天花板水电站上游围堰设计与施工.pdf

水力发电第37卷第6期2011年6月天花板水电站上游围堰设计与施工顾伟，汤飞熊(中国水电顾问集团北京勘测设计研究院，北京100024)摘篓：天花板水电站上游围堰采用全年挡水土石围堰，最大堰高40．5m，采用控制性帷幕灌浆和复合土工膜相结合的防渗形式。对上游围堰设计及施工进行了总结，通过精心设计、科学施工，上游围堰经受住了汛期洪水的考验，运行良好，保证了大坝混凝土施工的顺利进行。关键词：围堰；设计；防渗；施工；天花板水电站UpstreamCoferdamDesignandConstructionforTianhuabanHydropowerS~fionsGuWei，TangFeixiong(HydroChinaBeijingEngineeringCorporation，Beijing100024，China)Abstract：TheupstreamcofferdamofTianhuabanHydropowerStationisembankmentcofferdamwithmaximumheightof4O．5m．Thecoferdamwillretainwaterinanallyear,andtheseepageiscontrolledbycurtaingroutingandcompoundgeo—membrane．Thedesignandconstructionofthecoferdamaresummarizedherein．ThepracticaloperationShOW~thattheupstreamcoferdamhaswithstoodthefloodsandkeepsinagoodcondition．KeyWords：coferdam；design；seepagecontrol；construction；TianhuabanHydropowerStation中图分类号：TV551．31(274)文献标识码：B文章编号：0559—9342(2011)06—0066-03天花板水电站工程首部枢纽施工导流采用断流1．2围堰断面设计围堰一次拦断河流、导流隧洞泄流、基坑全年施工上游土石围堰按4级建筑物设计，设计挡水标的导流方式。导流隧洞断面为12mX14m(宽X高)准为10年一遇洪水，相应洪峰流量为2130mS／s。的城门洞形，洞长为604．4111，布置在河流左岸。上围堰堰前设计水位1027．0In，考虑风浪壅高及一定游围堰处河谷呈不对称的“V”字形．左岸坡度为安全超高，堰顶高程确定为1029．0In．最大堰高35。左右．右岸坡度为45。～50。，河宽约28m。左岸40．5In，堰顶宽度考虑交通及度汛抢险等要求取为8基础局部为崩坡积物，为碎块石、碎石土，泥质含In，堰顶轴线长约98in，围堰上游坡比1：1．75，下量为10％左右，结构较为松散，厚度1～2m，右岸游坡比1：1．5，围堰在1015．0m与998．5in高程的基础基岩出露。堰基河床分布有3～10in厚的冲积上、下游各设置一3．0Ill宽马道。截流戗堤布置在砂卵砾石，结构松散，为强透水地层，渗透系数上游同堰堰体内．为防止截流料被河水冲至围堰防1．5x10-2～5．5xlO-2cm／s。覆盖层下基岩为震旦系上统渗区内而给后序防渗施工增加难度．将戗堤轴线布东龙潭组上段(Z2d1)灰色、灰白色粉晶白云岩，置在距围堰轴线下游43．5m处，轴线与上游围堰轴透水性较弱。线平行，根据截流进占要求，戗堤顶宽15．0In，顶高程998．5m。围堰防渗施工平台以上部分上、下游1上游围堰设计均为石渣填筑，中间为土工膜防渗心墙。防渗土工1．1围堰布置膜与上、下游堰体石渣之间设置过渡层．过渡层随上游围堰布置(见图1)充分考虑了大坝基坑土工膜摊铺折叠布置，厚度为2．0～4．0m。上游围堰施工、排水要求，以及导流隧洞进口距围堰防冲的安全距离。因此，上游围堰布置于坝轴线上游约收稿日期：2011—04—07150in处，距大坝基坑开挖边线最小距离约为45m，作者简介：顾伟(1983)，男，江苏南通人，工程师，从事施工上游围堰堰脚距导流隧洞进口最小距离约为20in。组织设计工作．圈WorerPowerVo1．37No．6 第37卷第6期顾伟，等：天花板水电站上游围堰设计与施工图1上游围堰布置(单位：m)结构断面见图2。流期和上游水位骤降两种工况(见表1)。根据围堰1．3围堰稳定分析边坡稳定分析成果，围堰结构体形是安全合理的。上游围堰最大堰高40．51TI，围堰迎水面坡比表1上游围堰边坡稳定计算成果1：1．75，背水面坡比1：1．5，堰基覆盖层最大厚度约101TI。围堰稳定分析采用刚体极限平衡法中的简化毕肖甫法进行，具体计算采用中国水利水电科学研究院陈祖煜编制的《土石坝边坡稳定分析程序(STAB2000)》。通过系列滑弧的计算，求得最危险滑弧面及最小安全系数1．4围堰防渗设计围堰属临时建筑物，稳定计算中不考虑地震荷围堰防渗平台高程为998．5m，原招标设计阶段载的影响。堰体填筑料主要为导流隧洞和坝肩开挖防渗平台以下堰体及堰基覆盖层采用双排高压喷射出的石渣料。上游围堰边坡稳定分析计算了稳定渗灌浆防渗，孔距1．0m，伸入基岩1．0m。施工时，／：札‘}3538J＼，、石渣；’籀《／一～口988．5＼{厂rl0■——_r了75——■———一’覆盖层控制性帷幕灌浆．i覆盖层；手：。⋯一-·o一蝴》图2上游围堰结构断面(单位：高程，m；尺寸，cm)““，rMerVo1．37No．6囫 水力发电2011年6月由于围堰填筑大多采用大块石、碎石等混合体，且的灌浆次序。考虑表层堰体较松散，为防止塌孔，河床覆盖层为冲积砂卵砾石，实际钻探后发现存在开孔采用691mm，下4)89mm铸铁套管，终孔孔径部分架空现象，孔隙率较高。因此，研究比较后决4)56mm。套管长度1．5m，外露20cm。钻孔施工定．施工采用控制性帷幕灌浆防渗。采用地质钻机造孑L，要求钻机就位准确，偏差不得上游围堰布置3排控制性帷幕灌浆孑L，灌浆孔大于10cm，钻孑L保持铅直。伸入基岩1．0m，最大孔深约20m，孑L间距为1．0灌浆采用浆液搅拌机配合灌浆泵进行灌注，水m。排距0．8m，每排灌浆孑L分3序施工，孔间依次泥浆液采用2：1、1：1、0．5：1(质量比)3个比级，灌加密。各序分段长度要求：I、Ⅱ序孔为l-3in，浆浆液浓度应由稀变浓，逐级变换。当遇串浆、冒Ⅲ序孔不得大于5m，采用自上而下分段、孔口封浆、耗浆量较大等情况时，可采用减小灌浆压力、闭孔内循环法灌浆。灌浆压力第一段采用0．2～0．3间歇性灌注或加灌粘土、水玻璃等加快水泥浆液凝MPa．第二段采用O_3～0．4MPa，其余段最大灌浆压固等措施进行处理。力为0．6MPa。施工过程中，可根据吸浆情况适当上游围堰共钻孔约1900延米，单位长度耗用水调整灌浆压力。基础较差段及与岸坡结合处进行适泥约900kg／延米．灌浆施工自2008年1月下旬至3当加密灌浆处理；岩体裂隙及破碎段采取先钻孔爆月下旬．施工时间约2个月。破挖除，后回填风化土或粘土碾压密实再进行钻孔2．3堰体施工防渗处理。帷幕灌浆施工完成后，进行998．5In高程以上防渗平台以上部分堰体采用土工膜防渗，土工堰体施工。施工顺序为先进行堰体中间土工膜铺设，膜采用两布一膜形式，土工膜主膜厚度0．5mm，设两侧砂保护层、过渡料及堰体石渣填筑随土工膜铺计最大水头约30m．铺设时采用“Z”字形斜铺至设同时上升。堰顶轴线。土工膜与灌浆孔的连接采用现浇C20混土工膜施工前，先在已完成帷幕灌浆施工的堰凝土基座，基座宽2m，深1m，土工膜深入基座体防渗轴线部位开挖出一道宽2m、深1m的沟槽，长度不小于0．5m．并采用螺栓锚固在混凝土内。土并回填C20混凝土．同时预埋锚固螺栓，以便与上工膜与岸坡的防渗连接的方法是将围堰轴线上两侧部土工膜良好搭接，形成封闭体系。土工膜的铺设岸坡覆盖层及坡积物清除，在基岩上开挖梯形齿槽，采用分段施工及流水作业的方法进行，土工膜的连齿槽深1m，底宽1m，两侧坡比1：0．5，齿槽内现接采用膜焊布缝的方式，采用自动爬行热焊机，土浇C20混凝土齿墙．土工膜深入现浇混凝土长度不工膜顶部埋入堰顶锚固沟内。小于0．5m。堰体石渣填筑采用自卸汽车上堰，推土机平整，振动碾压实，依次按卸料、铺平、碾压3道工序流2围堰施工水作业施工，经压实后的石渣料干容重不小于2．1t／m32．1截流戗堤。防渗平台以上堰体施工自2008年3月底至5月根据工程的进展情况，天花板水电站截流时间中旬，施工时间约1．5个月。安排在2007年12月下旬；计算的龙口水力指标表3结语明．本工程截流难度不大，故抛投材料以中石和大石为主。限于地形条件，右岸无交通运输条件，截(1)天花板水电站上游围堰经历了2008年、流施工道路布置在左岸。截流采取单戗立堵方式，2009年、2010年3年汛期洪水的考验，围堰运行正从左岸向右岸进占，截流龙口设在右岸，戗堤宽为常，说明围堰的设计是合理的，堰体结构安全可靠。15m。本工程戗堤填筑量较小，截流合龙历时较短，这也保证了坝体施工的顺利进行。不考虑预进占时间，实际截流约用时3h。(2)天花板水电站上游围堰采用的控制性帷幕截流戗堤合龙后，立即将戗堤按设计体形加固。灌浆和土工膜相结合的防渗形式取得了良好的效随后进行围堰上游侧及戗堤上游面石渣填筑，待上、果．堰体和堰肩渗漏量均较小，可满足防渗设计要下游两侧堰体均形成后．进行中部风化砂填筑，均求．基坑内排水量较小，为基坑的干地施工创造了由左岸向右岸进占。在围堰防渗平台998．5m高程条件。以下全部填筑完后．进行堰基控制性帷幕灌浆施工。(3)天花板水电站上游围堰设计与施工满足了2_2控制性帷幕灌浆施工_丁程建设需要，围堰稳定，防渗性能良好，可供类控制性帷幕灌浆采用孔口封闭．自上而下分段似工程参考、借鉴。循环灌浆，遵循先下游排、再上游排，最后中间排(责任编辑陈萍)圈WaterPowerVo1．37No．6