長河壩水電站復(fù)合土工膜心墻上游圍堰快速施工技術(shù)

羅文廣

(中國水利水電第五工程局有限公司長河壩施工局，四川康定 626001)

1 工程概述

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站。長河壩水電站是以單一發(fā)電為主的大型電站，樞紐建筑物由攔河大壩、泄水系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)組成。電站工程為一等大(1)型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為1級建筑物，次要建筑物為3級建筑物，上、下游圍堰為3級建筑物。電站總裝機容量2 600 MW，水庫正常蓄水位高程1 690 m，具有季調(diào)節(jié)能力。攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，壩頂高程1 697 m，最大壩高240 m，壩頂長度502.85 m，壩頂寬度16 m。

上游圍堰為復(fù)合土工膜心墻堆石結(jié)構(gòu)，擋水標(biāo)準(zhǔn)為全年50年一遇，相應(yīng)的設(shè)計流量為5 790 m3/s。圍堰堰頂高程1 530.5 m，最大堰高54 m，堰頂軸線長185.76 m，圍堰堰頂寬13.5 m。上游迎水面高程1 492.5 m 以上堰坡為 1∶2，1 492.5 m以下堰坡為1∶3;背水面1 487 m以上堰坡為1∶1.8，1 487 m 以下堰坡為 1∶1.5。上下游過渡料設(shè)計寬度均為4 m，上下游墊層料設(shè)計寬度均為2 m。上游迎水面高程1 492.5 m以上采用干砌石護坡，法線方向厚1 m?？偺钪搅繛?9.6 萬 m3。

圍堰工程于2010年10月23日完成截流施工，2011年4月10日完成防滲墻施工，2011年4月15日開始全斷面填筑，2011年5月28日提前13 d完成圍堰施工。

2 圍堰度汛方案

2.1 圍堰度汛方案

圍堰工程2011年度汛原設(shè)計采用過水圍堰。為滿足長河壩電站建設(shè)進度總體需求，將圍堰工程2011年度汛變更為全年擋水圍堰。

2.2 擋水圍堰度汛標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計單位提出2011年擋水圍堰度汛標(biāo)準(zhǔn):2011年4月底圍堰具備2011年5月份20年一遇洪水擋水標(biāo)準(zhǔn)，堰體全斷面填筑至1 500 m高程。2011年5月底堰體具備全年20年一遇擋水標(biāo)準(zhǔn)，堰體全斷面填筑至1 521.5 m高程。2011年6月10日堰體具備全年50年一遇擋水標(biāo)準(zhǔn)，堰體全斷面填筑至堰頂設(shè)計高程1 530.5 m。

3 堰體填筑分期規(guī)劃

根據(jù)擋水圍堰設(shè)計度汛標(biāo)準(zhǔn)進行了上游圍堰堰體填筑規(guī)劃，堰體填筑共規(guī)劃三期，分別為Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期，分期規(guī)劃及規(guī)劃完成時間見圖1。分期規(guī)劃特性見表1。

4 施工布置

4.1 施工道路布置

上游圍堰堰體填筑規(guī)劃分三期進行施工，新建施工道路根據(jù)堰體填筑分期規(guī)劃、建設(shè)單位已提供的現(xiàn)有交通公路、規(guī)劃料源分布及現(xiàn)場實際情況進行布置(圖2)，其中3#施工道路利用圍堰下游1 487 m高程3 m寬馬道以及圍堰下游邊坡設(shè)計坡比與道路回填渣料自然穩(wěn)定坡比差形成。堰體填筑新建施工道路特性見表2。

圖1 圍堰堰體填筑分期規(guī)劃圖

表1 圍堰堰體填筑分期規(guī)劃特性表

圖2 圍堰填筑新建施工道路布置圖

4.2 堰外新建施工道路使用規(guī)劃

3#、4#、6#施工道路:主要承擔(dān)左右壩肩開挖利用料、墊層料的運輸。

5#、5 －1#、5 －2#施工道路:主要承擔(dān)左右壩肩開挖利用料、墊層料、孟子壩及野壩大橋下游洞渣回采料、磨子溝原河床砂卵石開采料的運輸。

4.3 施工用水

堰體填筑用水主要為堰體填筑料加水，采用4″水泵從大渡河抽水，攤鋪前灑水，輔助8 t灑水車運輸至填筑面供水。

表2 圍堰填筑新建施工道路特性表

4.4 施工區(qū)照明

為滿足堰體填筑施工進度要求，堰體填筑施工24 h連續(xù)作業(yè)。施工區(qū)照明主要采用220 V、3.5 kW金鹵燈，分別在左岸12#隧洞、右岸13#隧洞各布置2盞，并在作業(yè)面輔助可移動式的6盞1 kW碘鎢燈。

5 圍堰快速施工技術(shù)

為滿足圍堰工程2011年度汛要求，進行了堰體填筑分期規(guī)劃，土工膜心墻月平均上升高度約22.8 m/月，月最大上升高度 25.9 m/月。為滿足土工膜心墻堰體高強度上升要求，主要應(yīng)解決的施工關(guān)鍵技術(shù)項目為堰體填筑料料源保障、環(huán)形施工道路布置、防滲墻墻頭鑿除、堰體填筑施工程序、過渡料及墊層料攤鋪措施、復(fù)合土工膜錨固施工、復(fù)合土工膜焊接及雨天施工措施、跨土工膜心墻措施及設(shè)備保障。

5.1 堰體填筑料料源保障

堰體填筑料未設(shè)置專門的石料場，料源比較分散。堆石料利用洞渣料、左右岸壩肩高邊坡開挖渣料，過渡料利用洞渣料及磨子溝原河床砂卵石料，墊層料利用河床天然砂礫石料經(jīng)篩分系統(tǒng)加工生產(chǎn)。堰體填筑料料源規(guī)劃情況見表3。

表3 堰體填筑料料源規(guī)劃表

堰體堆石料、過渡料規(guī)劃料源總量為73.43萬m3，規(guī)劃開采系數(shù)為1.29。墊層料規(guī)劃生產(chǎn)總量4.5萬m3，規(guī)劃系數(shù)1.8。堰體各填筑料料源規(guī)劃開采系數(shù)均滿足《碾壓式土石壩施工規(guī)范》DL/T 5129－2001。

各規(guī)劃料源經(jīng)顆分試驗、生產(chǎn)性碾壓試驗等試驗檢驗工作，其質(zhì)量均滿足設(shè)計指標(biāo)要求。

5.2 環(huán)形施工道路布置

鑒于堰體填筑料料源均位于上游圍堰的下游，而業(yè)主提供的、已修建的2#支洞為單車道，不能滿足圍堰高強度填筑施工要求，需另行規(guī)劃一條通行車道。由于場地限制，另行規(guī)劃的通行車道只能從大壩河床基坑通過，運輸車輛通行過程中將與左右岸壩肩開挖相互干擾。為減少圍堰填筑與左右岸壩肩高邊坡開挖的相互干擾，規(guī)劃3#、4#、6#施工道路與原 S211省道連接成環(huán)形施工道路(圖2)。環(huán)形施工道路的形成，使堰體填筑料運輸車輛可以分別在左右岸壩肩高邊坡開挖堆渣的間隙通行，從而大大提高了上壩強度。

5.3 防滲墻墻頭鑿除

圍堰防滲墻墻頭鑿除采用液壓破碎錘替代原爆破拆除方案，防滲墻墻頭設(shè)計拆除深度為1.3 m，分三層拆除至設(shè)計深度。拆除混凝土渣料，用防滲墻導(dǎo)向槽清淤，小型挖掘機清除，拆除施工強度約為25 m/d?；炷练罎B墻錨固土工膜施工于2011年4月10日完成，較原計劃2011年4月20日提前10 d。液壓破碎錘施工情況見圖3。

5.4 堰體填筑施工程序

堰體為土工膜心墻堆石壩，堰體填筑施工過程中，對復(fù)合土工膜保護、墊層料碾壓質(zhì)量、保證墊層料及過渡料設(shè)計寬度應(yīng)為確定堰體填筑施工程序的主要因素。堰體填筑施工程序見圖4。

圖3 液壓破碎錘防滲墻墻頭拆除施工圖

5.5 過渡料及墊層料攤鋪措施

堰體過渡料設(shè)計寬度為4 m，墊層料設(shè)計寬度為2 m，過渡料設(shè)計寬度基本滿足自卸汽車卸料及推土機攤鋪作業(yè)寬度要求。過渡料采用后退法施工，用SD32推土機攤鋪。由于墊層料設(shè)計寬度不能滿足自卸汽車通行及推土機攤鋪作業(yè)寬度要求，遂采用小型挖掘機攤鋪并輔助人工修整、整平。熟練挖掘機操作手每臺挖掘機墊層料攤鋪強度約50 m/h。高峰期施工使用2臺反鏟鋪料。

5.6 復(fù)合土工膜錨固施工

復(fù)合土工膜的錨固分為:基礎(chǔ)混凝土防滲墻錨固與兩岸壓板混凝土錨固。

(1)基礎(chǔ)混凝土防滲墻錨固。

混凝土防滲墻錨固復(fù)合土工膜施工主要應(yīng)解決好土工膜的鋪設(shè)、限位、固定等幾個問題。本工程采用簡易鋼管架，鋼管架高1 m，寬50 cm。簡易鋼管架上部伸出一排懸臂桿，寬50 cm，外露鋼管端頭采用軟墊包裹，用于鋪設(shè)、保護土工膜。挑架前沿設(shè)置一根縱向鋼管，其平面位置與設(shè)計土工膜位置一致，用于限位土工膜。土工膜鋪設(shè)完畢，采用縱向鋼管固定放置于挑架上的土工膜(圖5)。

(2)壓板混凝土錨固。

圖4 堰體填筑施工程序圖

圖5 土工膜鋪設(shè)、限位、固定鋼管架圖

岸坡錨固采取隨填筑面上升、分期分層澆筑的方式。采用干硬性混凝土并添加早強劑，以保證堰體填筑時已經(jīng)澆筑的混凝土具有一定強度。

5.7 復(fù)合土工膜焊接及雨天施工措施

復(fù)合土工膜選用成都鑫天路工程材料有限公司生產(chǎn)的350 g/m2/0.8 mm HDPE/350 g/m2土工膜，該廠土工膜在溪洛渡、向家壩等工程中使用，經(jīng)檢測質(zhì)量滿足設(shè)計要求。經(jīng)過綜合計算，選擇幅寬6 m的土工膜較為經(jīng)濟、合理。本工程選用的復(fù)合土工膜(兩布一膜)為新材料，可直接采用2PH－213型熱合爬行機進行焊接，無需先進行膜的焊接，再進行縫布。

雨天影響主要為土工膜焊接施工，采取的主要措施:

(1)采用彩條布覆蓋待焊接的土工膜，并采用10 cm×10 cm方木墊高彩條布及土工膜，以防止雨水淋濕及雨水浸泡;

(2)對于局部淋雨受影響的部位，安排專人采用大功率吹風(fēng)機吹干;

(3)加強天氣預(yù)報資料的收集，土工膜焊接施工時間根據(jù)天氣預(yù)報情況進行調(diào)整，以避開雨天焊接。

5.8 跨土工膜心墻措施

堰體全部填料均來自圍堰下游，堰體上游填筑料運輸需跨越復(fù)合土工膜心墻。對土工膜心墻采用跨越鋼棧橋的保護措施，防止土工膜被壓壞。跨越堰體復(fù)合土工膜心墻簡易鋼橋?qū)? m，長4 m，共加工3座，2座使用，1座備用。單座簡易鋼橋由兩榀組成，每榀寬2 m，長4 m。堰體填筑施工過程中，心墻部位架設(shè)2座，即重車與空車分別設(shè)置，以滿足堰體填筑料運輸?shù)耐ㄜ囈笠约巴凉つず附邮┕r的交叉使用。簡易鋼橋采用攤鋪墊層料的小型挖掘機吊裝，簡易鋼橋見圖6。

跨心墻簡易鋼橋吊裝頻次要求主要考慮土工膜焊接施工及心墻施工因素，一般按照每填筑2層(單層厚50 cm)吊裝一次簡易鋼橋較為合理。

圖6 簡易鋼橋結(jié)構(gòu)示意圖

5.9 設(shè)備保障

為保證圍堰高強度施工，其設(shè)備配置的保證尤為關(guān)鍵。設(shè)備配置數(shù)量根據(jù)施工強度及作業(yè)條件進行計算，然后按照0.75的保證系數(shù)進行確定。主要配置數(shù)量見表4。

表4 圍堰主要設(shè)備配置表

6 結(jié)語

通過復(fù)合土工膜心墻堆石壩圍堰快速施工技術(shù)的研究與應(yīng)用，大幅度提高了心墻上升強度，心墻月最大上升高度達到28.9 m/月。盡管在圍堰工程施工期間，降雨時間占施工時間的40%，但由于快速施工技術(shù)措施得力、有效，施工組織嚴(yán)密、緊湊，長河壩水電站圍堰僅用了43 d即填筑到頂，比原計劃提前13 d，確保了2011年度圍堰工程的安全度汛。