砂砾层地基围堰施工的成功工艺

　　摘要本文主要介绍了丽水市松阳县合溪电站工程临时围堰施工条件、方法和工艺，根据现场实际施工环境和水文资料，结合工程分期分段施工的特点，重点对分期导流形式、围堰断面结构和相关参数等环节进行阐述，围堰经过了一个汛期洪水的考验，取得较为理想的效果，为主体工程施工顺利进展打下良好基础。

　　关键词相对不透水层灌袋分期导流洪峰防护

　　1概况

　　合溪水电站位于松阳县裕溪乡合溪村，由左岸电站和右岸宽顶堰组成，其中电站横向宽度约45m，宽顶堰横向设计宽度141m，总长度186m。根据进场后实际测量，站址处河道横向宽度约200m。站址处河床卵石分布厚度不一，左岸主河道与右岸河床高差约3m，河床地表起伏不平，右岸约50m宽度为砂石筛分系统。根据松阳县设计所提供的相关水文资料，枯水期5年一遇平均流量为597m3/s。当临时导流明渠过水断面为200m2时，相应参数如下：堰顶高程73.51m，平均流速2,475m/s，渠首底标高68m,渠道纵坡0.1%。按照招标文件要求，本工程计划2006年12月18日开始动工，于2007年12月17日前完成，施工期间经历两个枯水期和一个汛期。

　　2临时围堰规划

　　本工程导流方案采取明渠导流分期围堰的方法。一、二期围堰分别布置在左、右岸，其中一期围堰导流明渠布置于右岸，平均过水宽度约15m;二期围堰施工期间，利用已经完成的宽顶堰进行导流，以保证河道水流畅通。

　　设计标准：按照枯水期5年一遇标准进行设计、施工。

　　为保证施工期间河道正常过流,根据河道宽度和施工内容，计划分2期组织围堰填筑及围堰内主体项目的施工。一期施工围堰横向宽度初步拟定为120m，电站上下游结构均包容在一期围堰范围内。二期围堰在2007年汛期结束前完成填筑，根据总体规划，二期围堰横向长度约70m。

　　纵向围堰布置，为减少工程施工干扰，缩短二期围堰施工时间，计划纵向围堰穿坝段按照设计图纸要求采取C10混凝土灌砌块石结构(围堰作为永久建筑物的一部分)，同时做好刚性防水和横向围堰闭气结构之间的处理，确保不在接合部发生渗流破坏。

　　3设计围堰断面结构及参数

　　围堰主要由两部分组成：防渗体和防护体。防渗体材料必须满足渗透系数需要，最大限度减少渗流量以降低基坑排水量，是创造干地作业的关键，必须予以高度重视。防护体是为保护防渗体免受破坏而设置的外围结构，同时还应保证不因河道水流的冲刷和遭遇超标准洪水时漫流引起的破坏的需要。

　　根据本工程实际情况，因河床砂砾石覆盖层较厚且呈透水状，围堰施工前必须挖除下卧覆盖层至不透水岩层或相对不透水性好的砂砾层,，进行防渗体和防护体的施工。防渗体自基础岩石或相对不透水性好的砂砾层开始施工，至设计围堰顶止。防渗体采用附近粉砂，利用水力冲挖的办法取沙灌袋，灌袋利用3t/m土工布缝制而成，50m为一段，袋身每5m开设冲填小孔以利粉砂均衡灌入。围堰底部与相对不透水砂砾层结合处宽度设置最小宽度2m，顶部宽度1m。

　　防护体采用河床开挖的砂砾料分层填筑，先进行基坑侧填筑，再进行中间粉砂灌袋防渗体施工，最后组织基坑外侧砂砾料的填筑。砂砾料填筑自现有河床高程始，分层填筑至设计高程。内侧防护体底部宽度设置为5.8m，顶宽1m，基坑侧放坡系数1：1，与防渗体接合侧放坡系数适当减小，以满足砂砾料稳定为宜。外侧砂砾料顶宽设置为5m，底宽8m，迎水面放坡系数1：1.5。为保证围堰在洪水期间安全运行，上下游与纵向围堰连接的横向围堰50m范围内，外护面均浇筑20cm厚度混凝土护面。

　　围堰顶高程加安全超高30cm考虑，设置堰顶高程74m。

　　一期导流明渠进出口渠底高程参照河道上下游渠道首尾处河床底高程，平均过流断面初定为15m，明渠与围堰之间保证10m宽度自然砂砾料厚度,防止水流冲刷影响围堰安全运行。为保证预流部分砂砾料的稳定，迎水面采取大块石抛石进行防护保护。

　　围堰内于开挖基坑上游侧设置6m宽临时道路一条，路面采取C10素混凝土防护，在满足漫顶对围堰底脚形成冲刷的同时亦可有效改善场内施工道路的运行条件。

　　围堰断面参数:具体见围堰断面图所示。

　　4施工

　　4.1导流工程施工

　　分为一期围堰时右岸导流明渠和二期围堰施工时左岸已经完成的堰坝导流两部分。

　　1、一期围堰明渠施工

　　根据实际地形对一期围堰导流明渠进行规划，以现有河床实际高程为基准，上部开挖宽度暂定为30m，明渠底部宽度为10m。

　　在满足过流的前提下，一期明渠开挖部位厚度较大，计划分2次组织开挖。第一次开挖层厚控制在3m左右，第二次开挖厚度以满足河道水流正常宣泄为度。

　　开挖采用反铲挖掘机从下游向上游依次组织开挖，开挖的砂砾料统一运至业主指定的弃料场堆放，形成的明渠两侧边坡采取自然放坡系数。

　　2、二期围堰导流工程施工

　　一期围堰完成后及时组织围堰内部分堰坝段的施工，保证二期围堰填筑时河道水流沿堰坝顶排向下游河床。

　　4.2临时围堰施工

　　施工程序主要包括：覆盖层开挖、覆盖层部位防渗料填筑、基坑侧防护体砂砾料填筑、心墙防渗体施工、外侧防护体砂砾料填筑、护面混凝土浇筑及局部技术处理等。

　　1、覆盖层开挖

　　采用反铲挖掘机一次性开挖到位，对于局部开挖深度超过4m的，采取分层开挖的方法。

　　为减少开挖量，采取直槽开挖的方式，但必须满足防渗体施工时两侧覆盖层的稳定。

　　开挖到位后，如果渗流量大，则采用施工子围堰的方法对开挖基础进行处理;对可以采用强排施工的地段利用水泵排除基坑渗水后立即组织防渗土料的填筑。

　　基础处理必须干净，防止产生渗流通道，给后续主体项目施工带来隐患。

　　覆盖层分段开挖到位后，随即进行防渗体施工。

　　2、防渗体施工

　　主要包括基础覆盖层部位和上部挡水围堰内心墙2部分。基础覆盖层开挖结束完成一段后随即组织防渗体填筑，基础槽内防渗粉砂全断面水力冲填，槽口预留50cm开始采取制作的管袋分段充填灌袋。河床以上防渗体由多条管袋首尾连接而成，施工时分层分段进行，注意做好接头及上下管袋的连接，确保不形成渗水通道。

　　为加强防渗效果，在黄砂形成的管袋与基坑防护砂砾石之问全断面铺设一层防水彩条布。为保证彩条布在运行期间不破损，在彩条布与砂砾石之间铺设缓冲材料稻草一层。

　　3、防护体砂砾料填筑

　　基坑侧防护体在防渗体灌袋分层施工完成并进行结合面技术处理后即可组织施工，施工时应保证基坑侧放坡系数为1：1，与防渗体间采取陡边坡。外侧(迎水面)在心墙施工一层后组织，接合部位严禁重载，迎水侧尽量采取缓坡处理。填筑分层、分段组织，注意段间接合处施工质量。

　　对于受水流影响大的部位，底脚采取大块石防护处理。

　　4、护面混凝土浇筑

　　在围堰施工达到设计高程后纽织施工，先施工坡面混凝土，再进行顶部混凝土施工。

　　5、局部技术处理

　　穿坝段纵向围堰施工：为减少二期围堰纵向施工工作量，为二期主体项目及早施工创造条件，对穿坝段采取与永久建筑物结构一致的混凝土灌砌石结构，在确保纵向围堰稳定的同时为后续项目施工提供了方便。施工时由于受渗透水流影响，必须采取人工排水方法，保证纵向围堰施工正常进行。

　　纵横向围堰结合处处理：对于纵横向围堰结合处形成的转角，迎水面采取大块石护底、混凝土护面处理。

　　放水孔：为应对超设计洪水时因水位过高漫顶造成基坑冲损，在上游侧围堰底部设置一直径1m的放水孔，利用简易闸门启闭，在洪水漫顶前打开放水孔向基坑内注水，以形成一定厚度的水垫，确保不因洪水漫顶在较大落差下对围堰和基坑形成破坏。

　　5结语

　　砂砾层地基临时围堰施工，必须合理解决基础渗漏及围堰本身的防渗问题。因此，要对基础进行认真处理，必须开挖至相对密实的不透水层再开始组织防渗体施工及防渗体内外两侧的防护处理。围堰运行期间加强观测，每次洪水过后检查水损情况并及时予以维修，保证施工期间围堰安全运行。

　　对于类似工程，如果基础砂砾层埋深较大，采取常规方法无法开挖到相对不透水层，可采取机械打桩增加防渗墙的方法确保基础渗漏得以控制。对于河道流量较大的工程，临时围堰外护面建议采用浆砌石结构。

　　参考文献

　　1、围堰堰体应力状态的有限元计算分析工程兵学院学报1997年02期

　　2、水利水电工程施工组织设计中国水利水电出版社张守金康百赢2008.8

　　3、水电工程土石围岩设计中英重视的若干问题水电站设计姚福海2007.2

　　4、三峡水利枢纽一期土石围岩的施工及进度人民长江樊启雄1995年08期

　　5、加强基础建设，确保安全度汛大坝与安全杨阮2002年01期

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