上堵口電力排灌站拆除重建施工方案探析

陳望東

(阜南縣水利局，安徽？阜南？236300)

1 工程概況

安徽省阜南縣上堵口電力排灌站位于淮河左堤，阜南縣蒙洼蓄洪區(qū)郜臺鄉(xiāng)桂廟村室南側(cè)50 m，是排灌結(jié)合泵站。該站始建于1975年9月，1980年5月竣工正式投入運用，主要功能是汛期排除蒙洼蓄洪區(qū)黃泥湖至黃郜路閘之間的澇水，旱季抽取淮河水灌溉蒙洼蓄洪區(qū)內(nèi)蒙馬河兩岸的農(nóng)田。排灌站自建成已運行多年，由于運行時間較長故出現(xiàn)多種問題，2016年安全鑒定被評定為四類泵站，2020年汛期又出現(xiàn)險情；為保證安全運行，決定將上堵口電力排灌站進行拆除重建。

重建的上堵口電力排灌站工程規(guī)模為中型Ⅲ等泵站，采用堤后式布置，正向進、出水方式；所在堤防為3級，工程的主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。工程包括：進水引渠、進水閘、前池、進水池、泵房、壓力水箱、穿堤涵洞、防洪閘、出水渠、變電站等。新站設(shè)計排澇標準為5年一遇，排澇面積88.3 km2，排澇流量39.7 m3/s，灌溉流量12.5 m3/s；在豐水年淮河蓄水位較高時，可自流引水灌溉，設(shè)計引水流量12.5 m3/s。安裝6臺1600ZDBX—50J型潛水軸流泵，中間3臺機組排灌兩用(其中1臺備用)，兩側(cè)3臺專用于抽排，總裝機容量4 800 kW。一級灌采用2臺500HDB—50型潛水泵，提水流量1.0 m3/s，總裝機容量220 kW。

圖1 信息化系統(tǒng)總體框架

2 施工條件

拆除重建的上堵口排灌站位于原站址處，采用堤后式布置，正向進、出水方式，排灌站的站身順水流向中心線與堤軸線正交。工程建筑物順水流向依次為進水引渠、進水閘、前池及進水池、泵房、壓力水箱、穿堤涵洞、防洪閘和出水渠。

2.1 交通條件

工程交通便利，泵站出口為淮河，水路沿淮河向上游可到達淮濱縣，向下可通周邊多個市縣；陸路方面，王家壩～曹集公路從站址處堤頂通過，并可連接至附近的主干公路阜陽～淮濱公路。

(1)對外交通

施工場地自基坑東西兩側(cè)現(xiàn)有村莊道路能到達，但考慮到運輸量較大，設(shè)備構(gòu)件尺寸大，自村莊通行不便，會對當?shù)孛癖娚钤斐筛蓴_。本次設(shè)計將水塘與S204省道之間空地整平，修建碎石道路，連接施工地點與S204省道；路面寬度4.5 m，長0.30 km。

(2)場內(nèi)交通

根據(jù)場地情況及進場道路情況，場內(nèi)主要運輸線路布置在基坑東側(cè)，路面寬度4 m。下基坑道路在左右岸各布置1條，由灘地至基坑，采用石碴路面，寬度4.0 m，總長250 m。

2.2 建材供應(yīng)條件

各類建材采購和運送條件較為便利：鋼材、木材、油料從阜南縣城采購，汽運至工地，運距40 km；砂料從附近碼頭采購，汽運至工地，運距5 km；塊石從懷遠縣石料場采購，水運至工地，運距200 km；碎石從鳳臺石料場采購，水運至工地，運距110 km；水泥從霍邱水泥廠直接采購，汽運至工地，運距70 km。

2.3 水電供應(yīng)

施工生產(chǎn)用水可用蒙馬河或淮河水，生活用水接兩岸村莊自來水，水質(zhì)均達標。供電設(shè)備附近有10 kV電力系統(tǒng)電，施工用電可就近接線。

2.4 氣象水文條件

項目所在的蒙洼蓄洪區(qū)氣象、水文等方面具備良好的施工條件。區(qū)域內(nèi)洪澇災(zāi)害都是由暴雨產(chǎn)生的，其特點是降雨范圍小、歷時短、強度大。而對應(yīng)外河水位高，持續(xù)時間長，對內(nèi)水形成頂托，在洪水期區(qū)內(nèi)往往形成外洪內(nèi)澇的局面。

3 施工導(dǎo)流、截流方案

3.1 圍堰

(1)圍堰位置

為防止圍堰外水位抬高圍堰內(nèi)兩側(cè)岸坡中地下水水位，圍堰位置要離泵室較遠，選定下游圍堰中心線布置在防沖槽末端50 m處，利用棄土在下游引渠與淮河月牙堤交界處填筑施工圍堰。

內(nèi)河側(cè)由于原排澇進水閘下前池拆除重建，若利用原排澇進水閘擋水，滲徑不足，不滿足防滲要求，對原排澇進水閘滲流安全不利；故需要填筑施工圍堰，堰頂高程同現(xiàn)狀地面高程24.00 m。

(2)圍堰填筑

圍堰工程級別為5級，結(jié)合基坑開挖步驟，考慮到該圍堰的重要性及施工期間需要作為場內(nèi)交通道路，外河側(cè)圍堰頂寬6 m。為解決兩岸交通，堰頂鋪設(shè)200 mm厚混凝土道路，堰頂高程27.50 m，河底高程16.00 m，最高擋水位26.24 m，堰頂超高1.26 m，最大擋水深度10.24 m，堰體高度11.50 m。22.00 m高程處內(nèi)坡設(shè)10 m平臺，外坡設(shè)3 m平臺，22.00 m以上邊坡1∶3，22.00 m以下內(nèi)邊坡1∶3，外邊坡1∶4。擋水期淮河側(cè)水深較大，波浪沖刷頻繁，為保護堰體坡面，在淮河測鋪設(shè)雨布，壓土袋。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL 274—2001)計算得堰頂高程為27.50 m。

3.2 施工降水

(1)明水抽排

圍堰頂面做成1.5%坡向基坑外側(cè)傾斜，防止雨水流入基坑?；觾?nèi)沿圍堰內(nèi)側(cè)坡腳及兩側(cè)河坡3 m設(shè)排水溝，截排基坑四周邊坡雨水及堰體滲流，分別引至基坑上、下游段兩側(cè)的集水井內(nèi)，設(shè)泵外排。

(2)基坑內(nèi)地下水降排

為保證施工過程中底部工程施工時對降低地下水位的要求，以及防止第⑤層承壓水對基坑的危害，擬采用深井降水方案。降水井布置在截滲帷幕的外側(cè)。開挖過程中基坑中的滲水采用明排。截滲帷幕內(nèi)適當位置處布置4眼深井，作為將基坑內(nèi)承壓水的備用井及雨后基坑土飽和時降排水使用。

根據(jù)本地的深井降水經(jīng)驗，井距宜為15～20 m，在臨近淮河處應(yīng)適當加密。為保證降水效果，井位距基坑輪廓不宜太遠，降水深度不宜過深，以滿足高程較低部位的干地施工要求為準；合計布置31眼深井。

4 主體工程施工方案

4.1 土方工程施工

內(nèi)河側(cè)圍堰土方取開挖堤防的土方填筑，采用1 m3反鏟挖掘機配8 t自卸車運輸，進占法施工；水上部分用75 HP推土機平土并壓實；拆除時可用1 m3反鏟挖掘機配8 t自卸車將棄土運至指定地點堆放?；娱_挖采用1 m3反鏟挖掘機配8 t自卸車運輸。建筑物土方回填采用機械與人工結(jié)合進行，對填筑寬度≥3 m的工作面，可用75 HP推土機平土并壓實；否則可由人工分層鋪填，用蛙式打夯機或人工夯實。對混凝土或砌石部位的土方回填，必須在混凝土或砌石砂漿強度達到70%以上進行；鋪土厚度機械施工25 cm左右，蛙式或人工夯實15～20 cm。

4.2 鋼筋混凝土工程

水泥和鋼材應(yīng)直接采購后運送到工地，經(jīng)檢驗合格后投入使用。水泥的存放要求必須保持干燥，倉庫地面高出地面至少50 cm，不得亂摻或?qū)㈥愗泬涸谙旅?，以致日久失效或降低水泥標號?；炷亮⒛ＶＲ喂蹋乐姑浤；騼A斜；模板接縫要嚴密，振搗充分，并用寬膠帶粘貼接縫處，以防漏漿、產(chǎn)生蜂窩麻面。鋼筋φ10 mm以下必須經(jīng)過冷拉回直后使用，按照墻面與底板不同保護層厚度的要求尺寸預(yù)先制好墊塊，上面埋入20號鉛絲扎絲，以便扎放固定，保證鋼筋保護層厚度。底板面層鋼筋要用鋼筋撐架架立，防止下墜；如有下墜，面層鋼筋的有效高度將得不到保證，結(jié)構(gòu)的抗彎甚至抗剪性能將會降低。注意鋼筋接頭不得在同一斷面上，且在一半范圍內(nèi)不得超過25%。

混凝土的拌和要充分，計量要準確，運輸中間要防止離析，從倉面“跳”倒入模板內(nèi)高度超過2 m時要用漏斗輸送。混凝土振搗用插入式振搗器進行，要防止漏振，振搗器不得緊靠模板或鋼筋振搗，以免“跑?！被蚴逛摻钭咝停粚ι厦嬉印安纭钡幕炷撩?，應(yīng)及時“沖毛”或“打毛”，除去混凝土面上的乳皮，以利新老混凝土結(jié)合。

本工程混凝土方量大，混凝土的垂直運輸采用塔式起重機。底部施工時，將混凝土生料運至閘室底部，近處的直接卸料至倉面，遠處的用機動翻斗車運至各施工地點。澆筑好的混凝土要及時按要求養(yǎng)護，保證混凝土強度。

4.3 預(yù)制混凝土護坡工程

混凝土預(yù)制塊護坡厚度12 cm，護坡下設(shè)10 cm厚砂石墊層，坡頂、坡腳設(shè)混凝土石埂。施工程序按“坡、岸平整→砂石墊層鋪墊→混凝土預(yù)制塊安砌”順序進行。先進行放樣，再開始進行墊層的鋪設(shè)，施工由坡腳向坡頂?shù)捻樞?，填料須均勻鋪設(shè)，并加以平整，然后再進行混凝土預(yù)制塊砌筑。應(yīng)注意尺寸及強度滿足設(shè)計要求，鋪設(shè)重點是既要保證河口線、底腳線順暢，又要保證鋪砌面的平整，才能確保整個護坡外觀質(zhì)量達到要求。

4.4 格賓網(wǎng)護坡施工

首先進行石料和石籠網(wǎng)的現(xiàn)場驗收，需符合標準要求。工藝流程：基礎(chǔ)開挖→測量高程及堤軸線→鋪設(shè)碎石墊層→擺放網(wǎng)籠→裝填塊石→封籠蓋。

安裝要求：

4.5 固結(jié)灌漿

施工前填筑1 m厚的黏性土壓重覆蓋層，分層壓實，以維持灌漿壓力。采用單管注漿法施工，在鉆機與灌漿設(shè)備就位后開始鉆孔，然后插入注漿花管進行注漿。注漿完畢后，用清水沖洗花管中的殘留漿液，以利下次再行重復(fù)灌漿。鉆孔共鉆3排(管道頂1排，排間距1.5 m)，孔徑70 mm，每排上的鉆孔孔距1.0 m，兩排鉆孔之間采用梅花型布置。管道縱向注漿孔頂高程為大堤頂面或地面高程，中間排孔底高程為17.80 m，邊排孔底高程為13.80 m。

5 施工總平面布置

大宗材料盡可能靠近施工地點，就近堆放。砂石堆放場、拌和站等應(yīng)靠近澆筑地點，以減少主體混凝土工程的生料運距。塊石堆放在砌筑地點附近，以便就近進行護底、護坡工程。鋼、木材加工場靠近工地。生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)分開，生活區(qū)相對集中，便于管理的同時可減少管線布置及道路修建。

根據(jù)施工地點的實際地形情況，施工生活區(qū)布置在內(nèi)河側(cè)灘地上。施工生產(chǎn)區(qū)布置在外河側(cè)灘地，該處灘地地面高程基本與20年一遇洪水位齊平，施工期不受洪水威脅。機械停放場、修理廠布置在內(nèi)河側(cè)灘地。

6 工程信息化建設(shè)

該工程的信息化建設(shè)是在現(xiàn)有工程信息化基礎(chǔ)上，探索采取與基層防汛預(yù)警、河長制等其他信息工程分步結(jié)合建設(shè)的方法，逐步建成一個以信息系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以有線和無線通訊系統(tǒng)為紐帶，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為關(guān)鍵、決策支持系統(tǒng)為核心的智能化運行管理信息系統(tǒng)工程。探索出的工程信息化系統(tǒng)圍繞“1+1+1”的總體框架進行設(shè)計，即一網(wǎng)(監(jiān)測感知網(wǎng))、 一平臺(管理應(yīng)用平臺)、一中心(監(jiān)控管理中心)，總體框架如圖1所示。

該信息化系統(tǒng)在工程建設(shè)管理中發(fā)揮重要指揮作用，也將在今后的防汛工作、水文水資源等多項工作中發(fā)揮作用，既可以提高防汛搶險指揮調(diào)度能力，也能增強防汛應(yīng)急迅速反應(yīng)的能力，充分發(fā)揮工程及非工程措施在抗御自然災(zāi)害中的作用，最大限度減少洪災(zāi)損失，具有非常重要的政治意義和經(jīng)濟效益。

7 結(jié) 語

排灌結(jié)合泵站的安全運行對當?shù)氐慕?jīng)濟社會發(fā)展來說至關(guān)重要。加強電力排灌站的建設(shè)管理工作，合理優(yōu)化施工方案，提高工程建設(shè)質(zhì)量和施工管理水平，更好地發(fā)揮工程經(jīng)濟效益，是我們一直追求的目標。

阜南縣上堵口電力排灌站拆除重建工程實施完成后，充分發(fā)揮排澇、灌溉等綜合效益，平均每年可減少澇災(zāi)面積3.06萬畝(1 hm2=15畝)，除澇效益1 300.5萬元，灌溉面積12.5萬畝，灌溉效益959.95萬元。