水電站施工圍堰防滲截水墻袋裝黏土水下施工技術(shù)探究

摘要：為保證水電站圍堰防滲截水墻達到預(yù)期防滲效果，采取案例分析法，簡要介紹麻窩水電站工程情況，結(jié)合實際確定砌筑截水墻方式及其結(jié)構(gòu)，并提出圍堰防滲截水墻袋裝黏土水下施工技術(shù)應(yīng)用措施，按照工藝流程，把控施工細節(jié)，進而對其施工效果加以驗證。研究表明，麻窩水電站工程上游與下游圍堰滲水平均值在（8.4×10-7～2.7×10-6）cm/s、（4.42×10-7～1.18×10-6）cm/s范圍內(nèi)，滿足防滲要求，提高了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水電站"圍堰防滲截水墻"袋裝黏土"水下施工

Exploration"of"Underwater"Construction"Technology"of"Bagged"Clay"for"Cofferdam"Seepage"Prevention"and"Cutoff"Wall"of"Hydropower"Station"Construction

HU"Jiaru

Jiuyuan"Electric"Power"Development"Co.，"Ltd.，"Ganzi，"Sichuan"Province，"626700"China

Abstract："In"order"to"ensure"that"the"seepage"prevention"and"cutoff"wall"of"cofferdam"of"hydropower"station"can"achievenbsp;the"expected"seepage"prevention"effect，"the"project"situation"of"Mawo"Hydropower"Station"is"briefly"introduced"by"using"case"analysis，"and"the"mode"and"structure"of"masonry"cut-off"wall"are"determined"according"to"the"actual"situation."The"application"measures"of"underwater"construction"technology"of"bagge"clay"in"cofferdam"seepage"prevention"cutoff"wall"are"put"forward，"and"the"construction"details"are"controlled"according"to"the"process"flow，"and"then"the"construction"effect"is"verified."The"research"results"show"that"the"average"water"seepage"of"the"upstream"and"downstream"cofferdams"of"the"Mawo"Hydropower"Station"project"is"in"the"range"of"8.4×10-7～2.7×10-6"cm/s，"4.42×10-7～1.18×10-6"cm/s，"which"meets"the"requirements"of"seepage"prevention"and"improves"the"quality"of"the"project.

Key"Words："Hydropower"station;"Cofferdam"seepage"prevention"and"cutoff"wall;"Bagged"clay;"Underwater"construction

圍堰是水電站建設(shè)工程前，為形成干燥施工環(huán)境而建設(shè)的擋水結(jié)構(gòu)，其防滲效果至關(guān)重要，關(guān)系到水電站主體工程與導(dǎo)流工程的安全性。以往采取雙壁圍堰、鋼筋混凝土圍堰等方法，盡管適用性廣、可靠性高，卻存在造價高、周期長的缺點。而袋裝黏土圍堰施工便利、拆除簡單，能夠就近取材，對環(huán)境與河床影響較小。因此，水電站圍堰防滲截水墻施工中，可采取袋裝黏土水下施工技術(shù)，符合國家節(jié)能環(huán)保導(dǎo)向，具有廣闊應(yīng)用前景。

1"水電站工程概述

麻窩水電站位于子耳河流域，在四川省甘孜州九龍縣子耳鄉(xiāng)境內(nèi)。子耳河系雅礱江左岸一級支流，發(fā)源于九龍縣南端與木里縣交界處，河源海拔高程4"892"m，河道全長48.7"km，流域面積618"km2，干流平均比降40.2‰，麻窩水電站壩址以上控制流域面積344"km2，多年平均流量8.98"m3/s。該水電站是子耳河干流水電規(guī)劃“一庫三級”開發(fā)方案的第二級水電站，工程由首部樞紐、引水隧洞、廠區(qū)樞紐及送出線路組成，閘址位于花泥溝口下游約1.30"km處，通過左岸長約10.046"km有壓引水隧洞和長637.647"m壓力鋼管引水至子耳鄉(xiāng)廟子坪村麻窩溝口下游約0.42"km左岸階地建地面廠房發(fā)電。該工程根據(jù)地質(zhì)、河流情況，結(jié)合水電站工期與特點，考慮圍堰有效期1年，且處于枯水期施工，水深僅40"cm，河床砂礫層結(jié)構(gòu)密實，則采取袋裝黏土砌筑截水墻方式，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2"圍堰防滲截水墻袋裝黏土水下施工技術(shù)

2.1"測量放樣

根據(jù)水電站圍堰防滲截水墻規(guī)劃要求與設(shè)計圖紙，確定測量放樣范圍，準(zhǔn)備水準(zhǔn)儀、測量儀、全站儀等測量設(shè)備，按照要求布設(shè)控制網(wǎng)，設(shè)立控制點[1]。該工程在測量放樣前，安排人員檢查儀器狀態(tài)，按照圖紙利用全站儀放樣測量地面標(biāo)志，以水準(zhǔn)儀測量高程，準(zhǔn)確記錄各項數(shù)據(jù)，進而編制測量報告，涵蓋剖面圖、平面圖、高程圖等，為袋裝黏土水下施工提供數(shù)據(jù)支持[2]。

2.2開挖覆膜

在圍堰防滲截水墻水下施工中，應(yīng)準(zhǔn)確計算平面尺寸，保證覆蓋層挖除干凈，清理漂石，優(yōu)化阻水效果。圍堰防滲截水墻以挖掘機開槽，挖除砂礫堆放于溝槽周圍作為子圍堰。該工程每次開槽約5.0"m，黏土袋砌筑3.8"m，按照圖紙確定開槽尺寸即邊坡坡率，注意坑壁穩(wěn)定性，嚴(yán)格控制開挖深度，滿足基礎(chǔ)埋深即可。多水河流開挖中，采取圍堰方式對水流疏導(dǎo)，以排水泵排水，清除槽底淤泥，換填粗砂。清理淤泥過程中，采取“高壓水管+吸泥筒”方式，水下由潛水員配合，即將吸水管與吸泥筒捆綁，以密封油漆桶作為吸泥管浮箱將其吊起，配置1臺空壓機與高壓水泵[3]。高壓水管連接高壓水槍，安排潛水員利用水槍將水下淤泥攪碎，利用吸泥管清除淤泥，嚴(yán)格按照要求清淤，尤其是挖至邊線部位，清理基層全部沉積物。之后，鋪設(shè)塑料彩條布，選擇厚度較厚、材質(zhì)良好塑料彩條布，將其平順鋪設(shè)，上端深入基底80"cm，以碼邊機將塑料彩條布縫接，接縫位置折疊壓縫，重疊長度約為30"cm。

2.3回填覆蓋層

在槽內(nèi)鋪膜厚，回填厚15"cm黏土，將其人工夯實，注意輕放回填料，以免將彩條布劃破，影響回填效果，達到河床標(biāo)高、整平后，即可堆碼黏土袋。

2.4黏土袋堆碼

2.4.1準(zhǔn)備材料

黏土袋堆碼中，結(jié)合工程情況確定料場位置、開采條件、開挖范圍等，鑒定黏土性能，要求其濕潤時切面光滑，手捻無沙粒感，整體水分較大，有滑膩感，塑性強，可搓成直徑0.5"mm長條。濕土能夠黏著物體，干土土塊堅硬[4]。該工程黏土料參數(shù)見表1。黏土必須使用黏性土，禁止粉性土和砂性土，否則會影響防滲效果。

黏土模袋采取200"g/m2機織土工布，裝袋前檢查其縫制質(zhì)量、規(guī)格尺寸、外觀缺陷，控制尺寸1"m×2"m×1"m。自卸車裝黏土沿道路進入現(xiàn)場，即可人工裝袋，注意裝袋不能過滿，達到2/3即可，縫合袋口，避免漏土。

2.4.2堆碼黏土袋

黏土袋運輸至施工區(qū)域，對露出水面位置以吊機吊裝，自下而上擺放；水下位置安排潛水員理坡擺放，保證黏土袋擺放整齊、均勻、相互錯縫，禁止亂放亂擺，以小黏土袋填充縫隙，確保黏土袋間平整密實。該工程要求：（1）每層擺放黏土袋中，準(zhǔn)確測量黏土袋高差，使其處于相同水平面；（2）黏土袋每擺放1層，則觀測1層，2次填筑時間如果間隔較長，觀測間隔3"d/次；（3）每袋水下黏土袋擺放整齊后，依靠黏土袋重力對其壓實；（4）施工嚴(yán)格按照要求觀測，整理沉降記錄表、原始監(jiān)測記錄、沉降曲線等資料。

2.5抽水護坡

圍堰防滲截水墻達到預(yù)期要求，繼續(xù)用潛水泵抽水。該工程抽水中注意觀察圍堰截水墻是否存在漏水、位移、變形或下沉等異常情況，前期抽水速度應(yīng)減緩，否則抽水過快會造成圍堰變形，使其失穩(wěn)坍塌。并且，考慮砌筑截水墻超過河床高度，可在截水墻頂部設(shè)置防沖砂礫袋，減少頂部受力，以免受壓位移，導(dǎo)致迎水坡滑坡。還要在圍堰外側(cè)將砂礫回填，壓實護坡角，有效穩(wěn)定圍堰，滿足工程要求。

3"圍堰防滲截水墻袋裝黏土水下施工效果

3.1"構(gòu)建模型

該工程選擇壩段50"m為例，按照圖紙確定地基尺寸、地質(zhì)情況、截水墻尺寸等，下游與上游最大寬度分別是61.5"m、60.0"m，X軸為水流方向，Y軸為高度方向，Z軸為截水墻軸線[5]?？紤]水電站對圍堰防滲截水墻的影響，分析入滲理論，可將其分為供水控制與土壤入滲率控制兩階段，交點即為積水點，具體如圖2所示。

入滲率作為多孔介質(zhì)入滲重要參數(shù)，是單位時間內(nèi)實際入滲過程單位面積通過的流量，能夠反映截水墻防滲效果，根據(jù)Darcy定律，確定最大入滲能力計算公式如下。

式（1）、式（2）：與分別是Z與X坐標(biāo)方向截水墻入滲率；是壓力水頭；是入滲系數(shù)。

3.2防滲效果

根據(jù)計算模型及公式對水電站圍堰防滲截水墻施工質(zhì)量開展評價，要求各部位透水率達到防滲要求，采取取芯孔注水試驗，佐證袋裝黏土水下施工合理性。以上游圍堰防滲效果為例，該部分注水試驗將清水注入取芯孔，保證管內(nèi)水位超出地下水位，維持固定不變，測定注入量，每隔5"min模擬測量1次，連續(xù)2次注入量測量差值在10%以內(nèi)，完成實驗，結(jié)果如表2所示。以此計算下游圍堰，確定滲水平均值在（4.42×10-7～1.18×10-6）cm/s。根據(jù)注水模擬實驗可知，上下游圍堰防滲截水墻指標(biāo)符合規(guī)范、設(shè)計要求。

4結(jié)論

綜上所述，水電站圍堰防滲截水墻應(yīng)增強整體強度與防滲效果，保證水電站建設(shè)質(zhì)量安全。通過對麻窩水電站工程圍堰防滲截水墻袋裝黏土水下施工分析，獲得以下結(jié)論：

（1）袋裝黏土圍堰施工便利，能夠就近取材，對環(huán)境與河床影響較小，應(yīng)結(jié)合實際工程情況，合理設(shè)計防滲截水墻袋裝黏土結(jié)構(gòu)，夯實施工基礎(chǔ)。

（2）防滲截水墻袋裝黏土施工應(yīng)把控測量放樣、開挖覆膜、回填覆蓋層、黏土袋堆碼等各項施工環(huán)節(jié)，方能控制施工質(zhì)量。

（3）工程上游圍堰滲水平均值在（8.4×10-7～2.7×10-6）cm/s，下游圍堰滲水平均值在（4.42×10-7～1.18×10-6）cm/s，均處于可控范圍內(nèi)，滿足防滲要求。

參考文獻

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[3]方琳，趙旭峰，孫家波，等.某水電站導(dǎo)流洞出口圍堰選型及施工技術(shù)[J].人民黃河，2023，45（6）：128-132.

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