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挂治水电站二期围堰的设计优化与施工

来源:用户上传      作者: 蔡大为

  摘 要:挂治水电站左岸二期围堰原设计采用高压旋喷灌浆防渗墙,经优化后,就地取材,采用黏土心墙防渗,取得了很好的防渗效果。基于此,对其防渗方案比选、土石方平衡方案优化及优化后的方案施工工作进行较为全面的介绍,以期为同类工程提供借鉴。
  关键词:土石方围堰;防渗;优化;土石方平衡
  中图分类号:C93 文献标志码:A 文章编号:1000-8772(2012)19-0132-02
  1 导流方式概述
  挂治水电站采用分期导流方式施工,主体工程施工分两期:第一期,先围右岸厂房及相邻的2孔溢流坝,由左岸束窄河床泄流,在围堰的围护下,进行一期基坑内厂房及相邻的2孔溢流坝、二期纵向围堰等施工,并且在2孔溢流坝内留设2个8m×4m(宽×高)的导流底孔。一期导流标准采用全年两年一遇洪水标准,洪峰流量为3 400m?/s.
  在厂房自身具备挡水条件、右侧2孔溢流坝及导流底孔具备泄流条件时,拆除一期上下游横向围堰,进行左侧束窄河床截流,形成二期基坑;二期围左岸的3孔溢流坝,由已建好的右侧2孔溢流坝(堰顶高程305.50,宽2×18m)及2个导流底孔泄流。二期围堰挡水标准为洪峰1 022m3/s(为三板溪坝至挂治坝址区间全年10年一遇洪峰流量797m3/s与三板溪电站单机发电量225m3/s叠加),相应上、下游水位分别为308.42m和300.00m。
  最后拆除二期横向土石围堰,导流底孔下闸挡水,第一台机组发电。
  2 方案比选
  本工程围堰防渗施工工期紧、基础地质条件复杂,先进合理的防渗形式是确保围堰施工质量和施工进度的关键所在。
  2.1 工期
  原设计院提供的设计高喷灌浆工程量约1933m左右,按照单套高喷设备70m/天,进设备2套,需占直线工期14天,加上临建工程准备时间,生产性试验时间,工期会更长。改为黏土心墙方案后,缩短直线工期一个月左右。
  2.2 造价
  考虑到利用三板溪水库下闸蓄水的有利时机,上游来水仅很小的区间流量。黏土心墙方案成为可行,而且防渗材料可就地取材,同时右岸一期围堰部分拆除料可直接上堰,节约取料及碴料外运成本。通过方案优化,节约造价约100万元。
  3 二期围堰布置
  3.1 围堰结构
  二期横向围堰汛期为土石过水围堰,上游围堰堰顶高程309.10m,设4.1m高的自溃式土石子堰,围堰过水面高程305.00m,下游围堰堰顶高程300.50m,靠纵堰侧预留10m长缺口。
  二期纵堰为混凝土重力式结构,由一、二期共用段、连接段、中导墙组成。
  3.2 围堰运行要求
  根据水情预报,当洪峰流量大于1 022m3/s时,要求先拆除下游缺口子堰,由下游向基坑先行充水,然后主动拆除上游围堰高程305.0m以上土石子堰,以保证上游围堰的过流断面,左岸基坑参与泄流。
  4 施工道路
  上、下游横向土石围堰填筑方向均选用从右向左,单戗、单向、立堵方式,所以上游围堰施工道路利用现有上游临时过江道路形成,并在二期上游围堰右端上游侧设置回车平台;从下游施工便桥左端修路至下游围堰左端,并顺左边坡与上游围堰左端接通。在施工便桥通车以前,为满足过流要求,在处于导流底孔流道上游渠中的道路中预埋多根φ600涵管。
  5 土石围堰施工
  5.1 填料选择及要求
  (1)黏土:防渗土料要求渗水量小,渗透系<1×10-5cm/s,黏粒含量为20%~30%,设计干容重15kN/m3 。
  (2)石碴料:级配良好,粒径<5mm的细料含量约为40%,干容重18.5kN/m3。
  (3)堆石:级配良好,粒径<5mm的细料含量<25%,干容重19.5kN/m3。
  (4)块石垫层:孔隙率<20%,表面要求平整。
  (5)过渡料和反虑料:质地坚硬、最大粒径不大于50mm,沙与砾石比例约为1∶4。选用砂卵石料。
  (6)双绞钢丝网石笼护垫、护坡:双绞钢丝网石笼护垫、护坡均采用高镀锌低碳钢丝、六边形网目的双绞格网制成。卵石或片石,石头粒径不超过250mm,石头粒径必须大于网格尺寸。
  5.2 截流
  设计提供的二期截流流量为7.01m3/s。截流时间2月中旬。因流量很小,经水力学计算,二期截流时可不设龙口,上游围堰截流戗堤直接从右堰肩向左岸单戗进占,右堤头设回车场。
  上游戗堤填筑量约4 239m3。进占按2天计划完成。施工时采用挖掘机在料场向自卸汽车装料、自卸汽车加推土机组合从右岸向左岸推进形成戗堤。施工安排两台1.2m3挖掘机、一台ZL50装载机装车,6台15t自卸汽车运输。运输上堤后,进占法卸料,D85推土机辅料、压实,铺筑层厚度石碴控制在0.8m~1.5m,辅料与碾压施工平行作业。
  5.3 上、下游围堰护坡、护脚施工
  块石垫层、双绞钢丝网石笼护坡与堰体填筑及黏土心墙施工同步进行,控制好堰体填筑高程及坡度,保证上、下游面修坡完成后,待施工的垫层、护坡在挖机的控制范围内。施工现场石料转运由挖机完成。
  5.4 施工程序
  上游围堰施工程序:截流戗堤→覆盖层开挖→黏土斜墙Ⅰ→黏土心墙Ⅱ(石碴Ⅰ)→块石垫层→双绞丝网石笼→C15混凝土施工→子堰施工。
  下游围堰施工程序:石碴Ⅰ→覆盖层开挖→黏土斜墙Ⅰ(石碴Ⅱ)→黏土心墙Ⅱ(石碴Ⅲ)→钢筋笼护脚→块石垫层→双绞丝网石笼。
  6 土石方平衡与时段施工道路
  6.1 土石方平衡见表2
  6.2 上游围堰
  (1)备料场。料源主要是一期上游横向围堰拆除料、导流底孔前流道清理料、河滩砂卵石料,以及二期基坑开挖料等。黏土备料场选在左岸上游围堰堰肩处,施工时可从左岸直接运输。
  (2)时段施工道路。戗堤料源取自一期上游围堰拆除混凝土块。上游围堰截流戗堤施工时,使用二期上游围堰施工道路,由围堰右端向左岸方向进占施工,逐步形成戗堤作为通向左岸的施工道路。砂卵石覆盖层开挖及黏土心墙Ⅰ施工时,利用已形成的戗堤作为施工道路。由于黏土心墙Ⅱ、过度层、反虑层、石碴Ⅰ是按同时分层碾压、交替上升的方法施工的,在每一层形成时,都可以作为上一层的施工道路(在堰堤低于戗堤顶部高程时,可以利用戗堤作为施工道路)。
  6.3 下游围堰
  (1)备料场。下游围堰备料场布置在下游抽水泵站附近,堆存要求同上游围堰料。料源主要是一期下游横向围堰拆除料、二期基坑开挖料及尾坎后流道清理料等。黏土备料场同上游围堰,暂选在左岸上游围堰堰肩处。施工时可以从左岸直接运输。
  (2)时段施工道路。石碴Ⅰ料源取自一期下游围堰拆除混凝土块。下游围堰石碴Ⅰ施工时,采用二期围堰施工道路,由围堰右端向左岸方向进占施工,逐步形成石碴Ⅰ通道作为通向左岸的施工道路。砂卵石覆盖层开挖及黏土心墙Ⅰ(含过渡层)施工时,利用已形成的石碴Ⅰ及二期施工道路作为施工道路。石碴Ⅱ、块石垫层及钢筋石笼同时施工,施工道路为石碴Ⅰ和黏土心墙Ⅰ已施工部位形成平台。
  7 结语
  中小型水电站二期基坑一般都面临施工工期紧,如何快速形成方便施工且经济的围堰防渗体系,以及利用一期围堰拆除料做好土石方平衡优化,本文在此提供了很好的借鉴,供同行参考。
  参考文献:
  [1] 夏可风.水利水电工程施工手册(第1卷):地基与基础工程[M].
  北京:中国电力出版社,2002.
  (责任编辑:陈喜辉)
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