孫文靜

（黃河萬家寨水利樞紐有限公司，山西太原030000）

1 概況

萬家寨水利樞紐位于黃河北干流上段托克托至龍口峽谷河段內，是黃河中游梯級開發(fā)的第一級，也是山西省引黃入晉工程的龍頭工程。壩址左岸位于山西省偏關縣，右岸位于內蒙古自治區(qū)準格爾旗。樞紐屬Ⅰ等大（1）型工程，永久性主要建筑物為1級水工建筑物，次要建筑物為3級水工建筑物。樞紐采取“蓄清排渾”的運用方式，主要任務是供水結合發(fā)電調峰，同時兼有防洪、防凌作用。電站裝機108萬kW，年平均發(fā)電量27.5億kW·h。

萬家寨水利樞紐下游河道護坡設計的目的是防止岸邊回流淘刷或沖刷，避免在泄水建筑物下游發(fā)生危害性較嚴重的局部沖刷，保護下游河床、岸坡及岸邊建筑物的安全。左岸護岸從護坦末端至下游0+567.56m樁號采取重力式擋土墻。重力擋墻下游有1條與黃河相交的沖溝大青溝，大青溝口以下上段為鉛絲籠護坡，單坡無馬道，護坡頂高程為908.00m，坡度為1∶1.5；下段為漿砌石護坡，復式斷面，設二級馬道，馬道頂寬均為2.0m，一級馬道頂高程為902.00m，二級馬道頂高程為905.00m。

2 左岸護坡現(xiàn)狀

2017年以來主汛期間，黃河來水較以往偏大，且持續(xù)時間較長，2018年主汛期間，萬家寨電站平均下泄流量為2131m3/s。2018年主汛期大流量長歷時泄水后，左岸上段鉛絲石籠護坡受水流沖刷破壞，有多處垮塌，最大1處垮塌尺寸為13.0m×14.0m，深約0.4m。局部位置鉛絲破損、塊石滑落，底部3.0m范圍內鉛絲整體破損缺失，砌體較為松散，坡腳位置砌塊部分缺失；下段漿砌石護坡距坡頂部約1.0m處，較多部位存在寬5.0～20.0cm不等的裂縫或小面積孔洞，為護坡砌體下墜拉裂所致；護坡坡面存在多處塊石塌落缺失，局部淘空，護坡坡腳2.0m范圍內有沖刷破壞，勾縫砂漿脫落，砌體散落缺失；坡底護腳頂部沖毀面積較大，砂漿層大部分脫落或空鼓，表面塊石松脫、離位。

工程自投運以來，左岸護坡已經(jīng)多次維修和應急處置，但每遇大流量泄水過程，均出現(xiàn)不同程度損壞情況。近年來，黃河來水偏豐，大流量泄流持續(xù)時間較長，岸坡?lián)p壞情況進一步惡化，岸坡防護措施不當和設防標準偏低的問題已實際顯現(xiàn)，鑒于左岸坡破壞現(xiàn)狀及存在問題，為滿足永久工程安全運行要求，須對該段左岸坡進行必要的防護加固及改建處理，以保障河道行洪安全。

3 加固方案比選

左岸護坡改建工程上段長341.0m現(xiàn)狀為鉛絲籠石護坡，下段長219.0m為漿砌石護坡。改建方案考慮兩個方案進行比選。

3.1 階梯式格賓石籠方案（方案一）

將現(xiàn)狀護坡全部拆除，為不占用河道行洪斷面，對現(xiàn)狀護坡基礎進行削坡整理，使改建后護坡不突出原護坡。護坡改建采用格賓石籠結構，按原坡比1∶1.5階梯式布置，護坡頂高程為908.00m，底高程為897.00m，格賓石籠尺寸為2.0m×2.0m×0.5m，格賓石籠下設反濾土工布，土工布與格賓籠之間回填碎石。下段219.0m復式斷面改建至一級馬道位置，頂面高程為902.00m。各段改建斷面形式見圖1。

圖1 左岸護坡改建工程斷面形式

3.2 鋼筋混凝土貼坡防護方案

鋼筋混凝土貼坡防護方案是在現(xiàn)狀邊坡基礎上，直接鋪設鋼筋混凝土護坡。根據(jù)水位站實測資料統(tǒng)計，電站下游河道水位大部分在902.00m以下，因此，鋼筋混凝土護坡頂高程采用902.00m，護坡厚度為30cm。為保證護坡穩(wěn)定，護坡底部設寬2.0m、厚1.0m鋼筋混凝土護腳。鋼筋混凝土護坡每9.0m設1道分縫，分縫處采用橡膠止水帶止水，填充閉孔泡沫板，填縫材料為聚硫密封膠。鋼筋混凝土護坡斷面形式見圖2。

圖2 左岸護坡改建工程鋼筋混凝土護坡

3.3 方案對比

方案一采用的格賓石籠外層為格賓網(wǎng)片，外層有防銹蝕保護層，使用壽命較長。格賓石籠本身為柔性結構，存在較強透水性，一旦背后基礎土料發(fā)生深陷土料流失等情況，格賓石會緊貼土料，形成坍塌。根據(jù)統(tǒng)計，該段河道實測最大流速為4.5m/s，護坡能夠滿足抗沖刷要求，但無法抵御超強洪水。由于格賓石籠厚度較厚，最薄處為71cm，最厚處為160cm，再加上上段需要全斷面改建，工程投資較大。

方案二采用的鋼筋混凝土護坡為剛性護坡，采用現(xiàn)澆混凝土，抗沖刷能力強，在岸坡表面能夠形成整體防護，避免基礎土料流失，護坡厚度僅為30cm便可以滿足要求，工程投資較小。

改建方案對比見表1。

表1 左岸護坡改建方案對比表

綜合考慮，為保證護岸長久安全，決定采用投資小，防護效果更好的方案二。

4 方案實施

4.1 施工導流

根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》，土石圍堰設計高度為施工期5年一遇洪水加超高，超高根據(jù)工程級別選定，最低級別為0.5m；根據(jù)現(xiàn)場實際情況，從大青溝口至黃河大橋位置逐步加深?？紤]到水較深，水流速度較快，圍堰需通過自卸汽車拉運土石料快速填筑，且圍堰施工只有大青溝口一個可進出點，圍堰存在交通需求，必須滿足必要的施工機械通行，保證圍堰施工機械安全，故圍堰寬度設計為4.0m（見圖3）。本著節(jié)約成本，圍堰穩(wěn)定安全的基礎上，圍堰坡采用自然坡。同時，對于水深大于3.0m處的部分圍堰，外坡與內側坡腳采用拋石保護。

圖3 施工圍堰斷面圖

4.2 加固改建

按方案二的設計實施

1）施工放線及開槽

放線過程中需在原護腳基礎上保證護腳高度一致、平齊、圓順、保持美觀。坡腳位置開槽利用原坡腳線開槽，槽底壓實、整平。

2）鋼筋網(wǎng)制安

依照開挖面和圖紙要求以及鋼筋的直徑、間距，布置和焊接架立筋。所有鋼筋均由人工進行安裝，安裝的位置、間距嚴格按設計文件及規(guī)范要求執(zhí)行，并做好架立筋的加固工作，使安裝后的鋼筋具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。直徑在25mm以上時的豎直鋼筋可采用直螺紋套管連接。為了保證混凝土保護層的必要厚度,應在鋼筋與模板之間設置強度不低于結構物設計強度的混凝土墊塊。墊塊應埋設鐵絲并與鋼筋扎緊。墊塊應互相錯開,分散布置。在各排鋼筋之間,應用短鋼筋支撐以保證位置準確。

3）模板支設

根據(jù)混凝土施工部位特點及混凝土分布和數(shù)量，主要選用P3015定型組合鋼模板，承重架由?48普通鋼架管搭設而成?；炷翝仓?，模板內的積水和雜物必須清理干凈。檢驗模板的幾何尺寸、表面平整度、垂直度、高程、軸線，并檢查模板是否牢固。

4）止水、伸縮縫施工

安裝時采用模板將止水帶固定，內側采用鉛絲通過安裝孔將止水帶與結構鋼筋固定，止水帶要埋正對中，止水帶中間可伸縮部分不得埋入混凝土中，以保證其可自由變形。止水帶連接固定時不得釘釘、錯茬連接和任意穿孔。橡膠止水連接采用專用膠水或者硫化熱粘接，接頭強度與母材強度之比不小于0.75。

5）混凝土澆筑

混凝土需分部澆筑，應嚴格控制澆筑方向，從一端向另一端逐層推進，不可貪厚，也嚴禁一次澆筑到位，否則可能會造成混凝土護坡側壓力分布不均，使整個支撐系統(tǒng)變形移位，甚至爆模，也不利于混凝土的振搗密實，容易出現(xiàn)蜂窩、狗洞等質量缺陷。

6）振搗

振搗時，振動棒移動間距宜為400～500mm，振搗時間宜為15～30s。在每層澆筑振搗第一次完成后，須間隔20～30min后進行第二次復振，以防因混凝土自身沉降而產(chǎn)生水平裂縫。應保持澆筑的連續(xù)性，每層澆筑振搗后，在其初凝前，覆蓋上新混凝土振搗時，振搗棒必須伸入下層混凝土內50mm以上，以防混凝土出現(xiàn)冷縫而影響質量。

7）拆模

在常溫下一般36h即可拆除墻身側模板，拆模時，必須特別小心，不能損傷混凝土表面。

8）養(yǎng)護

現(xiàn)場按時養(yǎng)護，養(yǎng)護不得少于7d。現(xiàn)場設立標準試件養(yǎng)護室，放置每次澆筑時預留的標準養(yǎng)護試件，滿28d送檢。

5 結語

萬家寨水電站下游左岸河道岸坡加固改建工程，通過方案對比，確定了投資更小、適應性更強、形式更符合現(xiàn)場實際情況的貼坡混凝土護坡形式，該工程的實施保證了萬家寨水電站下游河道岸坡的安全、穩(wěn)定，保障了樞紐的正常泄洪運用和下游河道行洪安全。