大藤峽水利樞紐工程黔江主壩導(dǎo)流施工難點(diǎn)及對策

李戰(zhàn)鋒，李新江，張松濤

（1.中國水利水電第八工程局有限公司，537200，桂平；2.廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司，530200，南寧）

一、工程概況

大藤峽水利樞紐工程黔江主壩壩頂長1243.06 m，壩頂高程64.00 m，最大壩高80.01 m（廠房壩段），主要由泄水閘、河床式發(fā)電廠房、擋水壩段、船閘壩段及其事故門庫壩段組成，26孔泄水閘基本布置在河道中部。發(fā)電廠房分設(shè)在泄水閘兩側(cè)，右側(cè)布置5臺機(jī)組，左側(cè)布置3臺機(jī)組。

依據(jù)黔江主壩壩址區(qū)地形條件，結(jié)合水工樞紐布置，利用主河床左岸的有利地形，工程采取兩期導(dǎo)流方式施工：一期導(dǎo)流圍左岸，在一期導(dǎo)流建筑物的保護(hù)下，左岸泄水閘、發(fā)電廠房、船閘等工程于2020年全部建成并投入運(yùn)用；二期導(dǎo)流圍右岸，江水由左岸泄水建筑物過流，在二期導(dǎo)流建筑物的保護(hù)下，右岸泄水閘、廠房、擋水壩段及魚道等項目安全施工。一期導(dǎo)流建筑物主要由縱向混凝土圍堰及上下游橫向土石圍堰組成，縱向圍堰在枯期圍堰的保護(hù)下施工。二期導(dǎo)流建筑物由上下游橫向土石圍堰和一期已建成的縱向混凝土圍堰組成。

二、施工期導(dǎo)流歷程

2015年10月26日，一期枯期土石子堰合龍，12月30日，縱向混凝土圍堰開始澆筑；2016年4月30日，樞紐主壩一期導(dǎo)流工程施工完成，在一期導(dǎo)流建筑物的保護(hù)及右岸河道過流情況下，左岸工程開始施工；2019年6月29日，左岸工程通過基坑充水驗收，9月1日，一期基坑開始充水，一期導(dǎo)流工程逐步拆除。

2019年10月10日，樞紐工程通過大江截流驗收，10 月26 日，二期導(dǎo)流工程上游圍堰提前35 天實(shí)現(xiàn)截流，二期導(dǎo)流工程形成，在二期導(dǎo)流建筑物的保護(hù)及左岸工程過流條件下，右岸工程開始施工；2022 年5月1日，二期基坑開始充水，二期導(dǎo)流工程逐步拆除。2023年9月1日，最后一臺機(jī)組通過驗收，工程總體基本完工，較合同完工時間提前4個月。

三、施工難點(diǎn)

①工程規(guī)模大，工期緊，施工強(qiáng)度大。主體和導(dǎo)流工程混凝土總量710.35萬m3，土石方開挖總量4698.02萬m3。樞紐計劃總工期（不含籌建期）為108個月，工程準(zhǔn)備期和籌建期、主體工程施工期重疊，主體工程施工期96個月（其中一期59個月，二期37個月）。各導(dǎo)流建筑物工程量及施工強(qiáng)度見表1。

表1 導(dǎo)流建筑物主要工程量及施工強(qiáng)度

②洪峰流量大，防洪標(biāo)準(zhǔn)高。珠江是我國流量第二大的河流，僅次于長江，西江是珠江流域最大的河流，實(shí)測多年平均流量4150 m3/s，主要特點(diǎn)是峰高、量大、歷時長、峰形較肥胖、洪峰持續(xù)時間長。工程一期導(dǎo)流建筑物級別為4級，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20年重現(xiàn)期洪水，設(shè)計流量39 300 m3/s，二期上游擋大汛堰體的擋水標(biāo)準(zhǔn)為大汛50年重現(xiàn)期洪水，流量44 900 m3/s。

③基礎(chǔ)巖溶發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜?；鶐r巖性為泥盆系下統(tǒng)潮汐相碎屑沉積巖和泥質(zhì)夾巖、灰?guī)r、白云巖等。主壩區(qū)斷層較發(fā)育，產(chǎn)狀多為走向55°N～80°W，傾向NE，傾角70°～85°，多數(shù)斷層規(guī)模不大，破碎帶寬度一般在30～100 cm，基本為陡傾角斷層。F228是壩址區(qū)規(guī)模最大的斷層，斷層性質(zhì)為平推正斷層(順扭)，水平斷距達(dá)150 m。斷層帶寬1 m，斷層影響帶寬度大于4.4 m，由斷層角礫巖、碎塊巖及斷層泥組成，產(chǎn)狀為走向60°N～80°W，傾向SW，傾角78°～84°。

④一期導(dǎo)流建筑物拆除工程量大，條件復(fù)雜。其中，一期下游圍堰大包圍堰開挖量達(dá)200萬m3，一期導(dǎo)流建筑物拆除工作成敗直接關(guān)系二期截流目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，在綜合一期工程完建并初步運(yùn)行的情況下，拆除工作具有諸多不確定因素。

⑤大江截流流量大，二期圍堰運(yùn)行和拆除要求高。二期導(dǎo)流利用永久泄水閘過流，由于泄水閘進(jìn)水口底板高程較高，二期截流流量達(dá)2380 m3/s，屬近年國內(nèi)水利工程截流流量較大的工程之一。同時，在二期工程施工時，一期左岸廠房具備初期發(fā)電條件，綜合左岸機(jī)組發(fā)電和通航要求，二期上游圍堰將長期處于高水頭擋水狀態(tài)，二期上游圍堰運(yùn)行和拆除要求高。

⑥原設(shè)計一期枯期袋裝混凝土圍堰作為樞紐導(dǎo)流建筑物最先期施工基礎(chǔ)，由于工程上馬快，填筑初期即出現(xiàn)超標(biāo)洪水，施工強(qiáng)度大、難度高，不可預(yù)見因素多。

四、施工對策

1.導(dǎo)流建筑物級別及結(jié)構(gòu)型式調(diào)整

樞紐為Ⅰ等工程，工程規(guī)模為大（1）型，樞紐主要建筑物擋水壩、泄水閘及河床式廠房為1級建筑物，泄水閘導(dǎo)墻、護(hù)坦及廠區(qū)擋墻等次要建筑物為3級建筑物，按《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL 303—2017）的規(guī)定，一期導(dǎo)流建筑物級別為4級。工程在二期施工導(dǎo)流期間，為滿足工程前期經(jīng)濟(jì)效益和施工期通航要求，需利用二期上游圍堰臨時擋水，以滿足施工期左岸機(jī)組發(fā)電和施工期永久船閘通航所需庫容量要求。二期上游圍堰級別由4級提高至3級，二期下游圍堰為4級，保護(hù)縱向混凝土圍堰的一期枯期子堰級別為5級。

一期上游圍堰結(jié)構(gòu)型式為復(fù)合土工膜+黏土心墻土石圍堰，堰頂高程為46.55 m，堰高24.55 m，上下游坡比均為1∶2.0，堰體采用復(fù)合土工膜加黏土心墻聯(lián)合防滲。一期下游圍堰結(jié)構(gòu)型式為黏土心墻土石圍堰，堰頂高程為43.68 m，上下游坡比均為1∶2.0，一期枯期子堰為袋裝混凝土結(jié)構(gòu)。船閘上游引航道直接在枯水期施工，下游采取圍堰束窄河床式導(dǎo)流。

二期上游圍堰建筑物級別為3 級，二期下游圍堰建筑物級別為4級。由此確定二期上游圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)采用大汛50 年重現(xiàn)期洪水，設(shè)計流量44 900 m3/s；二期下游圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)采用大汛20年重現(xiàn)期洪水，設(shè)計流量39 300 m3/s。為滿足二期上下游圍堰截流及防滲墻施工需要，先期形成擋枯水期堰體，二期上下游擋枯水期堰體擋水標(biāo)準(zhǔn)采用10年重現(xiàn)期12月—2月最大洪水，設(shè)計流量4920 m3/s?？紤]枯期圍堰對一期導(dǎo)流建筑物施工保護(hù)的關(guān)鍵作用，導(dǎo)流建筑物設(shè)計采用10年重現(xiàn)期12月—3月最大洪水，設(shè)計流量6720 m3/s。

二期上游圍堰堰體的上下游各設(shè)1道石渣填筑體，中間回填砂礫石填筑料。圍堰防滲結(jié)構(gòu)采用塑性混凝土防滲墻型式，墻厚1 m。上部加高堰體堰殼填筑料采用石渣料，加高部分堰體采用土工膜防滲體。二期下游圍堰設(shè)1道石渣棱體，中部設(shè)砂礫石，貼坡采用石渣，對砂礫石填筑體進(jìn)行防沖刷保護(hù)。上部加高堰體堰殼填筑料采用石渣料，加高部分堰體采用土工膜防滲體。主要工程量及施工強(qiáng)度見表1。

2.一期枯期子堰優(yōu)化

一期枯期子堰初設(shè)為袋裝混凝土結(jié)構(gòu)，子堰施工直接關(guān)聯(lián)一期導(dǎo)流建筑物甚至一期主體工程施工，工程于2015 年10 月1 日開工，11 月份必須完成子堰填筑，扣除準(zhǔn)備時間，有效施工時間不足2個月。在子堰戧堤進(jìn)占時，兩次黔江超標(biāo)準(zhǔn)洪水將子堰淹沒，袋裝混凝土裝袋和拋填時間長、難度大，工期難以得到保證。綜合土石結(jié)構(gòu)圍堰具有能充分利用當(dāng)?shù)夭牧?、基礎(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng)且工藝簡單、墻下帷幕能解決巖溶區(qū)防滲、后期拆除方便等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)施階段將一期枯期袋裝混凝土子堰優(yōu)化為土石子堰。子堰采用土石混合料加石渣，設(shè)計為梯形結(jié)構(gòu)，堰頂寬10 m，最大堰高約15 m，迎水面及背水面邊坡坡比均為1∶2.0。

優(yōu)化后的土石子堰，充分發(fā)揮了土石方施工優(yōu)點(diǎn)，不僅加快了進(jìn)度，安全質(zhì)量更有保障，洪水前經(jīng)加高培厚，2015年先后歷經(jīng) 20 400 m3/s（11月11日）、15 700 m3/s（11月22日）、9090 m3/s（12月5日）三次超標(biāo)準(zhǔn)洪水，其中兩次超標(biāo)準(zhǔn)洪水翻堰，洪水退去，子堰結(jié)構(gòu)完好無損，結(jié)構(gòu)優(yōu)化成效明顯。

3.有效封堵突發(fā)巖溶涌水

縱向圍堰基巖為泥盆系下統(tǒng)那高嶺組的碎屑巖和郁江階的灰?guī)r和白云巖，其中郁江階的灰?guī)r和白云巖分布于下游段。針對溶洞發(fā)育較多的巖溶孔洞，通過設(shè)計前期勘探鉆孔溶蝕情況統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)巖溶現(xiàn)象以溶洞為主，沿巖層面溶蝕強(qiáng)烈，巖石多被溶蝕成蜂窩狀，連通性較好，存在巖溶通道與江水連通的可能。2016年2月29日，縱向圍堰軸0+238.00齒槽開挖過程中突發(fā)涌水，涌水點(diǎn)位于齒槽砂巖與灰?guī)r交接處，由于子堰只采用了高噴灌漿防滲，基巖以下未經(jīng)帷幕灌漿處理，初步分析涌水經(jīng)河床串通至齒槽，滲漏量約1250 m3/h。

依據(jù)前期勘探成果，實(shí)施階段對突發(fā)涌水處理進(jìn)行提前籌備，在加大抽排水的同時，2016 年3 月1 日，按四方商榷方案對堰頂鉆孔勘查，探明滲漏通道后，在滲漏通道上游側(cè)快速填筑臨時隔離堤，防止涌水涌入基坑。同步采取水泥砂漿填堵滲漏通道，再用水溶性聚氨酯進(jìn)一步灌漿止水處理，2016年3月3日，滲漏通道成功封堵。該突發(fā)巖溶涌水堵漏原因分析精準(zhǔn)、處理迅速，及時有效地阻止了突發(fā)涌水淹沒基坑，為縱向圍堰混凝土澆筑奠定了基礎(chǔ)。

4.一期下游圍堰拆除優(yōu)化

大江截流前，一期上下游土石圍堰須拆除完畢，而按照初設(shè)方案，負(fù)責(zé)包圍下游圍堰拆除施工的臨時土石圍堰超200萬m3，如一個汛期無法拆除完畢，則一期主體工程難以實(shí)現(xiàn)過流。另外，圍堰拆除施工距離大江截流不足5個月時間，時間緊、任務(wù)重。經(jīng)對比初設(shè)方案，對一期下游圍堰拆除方案進(jìn)行優(yōu)化，在一期下游圍堰背水側(cè)額外增加一道圍堰（簡稱二道圍堰）。經(jīng)方案對比，二道圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)采用大汛20年重現(xiàn)期洪水，設(shè)計流量39 300 m3/s，相應(yīng)擋水水位42.58 m，堰頂高程43.68 m。結(jié)構(gòu)型式為復(fù)合土工膜+黏土+砂礫石墊層+堆石，上下游坡比均為1∶2.5。圍堰基礎(chǔ)采用高噴+帷幕灌漿方式防滲。

新增二道圍堰在2017 年汛后開始施工，2018 年汛期和汛后采用二道圍堰擋水，下游橫向土石圍堰于2018年汛后開始拆除，降低了圍堰拆除難度和工期風(fēng)險，化解了一期下游橫向圍堰拆除時間過長和基坑旱地施工工期不足的矛盾，確保了大江截流目標(biāo)。

5.實(shí)現(xiàn)大江成功截流

依據(jù)合同文件和工程總體規(guī)劃安排，大江截流計劃在2019年11月完成。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL 303—2017）和水文資料，截流合龍流量采用5年重現(xiàn)期11月下旬洪水，相應(yīng)設(shè)計流量2430 m3/s。非龍口段預(yù)進(jìn)占安排在10月初進(jìn)行，10月份進(jìn)占以10月上旬10年一遇旬平均流量5410 m3/s作為控制流量，11月份進(jìn)占以11月上旬10年一遇旬平均流量4200 m3/s作為控制流量。

2019年10月9日開始預(yù)進(jìn)占，10日大藤峽水利樞紐工程通過水利部主持的截流驗收。為滿足通航要求，進(jìn)占40 m 后于10 月15 日停止填筑。10 月21 日斷航，繼續(xù)進(jìn)行預(yù)進(jìn)占，10 月25 日8 時形成100 m 龍口，10月26日13點(diǎn)58分成功實(shí)現(xiàn)大江截流。

龍口合龍段總拋投量34 561 m3，計劃48小時合龍，平均拋投強(qiáng)度為720 m3/h，最大拋投強(qiáng)度為900 m3/h。采用32 t（15 m3）及25 t（12 m3）自卸汽車運(yùn)輸，要求運(yùn)輸強(qiáng)度為67車/h，最大拋投強(qiáng)度為1.1車/min。截流過程中合龍用時30小時，實(shí)際最大流量為1720 m3/s，龍口最大流速為5.37 m/s，龍口寬度39 m時，最大落差1.86 m。單位時間內(nèi)最大進(jìn)占長度12.55 m/h。戧堤實(shí)際拋投總量約25.08 萬m3，其中拋投混凝土預(yù)制塊（0.6 m×0.6 m×1.5 m）2240塊、大石（D＞0.7 m）1.56萬m3、鋼筋石籠（1.5 m×1.5 m×1.5 m）1713個、四面體（8 t）10個。實(shí)際最大拋投強(qiáng)度為1462 m3/h。

大江截流具有截流流量大、主河槽深切、截流拋填工程量大等特點(diǎn)。通過精心規(guī)劃和組織，成功實(shí)現(xiàn)連續(xù)高強(qiáng)度拋填作業(yè)，歷時30小時實(shí)現(xiàn)合龍，較合同工期提前35天實(shí)現(xiàn)大江截流。

6.二期上游圍堰高水頭運(yùn)行及拆除

大江截流后，二期上游圍堰建成并擋水，擋水高度約50 m，擋水歷時長達(dá)26 個月。二期主體工程具備過流條件后，開始上游圍堰拆除工作，拆除總方量69.0 萬m3，最大開挖水深27 m，最大水下日開挖強(qiáng)度達(dá)1.1 萬m3。圍堰拆除土石方量大、工期緊，水下開挖過程中受工程樞紐上游庫區(qū)水位及下游水位影響干擾較大，影響施工效率，同時需保證防洪度汛、船閘通航及機(jī)組發(fā)電需求，受枯水年保旱調(diào)度要求，蓄水位較高，拆除水下最大水頭達(dá)27～30 m，防滲墻及上部帽蓋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需水下爆破拆除，爆破后，水下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合探測情況施工。

按照“先上后下，先背水面后迎水面，先左側(cè)后右側(cè)，先水上后水下”的原則，分4 個階段拆除。第1 階段進(jìn)行Ⅰ區(qū)干地開挖，主要拆除圍堰48.6 m高程以上及圍堰背水側(cè)堰體；第2 階段圍堰破口、基坑充水；第3階段進(jìn)行Ⅱ區(qū)水上開挖，主要拆除圍堰48.6～43.6 m高程部分堰體；第4階段進(jìn)行Ⅲ區(qū)、IV區(qū)防滲體水下開挖，主要拆除圍堰43.6～25.0 m 高程部分堰體。在水下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)拆除過程中，經(jīng)探測水下爆破效果不理想，改用水下繩鋸切割施工工藝，分段切割使用抓斗船出渣完成。

通過對二期上游圍堰進(jìn)行分區(qū)規(guī)劃，最大化干地開挖，重點(diǎn)針對水下鋼筋混凝土繩鋸作業(yè)拆除施工，采用抓斗式泥船抓取施工，過程及時跟進(jìn)地形測量，及時對欠挖區(qū)域補(bǔ)挖處理，保證了高水頭下圍堰拆除作業(yè)一次完成。

五、結(jié) 語

大藤峽水利樞紐黔江主壩施工過程中，結(jié)合初設(shè)方案和現(xiàn)場情況適時進(jìn)行調(diào)整，一期導(dǎo)流建筑物多次抵御枯水期超標(biāo)準(zhǔn)洪水，二期上游圍堰長期高水頭下安全運(yùn)行，一期和二期導(dǎo)流建筑物全部按計劃平穩(wěn)拆除，通過合理的設(shè)計優(yōu)化和科學(xué)、有序的施工管理，施工期安全、質(zhì)量和進(jìn)度整體受控，實(shí)現(xiàn)了工程總體提前4個月完工的目標(biāo)，社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著，導(dǎo)流建筑物的設(shè)計與施工可供類似大型水利工程導(dǎo)流參考借鑒。