尤溪縣汶潭水利樞紐（壩區(qū)C1 標(biāo)）土建施工方案設(shè)計(jì)

胡大城

（福建省水利投資開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概況

尤溪縣位于福建省中部，三明市東部，為三明市市轄縣之一。尤溪為閩江中游一級(jí)支流，全域面積為5 436 km2，處于尤溪干流中游，是尤溪流域開(kāi)發(fā)規(guī)劃七級(jí)電站的第五級(jí)。汶潭水利樞紐工程位于尤溪縣梅仙鎮(zhèn)上游約4.60 km，壩址距尤溪城關(guān)9.60 km，是一項(xiàng)具有灌溉、供水、改善區(qū)域水生態(tài)環(huán)境兼顧發(fā)電等功能的綜合利用工程。壩址流域面積為4 525 km2，水庫(kù)正常蓄水位104.00 m，死水位103.00 m，校核水位106.97 m，水庫(kù)總庫(kù)容為1 490 萬(wàn)m3。工程灌溉面積為1.31 萬(wàn)畝，灌溉設(shè)計(jì)流量1.24 m3/s，城南西水廠引水設(shè)計(jì)流量0.67 m3/s，仙山水廠引水設(shè)計(jì)流量0.37 m3/s，電站裝機(jī)容量32 MW。工程攔河閘壩、灌溉取水泵站與輸水管道、水廠取水泵站與輸水管道、發(fā)電廠房等主要建筑物為3 級(jí)，灌溉渠道及渠系建筑物等建筑物級(jí)別為5 級(jí)，臨時(shí)建筑物為5 級(jí)。

灌溉工程包括取水泵站、左右岸灌區(qū)輸水管道、左右岸干渠及渠系建筑物。左岸取水泵站設(shè)在擬建攔河閘壩左岸重力壩上游，與左岸重力壩緊鄰。灌區(qū)渠系需整治或重建的主要建筑物有：仙山隧洞、坪寨隧洞、東門倒虹吸管、上園渡槽、下瀘渡槽、彭坑渡槽、節(jié)制閘2座、泄水閘3 座、分水閘6 座。

2 土建工程項(xiàng)目類別

尤溪汶潭水利樞紐工程主要建筑物包括廠房基礎(chǔ)工程、攔河閘壩工程、灌溉工程及發(fā)電廠房工程等。攔河閘建筑物布置從右岸至左岸依次為右岸擋水混凝土重力壩段、發(fā)電廠房段、泄水閘壩段、左岸擋水混凝土重力壩段；灌溉工程包括提水泵站、左右岸輸水管道、左右岸干渠及渠系建筑物；引水工程包括城南西水廠引水工程及仙山水廠引水工程；發(fā)電廠房工程包括發(fā)電廠房、廠區(qū)及開(kāi)關(guān)站。

2.1 發(fā)電廠房基礎(chǔ)工程

河床式電站廠房布置在河道右岸，廠房安裝兩臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，裝機(jī)容量為2×16 MW。廠房段總長(zhǎng)60.60 m，其中裝卸場(chǎng)段8.80 m、安裝場(chǎng)段21.90 m、主機(jī)間段29.90 m。裝卸場(chǎng)和安裝場(chǎng)布置在主機(jī)間的右側(cè)，進(jìn)廠公路由裝卸場(chǎng)的下游側(cè)進(jìn)入廠房。副廠房布置在安裝場(chǎng)和主機(jī)間的下游側(cè)。機(jī)組安裝高程為83.80 m，主機(jī)間操作層高程為94.20 m，安裝場(chǎng)高程為100.30 m，裝卸場(chǎng)高程為105 m。電站進(jìn)水口布置攔污柵、檢修閘門、壩頂交通橋等，檢修閘門由壩頂門機(jī)啟閉（與泄水閘檢修閘門共用），攔污柵由固定式啟閉機(jī)控制。電站尾水出水口布置尾水平臺(tái)，設(shè)置事故檢修閘門一道，由固定式啟閉機(jī)控制。

在發(fā)電廠房的上游兩側(cè)位置應(yīng)建設(shè)攔污柵及攔砂坎，要以折線形式進(jìn)行建設(shè)，其一端應(yīng)與泄水閘的右邊墩相連接，在廠房上游位置還要建設(shè)2 孔的攔污粗柵，斜線段設(shè)立9 孔回轉(zhuǎn)式自動(dòng)清污機(jī)，并與其右岸岸坡相連接。其中，攔污柵及攔砂坎的總長(zhǎng)度為129.20 m；攔砂坎頂（即粗柵）的底高程設(shè)置為94 m，頂高程設(shè)置為107.50 m，一共需要布置11 孔的回轉(zhuǎn)式自動(dòng)清污機(jī)，每孔凈寬都應(yīng)設(shè)置為5 m。廠區(qū)位于廠房右側(cè)及下游側(cè)，廠區(qū)內(nèi)主要布置有戶內(nèi)式升壓開(kāi)關(guān)站、回車場(chǎng)、停車場(chǎng)等，地面高程為104.80 m。壩址右岸有省道304 通過(guò)，在廠區(qū)入口附近設(shè)岔路口，修建進(jìn)廠公路，進(jìn)廠公路經(jīng)廠區(qū)后由裝卸場(chǎng)的下游側(cè)進(jìn)入廠房。

2.2 大壩土方工程

按照總體施工方案所提供的大壩土方工程挖掘數(shù)據(jù)，應(yīng)提前做好控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)的放樣工作，以確定出土方開(kāi)挖線。要確定最大開(kāi)挖邊界及建筑物基礎(chǔ)外側(cè)約10 m 處的水平距離。土方開(kāi)挖應(yīng)布置好坡頂排水溝和開(kāi)挖工作面的排水溝、截水溝，防止表面水沖刷坡面及積水浸泡基坑。在開(kāi)挖過(guò)程中，還要及時(shí)校核測(cè)量開(kāi)挖的平面位置、水平標(biāo)高、控制樁號(hào)、水準(zhǔn)點(diǎn)和邊坡等是否符合施工要求。

2.3 攔河閘壩工程

泄水閘布置在河床中部，共6 孔，單孔凈寬15 m，總凈寬90 m，閘墩厚3 m，泄水閘壩段總寬111 m，閘頂高程為108.80 m。溢流堰堰型采用實(shí)體駝峰堰型式，堰頂高程為92.0 m。每孔配一扇弧形鋼閘門擋水，閘后采用底流消能方式，閘壩上部設(shè)交通橋和啟閉房。右岸混凝土重力壩與國(guó)道G235 相連，長(zhǎng)約24 m，左岸混凝土重力壩段長(zhǎng)13.15 m，壩頂寬6 m，壩頂高程為108.80 m。生態(tài)放水建筑物利用原坪寨引水隧洞。進(jìn)水口為岸塔式，由攔污柵、閘門井及閘門井后漸變段等建筑物組成。孔口尺寸2.40 m×3.00 m（長(zhǎng)×寬），底檻高程為91.10 m，閘頂高程為108.80 m。放水隧洞全長(zhǎng)162.20 m，利用隧洞開(kāi)挖斷面為城門型，斷面尺寸3.60 m×4.60 m（寬×高），頂拱半徑為2.48 m，其最小生態(tài)泄放流量為22.80 m3/s。

2.4 水利灌溉工程

灌溉工程包括取水泵站、左右岸灌區(qū)輸水管道、左右岸干渠及渠系建筑物。左岸灌溉范圍涉及梅仙、南洋、半山、通演四個(gè)灌片，灌溉面積為6 790 畝。右岸范圍涉及坪寨、梅營(yíng)、汶潭三個(gè)灌片。坪寨灌區(qū)灌溉左岸取水泵站設(shè)在擬建攔河閘壩左岸重力壩上游，與左岸重力壩緊鄰。主泵房采用豎井式，泵房?jī)?nèi)設(shè)有4 臺(tái)潛水泵。泵房長(zhǎng)10.50 m，寬7.40 m，泵房頂高程108.80 m，泵房廠區(qū)地面高程108.60 m。坪寨灌區(qū)灌溉右岸取水泵站設(shè)在擬建發(fā)電廠房?jī)?nèi)安裝場(chǎng)下部的水機(jī)輔助設(shè)備間內(nèi)。泵房長(zhǎng)14.25 m，寬9.15 m，泵房地面高程為94.20 m，泵房?jī)?nèi)設(shè)有兩臺(tái)水泵。

3 土建工程施工方案設(shè)計(jì)

尤溪縣汶潭水利樞紐（壩區(qū)C1 標(biāo)）工程是集灌溉、供水、改善區(qū)域水生態(tài)環(huán)境兼顧發(fā)電等功能為一體的綜合項(xiàng)目，主要分為灌溉渠道工程、供水管線工程以及攔河壩工程，灌溉渠道工程線路較長(zhǎng)，采用分散的布置形式，沿線分4 個(gè)工區(qū)布置，城南園泵站及供水管線設(shè)置1 個(gè)工區(qū)，攔河壩樞紐及仙山泵房采用集中左右岸2 個(gè)工區(qū)布置，本工程總計(jì)分設(shè)7 個(gè)施工區(qū)。

3.1 土方開(kāi)挖施工設(shè)計(jì)

土方開(kāi)挖總體應(yīng)遵循分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖以及大基坑小開(kāi)挖的原則。既要堅(jiān)持“分層、對(duì)稱、不超挖”的原則，又要兼顧內(nèi)支撐的施工對(duì)土方挖運(yùn)的影響。土方開(kāi)挖過(guò)程中，要確保基坑周圍自然地坪標(biāo)高在設(shè)計(jì)標(biāo)高以下。基坑實(shí)際開(kāi)挖深度應(yīng)結(jié)合結(jié)施圖進(jìn)行。分層對(duì)稱開(kāi)挖時(shí)，挖土長(zhǎng)度要以20 m 為宜，且分層厚度不大于2 m，淤泥質(zhì)土開(kāi)挖分層厚度不大于1 m。開(kāi)挖時(shí)應(yīng)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、壓頂梁及支撐達(dá)到設(shè)計(jì)要求80%后進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖，挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)盡快進(jìn)行墊層和板底混凝土澆注施工，基坑不得長(zhǎng)時(shí)間暴露，24 h 內(nèi)應(yīng)完成墊層，20 天內(nèi)澆筑完底板混凝土。

3.2 石方爆破施工設(shè)計(jì)

大壩土建石方爆破需要提前設(shè)計(jì)坡面的鉆孔位置，要求至爆破平臺(tái)或馬道設(shè)計(jì)出高程參數(shù)，爆破鉆孔的深度為至馬道高程的坡面斜長(zhǎng)位置。土建石方爆破鉆孔應(yīng)采用KQL-100B 輕型快速潛孔鉆機(jī)鉆孔，在預(yù)裂爆破實(shí)施階段，應(yīng)采用ROC742HC 液壓鉆和CM351高風(fēng)壓鉆機(jī)輔助鉆孔。根據(jù)大壩區(qū)域的地質(zhì)情況，擬定預(yù)裂爆破參數(shù)如表1 所示，但施工期間還應(yīng)通過(guò)爆破試驗(yàn)進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化。

表1 預(yù)裂爆破參數(shù)表

3.3 基坑土方開(kāi)挖施工設(shè)計(jì)

大壩基坑土方開(kāi)挖共分為4 層開(kāi)展，基坑頂（高程51.00 m）至基坑底（高程31.40 m）共分為5 層開(kāi)挖。第1 層全斷面開(kāi)挖至第一道支撐底部（高程45.40 m），在開(kāi)挖過(guò)程中，預(yù)墊坡道至基坑內(nèi)，自卸車通過(guò)坡道進(jìn)入基坑，開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)裝渣土車出土；開(kāi)挖到支撐梁設(shè)計(jì)梁底標(biāo)高時(shí)，坡道位置處的土體應(yīng)采取反挖去除，放線整平后再進(jìn)行支撐梁施工，待支撐梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度之后再進(jìn)行后續(xù)挖土施工。第一道支撐底至第二道支撐底為第2～3 層（可根據(jù)實(shí)際情況分層開(kāi)挖），第二道支撐底至第三道支撐底為第4～5 層，第三道支撐底至基坑底為第6～7 層。第一道支撐以下的土方則采取垂直運(yùn)輸?shù)姆绞匠鐾?，在基坑棧橋板處要設(shè)置1 個(gè)垂直運(yùn)輸出土口，并設(shè)置1 臺(tái)電動(dòng)液壓抓斗和1 個(gè)渣土箱，基坑內(nèi)土方開(kāi)挖后收集至出土口處成堆，再利用液壓抓斗配合裝車外運(yùn)。

基坑土方開(kāi)挖之前，基坑場(chǎng)地的平整高度要求至設(shè)計(jì)高程的49.00 m，并打設(shè)圍護(hù)樁和止水帷幕，要先施工灌注樁，再施工高壓旋噴樁。待圍護(hù)樁和止水帷幕養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度，土方開(kāi)挖至冠梁底之后，再澆筑冠梁。待將蓄池底板及相應(yīng)換撐養(yǎng)護(hù)調(diào)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，依次拆除支撐梁底，再澆筑調(diào)蓄池中板/換撐梁及相應(yīng)換撐。待調(diào)蓄池中板/換撐梁及相應(yīng)換撐養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第二道支撐，再澆筑調(diào)蓄池?fù)Q撐梁、頂板及相應(yīng)換撐（連換兩撐）；待調(diào)蓄池頂板及相應(yīng)換撐養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，最后拆除第一道支撐。

3.4 基坑開(kāi)挖降排水施工設(shè)計(jì)

基坑開(kāi)挖前及開(kāi)挖過(guò)程中，都應(yīng)做好坑內(nèi)降排水措施并跟蹤監(jiān)測(cè)，確?；觾?nèi)水位控制在底板以下，以固結(jié)土體，提高強(qiáng)度，確?；邮┕ぐ踩??；咏蹬潘到y(tǒng)主要包括坡頂、坡底設(shè)排水溝，坡頂和坡底設(shè)集水井，要通過(guò)水泵將水抽至沉砂池，最終統(tǒng)一匯入排水管道?；颖O(jiān)測(cè)主要包括基坑坡頂水平位移、冠梁頂水平位移、基坑坡頂沉降、周圍建筑物沉降、周邊道路沉降、周邊管線沉降、支護(hù)樁測(cè)斜、地下水位升降以及支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫等?；颖O(jiān)測(cè)應(yīng)制定詳細(xì)的監(jiān)測(cè)預(yù)案，后續(xù)還要通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)和反饋，以指導(dǎo)下一步施工。

4 結(jié) 論

文章以汶潭水利樞紐工程（壩區(qū)C1 標(biāo)）的土建施工設(shè)計(jì)、建設(shè)為例，全面介紹了土建施工對(duì)水利工程的意義。其土建施工方案設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的高低，對(duì)提升水利工程基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量，保障農(nóng)田灌溉、居民供水安全以及下游梯級(jí)攔河壩的安全，能夠起到至關(guān)重要的作用。既改善了區(qū)域水生態(tài)環(huán)境，提升城市品位，也促進(jìn)了清潔可再生能源開(kāi)發(fā)，發(fā)揮出節(jié)能減排效益，更是對(duì)提高地方電力自給率等方面具有明顯的促進(jìn)作用與整體效益。