水电站工程施工中导流围堰施工技术论文
1工程概况
石门水电站位于新疆呼图壁县的呼图壁河中游河段，是该河中下游河段梯级开发规划中的第三级。设计正常蓄水位1240.00m，死水位1185.00m，正常库容为7000万m3，水电站总装机容量为95MW，设计年平均发电量为2.14亿kWh。电站枢纽工程主要水工建筑物设计按3级划分，其中大坝按2级建筑物设计，次要建筑物为4级设计，临时建筑物为5级设计。上游围堰挡水标准按全年20a一遇洪水流量设计，设计流量389m3/s，经水力学计算，上游围堰挡水水位为1175.20m。
2进口围堰原设计方案
2.1原方案介绍
导流洞进口围堰的原设计方案按照20a一遇洪水标准进行设计，洪峰流量为389m3/s，围堰堰顶高程为1176.00m。围堰采用重力坝式结构，基础开挖到1123.00m高程时，浇筑1.50m厚的C15毛石混凝土，上部采用浆砌石结构。围堰不占压导流洞进口底板混凝土，全部布置底板边缘外侧，围堰总布置长度为480m。经计算确定堰顶宽度为8m，迎水面坡比为1∶2.20，背水面坡比为1∶2.50，堰体按照10m为单位进行分块，各块之间设橡胶止水带。
2.2原设计方案实施缺点与难点分析
原导截流方案中上游围堰设计按照原来的施工进度安排，这种围堰设计方案是可行的，并且这种方案具有工程投资较低，便于大坝施工的人员和设备的配置的优势。但是在整体工程施工过程中，由于导流洞工程滞后，留给上游围堰的施工周期有所缩短，若仍按此方案实施，在工期上有一定的困难，此外，由于堰体的填充材料主要是砂砾石料，并且围堰基底为砂砾层，因此对围堰的防渗要求较高，原围堰设计中除防渗底板外没有采取其它的防渗漏工程设计，因此一旦发生围堰渗漏，并造成实质性的破坏，将会对施工安全和工程进度造成严重影响。
3优化设计方案
3.1优化方案设计思路
3.1.1上游围堰堰体结构设计按照工程设计，导流洞进口围堰按照20a一遇的洪水标准进行设计，在此标准下围堰挡水水位为1175.20m，考虑到安全、浪高以及冬季冰情等因素的影响，计算确定围堰堰顶高程为1176.00m，围堰位置的河床高程为1148.22m，因此，最大堰高设计为27.78m，堰顶宽10m，堰顶长度480.09m。堰体由砂砾料、防渗体以及护坡组成。迎水面坡度设计为1：2.20，背水面坡度设计为1：2.00，以利于围堰稳定。
3.1.2围堰防渗体设计为保证大坝施工的干地条件，同时防止围堰因为渗流遭到破坏，在堰体内增设防渗体，由于围堰基底及堰体填筑均为砂砾石料，因此拟设计采用高喷板墙。防渗墙顶高程按照五年一遇标准设计，洪水流量为171m3/s，围堰挡水水位为1166.00m，为确保围堰防渗效果，高喷板墙施工作业平台高程在此基础上加高0.50m至1166.50m，底部深入基岩0.50m，因此高喷板墙最大高度24.40m，并且以此为基础组成良好的垂直防渗体系。墙顶长380.50m，高喷钻孔孔距设计为1m。1166.50m以上堰体的防渗也是设计中不可忽视的问题，在设计中此段采用沥青混凝土心墙防渗。将其设计在堰体中部，以围堰轴线作为心墙轴线。防渗心墙顶高程1176.00m，顶部厚0.50m，并按1：0.02的坡度放坡至高程1167.00m的混凝土基座。沥青混凝土与混凝土基座接触面做成弧形，进一步加强防渗作用，并改善心墙的应力分布。沥青混凝土与常态混凝土的结合部以玛蒂脂填料作为过渡材料，高喷板墙与沥青混凝土心墙连接以盖帽混凝土相连。
3.1.3围堰稳定计算导流洞进口围堰为Ⅳ级建筑物，高度为27.80m，因此根据土石坝的计算规定，需要对围堰进行抗滑稳定安全计算。利用改良圆弧法对圆弧滑裂面的安全系数进行计算，结果显示上游边坡最小安全系数为2.49，下游边坡最小安全系数为1.73，围堰改良设计的稳定安全系数满足要求。
3.2优化设计方案概述
3.2.1堰体1166.50m高程以下施工在戗堤施工结束后要迅速组织抽排水施工作业，然后进行覆盖层开挖，开挖作业利用挖掘机逐层剥离，并将其运到1.50km外的右岸弃渣场。由于围堰基础下以砂砾石层为主，因此开挖工作前必须将河床淤泥及不合格覆盖层彻底清除干净。本部分填筑量40.35万m3，填筑料主要来自经过分选的引水洞和导流洞进水口开挖料。填筑料利用推土机平料，摊铺厚度为每层50cm。每摊铺完一层，利用24t自行式振动碾进行碾压。考虑到堰体具有一定的长度，因此可以在两端分别进行摊铺和碾压作业，以提高施工效率，缩短工期。
3.2.2高喷板墙施工高喷板墙钻孔施工分序进行，相邻的异序孔孔距设计为1.00m。高喷板墙施工顺序为先造孔后高压喷射注浆。采用地质钻机钻孔，泥浆护壁；喷浆采用“三重管法”，喷射机可采用高喷液压台车。高喷板墙钻孔及灌浆8116m3。
3.2.3堰体1166.50m以上填筑施工高喷板墙施工结束后即可开始沥青混凝土心墙基础开挖，工程量约为4266m3。槽挖工程施工以4m一段自上而下进行，施工采用钻孔爆破的.方式，开挖渣料以挖掘机装载，利用自卸汽车运至弃渣场。槽挖工程结束后浇筑两岸基座混凝土以及1166.50m高程平台上的盖帽混凝土，混凝土量1462m3。浇筑完毕后再在盖帽混凝土和沥青混凝土相接部铺设2cm玛蒂脂填料，以保证沥青混凝土与常态混凝土紧密结合。沥青混凝土心墙两侧的过渡料，与沥青心墙施工同时进行，其分区宽度设计为4m。本部位填筑砂砾料量为24.40万m3，过渡料11.60万m3，沥青混凝土0.24万m3，其填筑料均来自引水洞和导流洞进水口开挖料或砂砾料场料，平均运距1.60km左右。
3.3方案的优化效果
按照优化后的方案，进口围堰施工历时61d，在年枯水时段顺利完工，并且当年汛期5a一遇的洪水中经受住了考验，汛期最大洪峰流量为183m3/s，相对应的进口围堰最高水位高程为1166.25m，围堰安然无恙，内侧基本没有渗水，总体运行情况良好。
4结语
石门水电站导流洞进口围堰设计中，根据现场施工条件和地质情况，对围堰的结构型式进行合理优化，不仅满足了施工工期的要求，同时提高了围堰的防渗水平和自身结构安全稳定。本次设计优化的经验值得类似工程借鉴。
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