李韜
摘 要:松陽縣莊門源水庫在前期的施工過程中,主要由于施工組織不力等原因,導(dǎo)致大壩在汛前沒有達到設(shè)計要求的度汛高程,經(jīng)工程參與各方根據(jù)實際情況研究對比多種度汛方案后,確定采取導(dǎo)流洞泄洪為主,同時做好壩體全斷面過流準(zhǔn)備的方案,壩面采用綠濱墊結(jié)合砂袋保護,壩后坡采用綠濱墊保護。確保了度汛安全,同時節(jié)約了費用。
關(guān)鍵詞:砼面板堆石壩 壩面及壩前后坡加固保護 允許全面斷過流 防洪度汛
中圖分類號:TV551 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(a)-0105-02
1 工程概況
莊門源水庫是以供水為主,結(jié)合防洪、發(fā)電及改善水環(huán)境等綜合利用的工程項目,水庫由擋水建筑物(面板堆石壩)、泄水建筑物(溢洪道)、供水放空建筑物及發(fā)電廠房等建筑物組成。壩址集水面積13.1km2,正常蓄水位285m,校核洪水位287.70m??値烊?43萬m3,正常庫容299萬m3。水電站裝機兩臺,總裝機容量420kW??偺钪こ塘考s為33萬m3。
壩型為鋼筋混凝土面板堆石壩,河床段壩基趾板開挖底高程235m,相應(yīng)的最大壩高53.3m,壩頂寬度5m,壩頂長度為203 m,防浪墻頂高程289.50m。溢洪道為岸邊側(cè)槽式,位于大壩右壩頭,堰頂高程285m。發(fā)電引水隧洞進口位于大壩上游約100m處,其進水口底板開挖高程252.5m。導(dǎo)流洞進口位于引水隧洞上游約50m處,洞徑為3.0m×3.0m城門洞型。
2 設(shè)計度汛方案
根據(jù)設(shè)計資料,暴雨是本流域的主要成因,其中梅雨、臺風(fēng)雨是本流域大洪水的主要成因,設(shè)計流域暴雨統(tǒng)計按年最大、非汛期最大取樣的原則進行。設(shè)計年徑流成果統(tǒng)計表1,設(shè)計洪水成果表見表2。
根據(jù)初步設(shè)計資料顯示,該項目采用“一次圍堰斷流,導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流”的方案進行導(dǎo)流。施工階段選用3年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)的漿砌石圍堰施工方案,相應(yīng)的洪峰流量為37.8m3/s。根據(jù)設(shè)計度汛要求,在開工第一年導(dǎo)流洞貫通,壩基開挖完成,開工第二年汛前大壩填筑達到度汛高程269m,大壩前坡采用碾壓砂漿護坡,具備大壩臨時擋水與導(dǎo)流洞泄洪的度汛條件。
3 實際度汛形勢
該項目于2013年5月20日正式下達開工令,按施工進度計劃安排,主要節(jié)點工期為:2013年6月25日完成導(dǎo)流洞開挖;2013年7月20日完成導(dǎo)流洞襯砌及灌漿;2013年7月20日完成大壩圍堰砌筑;2013年9月15日大壩基及壩肩開挖完成;2014年4月15日進入汛期前,大壩填筑至269m度汛高程。
工程開工后,由于施工單位施工管理混亂等多方面的影響因素,多個工作面施工進度極其緩慢。其中導(dǎo)流洞基本按計劃開挖完成,但是在汛前沒有按計劃完成相應(yīng)的混凝土襯砌施工,圍堰(堰頂設(shè)計高程249.7m,實際達到250.0m)也基本按進度計劃完成施工。但其他工作面尤其是大壩的基礎(chǔ)開挖及后續(xù)大壩填筑的進度嚴(yán)重滯后,直到2014年4月15日進入梅汛期,大壩前區(qū)填筑只達到243m高程,主堆與次堆也只達到245m高程,與設(shè)計要求的度汛高程相差很多,度汛形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。
由于莊門源水庫下游不到2公里就是人口密集的自然村,如果出現(xiàn)洪水越壩而最終導(dǎo)致潰壩,后果將很嚴(yán)重。經(jīng)工程參建各方多次討論評估后,認為施工單位在短期內(nèi)不可能將大壩填筑到設(shè)計要求的度汛高程,為了確保度汛安全,只有采取安全系數(shù)高防護措施。
4 可采用度汛方案對比
以下按度汛方案出稿的先后順序,分析各種度汛方案的優(yōu)缺點。
方案一:由于施工進度嚴(yán)重滯后,已無法按時完成至度汛高程,業(yè)主與監(jiān)理要求項目部根據(jù)實際情況編寫度汛措施。項目部于2013年3月16日編寫并報送了第一次度汛方案?;舅悸窞椋簩?dǎo)流洞泄洪,引水隧洞輔助泄洪,土石圍堰擋水。主要內(nèi)容如下:由于漿砌石圍堰實際頂高程已達到250m,在漿砌石圍堰下游先用土石方回填一個平臺,其高程與漿砌石圍頂高程相同為250m,在漿砌石圍堰下游坡腳形成一個250高程平臺,然后從漿砌石圍堰左岸起至右岸趾板邊坡方向再填筑一條頂寬5m的小型土石圍堰,該堰頂同時兼作大壩填筑料運輸?shù)缆?。土石圍堰頂高程最低處高程?58m,其兩側(cè)坡比均為1:1.5,土石圍堰上游坡面及250高程平臺用復(fù)合土工膜作為防滲體,周邊及坡腳有C15混凝土梁固定,復(fù)合土工膜外側(cè)用20cm厚碎石料鎮(zhèn)壓,防止土工膜拜損壞和老化。同時項目部計劃在2014年4月15日前完成引水隧洞160m洞挖,以確保在必要時可以輔助泄洪。
針對項目部編寫的度汛方案,項目主管理部門松陽縣水利局組織業(yè)主、設(shè)計、地勘、監(jiān)理及項目部等參建各方的負責(zé)人員于2014年3月20日開會對度汛方案進行討論分析,一致認為主要有兩點無法確保安全:第一是土石圍堰的穩(wěn)定性分析沒有科學(xué)的計算依據(jù);第二是以項目部的實際施工能力,在25d內(nèi)開挖完成160m的引水隧洞有很大不確定性。
最后認為該方案風(fēng)險過大,應(yīng)重新編制并另行報批。
方案二:根據(jù)目前施工現(xiàn)狀,項目部在與工程各方多次協(xié)商后于2014年4月3日向監(jiān)理報送了第二次度汛方案。主要內(nèi)容是:在4月15日前做好大壩上游壩面砂漿固坡工作,壩后大塊石固坡,遵從“梅汛期間大壩全斷面過流施工”的指導(dǎo)原則,此原則直至7月15日前▽264.0m以下壩面砂漿固坡完成止。在其后的施工時段,采取前壩體先行,后壩體3C區(qū)后行的施工指導(dǎo)原則,直至大壩全面到頂。
大壩過流措施:在4月15日至7月15日間,大壩始終處于允許過流施工狀態(tài),前壩坡按設(shè)計要求用M10砂漿固坡,后壩坡▽256.8m以下在設(shè)計干砌石內(nèi)坡面外加拋2m寬大塊石防沖護坡,塊石粒徑要求>1m、無風(fēng)化;大壩頂面鋪設(shè)復(fù)合土工膜,頂面用20m×20m鋼管鎮(zhèn)壓,若以▽256.8m為基準(zhǔn),需要復(fù)合土工膜1萬m2,需要鋼管1 000m。大壩頂面啟動過流施工的條件為:若天氣預(yù)報暴雨(50~100mm/24h)連續(xù)2d以上或大雨(25~49.9mm/24h)連續(xù)3d以上情況下,提前兩天開始大壩過流頂面鋪設(shè)土工膜施工。在鋪設(shè)土工膜前,整個壩體頂面用15cm厚細料找平碾壓。大暴雨過后,庫區(qū)水位降至▽250.0m以下時,拆除鋼管,分條收起復(fù)合土工膜,繼續(xù)進行大壩填筑施工。
針對第二次度汛方案,本項目主管理單位松陽縣水利局組織人員對其進行了審查,認為其中組織、人員、制度已落實,度汛措施與相應(yīng)的施工安排基本可行,同意按此方案落實執(zhí)行。
方案三:但是由于方案二確定后,項目部的施工組織不力等原因,施工實際進度與方案所確定的計劃進度相差甚遠,至2014年5月份,壩體填筑仍沒有達到250高程,為確保壩體度汛安全,所以于2014年5月份,由業(yè)委托設(shè)計根據(jù)目前的實際情況編寫壩體過流保護設(shè)計。由于招標(biāo)時的設(shè)計報告只提出了一個度汛高程269m,后來設(shè)計單位重新按梅汛期與臺汛期分開計算度汛高程,計算結(jié)果如表3。
設(shè)計研究項目的實際情況后,確定采用生態(tài)格網(wǎng)對壩體過流保護,主要內(nèi)容為:首先暫停壩體填筑施工,立即對壩體進行整體過度流保護,在完成已填筑壩體的保護措施后,壩體才能繼續(xù)加高,壩體上游與下游坡面的保護應(yīng)隨壩加高相應(yīng)跟進,在設(shè)計洪水到來前,壩體應(yīng)立即停止加高,并及時完成壩頂?shù)谋Wo措施,壩體保護斷面如圖1所示,各部位保護措施分述如下。
壩頂上、下游邊緣部位各設(shè)4m長(順?biāo)鞣较颍?,?m,厚40cm綠濱墊,綠濱墊相互之間用鋼絲綁扎成一體,壩頂中間部位采用厚40cm砂袋鋪蓋護面,為防止壩體小顆粒被過水帶出壩體,在壩頂綠濱墊和砂袋鋪蓋護面下設(shè)兩布一膜防滲。
壩體上游坡按原設(shè)計要求采用M10砂漿固坡。
壩體下游坡采用4m長(順?biāo)鞣较颍?,?.0m,厚40cm綠濱墊全坡護面,綠濱墊相互之間用鋼絲綁扎成一體,并且左右兩側(cè)綠濱墊與兩岸邊坡采用每墊3根Φ25mm,長2.5m(入巖2m)的錨桿連接。250高程以上部分綠濱墊設(shè)每墊2×2根Φ25mm,長2.5m(入壩2m)的錨桿加固,錨桿入壩段設(shè)三道長50㎝錨腳,其間距50cm。壩體的下游坡腳設(shè)兩排防沖體,其中第一排為4m長(順?biāo)鞣较颍?,?m,厚100cm固濱籠,第二排為4米長(順?biāo)鞣较颍?,?m,厚40cm綠濱墊護腳,為增強防護體的穩(wěn)定,固濱籠埋入地下60cm,并且固濱籠與綠濱墊之間用鋼絲綁扎成一體。其中固濱籠與綠濱墊填充物為塊石,其粒徑>1.5倍網(wǎng)孔直徑。
經(jīng)業(yè)主確認后,最后采用方案三作為最佳度汛方案。
5 結(jié)語
工程按最后確定的度汛方案三落實度汛措施并合理安排工程施工,安全度過2014年度汛期。其間度汛水位最高的一次是在2014年8月19日暴雨形成的洪水,水位差水多與頂高程圍堰相等,但只持續(xù)5 min左右,隨后水位就下降到漿砌石圍堰以下。該度汛方案的優(yōu)點在于:在不影響工程繼續(xù)施工的同時保證了安全度汛,同時又節(jié)約投資,也可為其他堆石壩施工度汛提供有益的參考。
參考文獻
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