松動(dòng)爆破，結(jié)合人工撬挖；斷層及破碎帶開挖，采用人工撬挖為主，部分部位采用淺孔小藥量松動(dòng)爆破[1]。

2.3 壩基開挖后處理

超挖部位處理：按設(shè)計(jì)要求，超挖部位采用C15砼回填，保持壩體起拱位置不變進(jìn)行處理；欠挖部位處理：對(duì)于壩基開挖欠挖部位，視地質(zhì)情況和現(xiàn)場(chǎng)施工難度，采取當(dāng)壩體砌筑至某一欠挖部位時(shí)，用風(fēng)鉆、風(fēng)鎬配合人工撬挖進(jìn)行處理，經(jīng)施工、監(jiān)理、業(yè)主三方共同參加測(cè)量驗(yàn)收，達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行回填C15砼處理；松動(dòng)巖塊處理：基礎(chǔ)建基面存在的個(gè)別松動(dòng)巖石，建基面表面尖銳菱角突出的巖石及部分新鮮帶乳皮巖層等，在砼回填開倉(cāng)前已按要求清除，以滿足開倉(cāng)要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查，現(xiàn)場(chǎng)揭露的地質(zhì)情況了解，為了保證水庫(kù)壩體安全，對(duì)攔河壩壩基軸線位置做部分調(diào)整。

大壩左岸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露的巖體發(fā)現(xiàn)，在EL306.0 m高程有一道傾角通往下游面的節(jié)理裂隙，壩基邊坡巖石大部分為強(qiáng)風(fēng)化巖石、完整性較差、巖性較破碎。在EL300.0 m高程至EL292.0 m高程有個(gè)斷層帶，斷層間夾有黃土。為了保證水庫(kù)壩體安全，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察后確定，將下游面設(shè)計(jì)開挖線以外的節(jié)理裂隙及斷層部位的巖石全部進(jìn)行開挖處理。

溢流面以上壩基為強(qiáng)風(fēng)化巖，部分巖石存在節(jié)理發(fā)育及節(jié)理裂隙層面。壩基溢流面以下建基面巖石為弱風(fēng)化、部分建基面完整性較差、巖石節(jié)理發(fā)育。為了保證水庫(kù)大壩安全穩(wěn)定，將壩基兩側(cè)節(jié)理發(fā)育及節(jié)理裂隙層面的巖石進(jìn)行開挖處理，并將整個(gè)壩基由于地質(zhì)原因致使建基面形成凹凸不平的部分，采用人工進(jìn)行修整平順，壩基的建基面還應(yīng)略向上游面傾斜。

3 施工導(dǎo)流

施工導(dǎo)流工程，包括施工導(dǎo)流擋水和泄水建筑物、度汛、基坑排水、下閘及封堵和施工期下游供水的工程項(xiàng)目[2]，主要內(nèi)容有：（1）壩址區(qū)的導(dǎo)流和截流；（2）壩址區(qū)上游圍堰；（3）壩址區(qū)安全渡汛和防護(hù)工程；（4）建筑物的基坑排水；（5）導(dǎo)流建筑物拆除。

由于本工程壩址為山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃施工總工期為24個(gè)月，整個(gè)工程施工受汛期影響較大。充分利用枯水期時(shí)段完成大壩施工形象進(jìn)度，滿足汛期防洪度汛要求，是本工程施工的關(guān)鍵。

式中：Qw為熱水井開采1年所排放的總熱量，kJ；Q1為熱水井可開采量，取值50 m3/h；Cw為熱水平均熱容量，取4.1868×103 kJ/(m3·℃)；tw為地?zé)崴诔鏊疁囟龋?5 ℃；t0為地層常溫帶溫度，取15℃。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：

3.1 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

本工程屬Ⅳ等工程，主要建筑物攔河壩為4級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2004）的規(guī)定，相應(yīng)臨時(shí)建筑物為5級(jí)，導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)：混凝土及漿砌石圍堰按5年～3年一遇洪水設(shè)計(jì)；土石圍堰按10年～5年一遇洪水考慮。本工程采用土石圍堰，故導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選用10年一遇洪水。

文坑水庫(kù)所在區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，雨量豐沛，暴雨頻繁，受臺(tái)風(fēng)影響小。根據(jù)水文資料分析,枯水時(shí)段10月～3月的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量與全年設(shè)計(jì)洪峰流量相比，洪枯懸殊，因此大壩導(dǎo)流采用枯水期導(dǎo)流,導(dǎo)流時(shí)段為10月～3月。

3.2 導(dǎo)流度汛方式

本工程為Ⅳ級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ 338-89）及合同文件要求，本工程采用枯水期底孔導(dǎo)流，共設(shè)置一個(gè)1.6 m×2.0 m城門型導(dǎo)流底孔。

導(dǎo)流建筑物主要包括：左岸明渠、右岸導(dǎo)流底孔（包括最終封堵）和上游圍堰等。

3.3 圍堰設(shè)計(jì)

本工程圍堰采用粘土圍堰[2]，迎水面拋填塊石護(hù)面和人工理砌。堰頂高程EL275.0 m，堰頂長(zhǎng)約25 m，最大堰高約3 m，堰頂寬約3 m，背水側(cè)土邊坡1∶1.50、迎水面邊坡1∶2.0。

根據(jù)擬定的圍堰設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式及布置，圍堰主要工程量見表1。

表1 圍堰施工主要工程量

3.3.1 圍堰截流

3.3.2 圍堰施工

圍堰施工順序：施工準(zhǔn)備→粘土子堰碼砌→右岸明渠開挖、清理→一期圍堰基礎(chǔ)清理→粘土填筑→截流、閉氣→拋填塊石護(hù)面、理砌，堰體加高、培厚→基坑抽水→大壩左岸基坑施工、導(dǎo)流底孔施工→圍堰拆除。

圍堰施工方法：圍堰施工處于枯水時(shí)段，水深較淺，先采用PC200反鏟清除基礎(chǔ)及周圍的雜草和表土，同時(shí)進(jìn)行右岸明渠開挖、清淤。明渠形成后，然后在上游圍堰從岸邊開始往右岸填筑粘土圍堰，截流后，采用PC200反鏟配合5 t自卸車進(jìn)行堰體加高培厚和迎水面拋石防護(hù)，至圍堰設(shè)計(jì)高程EL275.0 m。

3.4 基坑排水措施

基坑排水分：施工初期排水（包括基坑積水、降水、圍堰及基礎(chǔ)滲水）和施工過(guò)程中的經(jīng)常性排水（包括圍堰及基礎(chǔ)滲水、降水和施工廢水）。

3.4.1 施工初期排水

在圍堰閉氣形成后的基坑的基坑積水估計(jì)為1000 m3,利用2臺(tái)2BA-6型離心水泵（5 kW）進(jìn)行抽水。

3.4.2 經(jīng)常性排水

考慮圍堰及基礎(chǔ)滲水，降水和施工廢水，估計(jì)高峰排水強(qiáng)度約30 m3/h，在基坑上游側(cè)設(shè)集水井，在集水井安裝固定泵站。施工廢水用2.2 kW潛水泵或污水泵引向下游污水處理站，集中處理后排放?；咏?jīng)常性排水設(shè)備為2臺(tái)2BA-6型離水泵，布置在集水井，另配2臺(tái)WY40-21-4潛水泵隨機(jī)布置抽排水。

3.5 施工期防洪渡汛規(guī)劃

保證施工形象進(jìn)度達(dá)到要求，確保導(dǎo)流底孔和大壩汛期預(yù)留缺口達(dá)到設(shè)計(jì)泄流能力。

在汛前準(zhǔn)備好必要的防汛材料、設(shè)備，如袋裝砂、抽水泵等，保證通訊通暢、調(diào)度靈活、指揮方便，以確保安全渡汛。

施工期將設(shè)置水情組、配齊水文水情專業(yè)人員，加強(qiáng)與當(dāng)?shù)氐乃臍庀蟛块T聯(lián)系，進(jìn)行施工期的觀測(cè)和水情預(yù)報(bào)。如遇超圍堰導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)洪水，應(yīng)搶在洪峰之前，組織專門人員將施工設(shè)備移到岸邊安全位置，將基坑內(nèi)的施工材料盡快轉(zhuǎn)移，以減小洪水帶來(lái)的損失。

4 結(jié)論

在攔河壩建設(shè)過(guò)程中，壩基開挖和施工導(dǎo)流是具有重要意義的基礎(chǔ)工程。壩基是水利工程的基礎(chǔ)所在，如果壩基的質(zhì)量得不到保證，那么水利工程的安全保障就難以實(shí)現(xiàn)。施工導(dǎo)流則貫穿整個(gè)施工工期，是保證安全度汛的關(guān)鍵工程。本文通過(guò)對(duì)文坑水庫(kù)攔河壩壩基開挖和施工導(dǎo)流施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，可確保壩基開挖能夠保質(zhì)保量完成，也大大提高了文坑水庫(kù)攔河壩的安全性和穩(wěn)定性。