李建平 向尚君

(中國安能集團(tuán)第三工程局有限公司，四川 成都 611135)

1 概 述

巴塘水電站位于金沙江上游河段巴楚河河口，為金沙江上游河段十三級(jí)開發(fā)的第九級(jí)電站，上游為拉哇電站，下游為蘇洼龍電站。工程以發(fā)電為主，為Ⅱ等大(2)型工程，正常蓄水位2545m，總庫容1.41億m3，電站裝機(jī)750MW。主要建筑物包括導(dǎo)流洞、擋水建筑物(瀝青混凝土心墻堆石壩)、泄水建筑物(左岸開敞式溢洪道、左岸泄洪放空洞)、引水建筑物(左岸壩式進(jìn)水口、明壓力鋼管)及左岸岸邊發(fā)電廠房(地面主廠房、主變及GIS室、副廠房)、尾水渠和生態(tài)放水管。

工程施工導(dǎo)流采用圍堰一次攔斷河床、隧洞全年導(dǎo)流的方式。瀝青混凝土心墻堆石壩施工利用圍堰擋水，在上、下游圍堰的圍護(hù)作用下進(jìn)行瀝青混凝土心墻壩的基坑開挖、基礎(chǔ)處理、碾壓式瀝青混凝土心墻以及大壩堆石料填筑等項(xiàng)目施工，施工期間采用導(dǎo)流洞和泄洪放空洞聯(lián)合泄流，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，相應(yīng)流量為5960m3/s。

2 原圍堰設(shè)計(jì)方案

2.1 圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在上、下游圍堰的圍護(hù)下，創(chuàng)造碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩干地施工條件。堆石大壩為2級(jí)建筑物，上游圍堰最大堰高51.8m，攔洪庫容約0.788億m3，下游圍堰最大堰高11m，上下游圍堰使用年限為2～3年，綜合上述指標(biāo)確定導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)，采用土石圍堰結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水。圍堰主要技術(shù)特性見表1。

表1 圍堰主要技術(shù)特性

2.2 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上、下游圍堰均采用土石圍堰結(jié)構(gòu)型式。上游圍堰堰頂寬度11.12m，圍堰高程2482.0～2533.8m，最大堰高51.8m，堰頂向外側(cè)排水。圍堰迎水面坡比為1 ∶2.0，并設(shè)1m厚塊石護(hù)坡，在高程2502.5m處設(shè)置2m寬馬道，坡腳用鋼筋石籠護(hù)底，背水面坡比為1 ∶1.75，在高程2502.5m處設(shè)置4m寬馬道。圍堰2502.50m高程以下及基礎(chǔ)采用懸掛式混凝土防滲墻進(jìn)行防滲，防滲墻深度達(dá)到高程2452.5m，最大深度50m，防滲墻厚度80cm；以上部分河床段采用土工膜防滲，土工膜最大擋水水頭30.3m(高程2502.50～2532.80m)。土工膜澆入齒墻中，圍堰防滲土工膜與兩岸連接，并在兩岸邊坡進(jìn)行帷幕灌漿。上游圍堰結(jié)構(gòu)型式見圖1。

圖1 上游圍堰典型剖面

下游圍堰堰頂寬度10m，圍堰高程2482.0～2495.5m，最大堰高13.5m。圍堰迎水面坡比為1 ∶1.75，并設(shè)1m厚塊石護(hù)坡，坡腳用鋼筋石籠護(hù)底，背水面坡比為1 ∶1.75。圍堰2492.70m高程以下及基礎(chǔ)采用懸掛式混凝土防滲墻進(jìn)行防滲，防滲墻深度達(dá)到高程2462.70m，最大深度為30m，防滲墻厚度80cm；2492.70～2493.93m高程采用土工膜防滲。土工膜澆入齒墻中，圍堰防滲土工膜與兩岸連接，并在兩岸邊坡進(jìn)行帷幕灌漿。下游圍堰結(jié)構(gòu)型式見圖2。

圖2 下游圍堰典型剖面

2.3 截流戧堤布置

截流戧堤布置于上游圍堰的上游側(cè)，具體位置見圖1。截流設(shè)計(jì)流量為10年一遇標(biāo)準(zhǔn)，12月下旬平均流量322m3/s，截流戧堤相應(yīng)上游水位2496.63m，考慮堤頂安全超高，為有效降低截流期間戧堤拋填強(qiáng)度和拋投料拋投質(zhì)量，堤頂高程擬定為2499.00m，戧堤最大高度17m。同時(shí)，待截流完成后迅速將戧堤加高至2502.5m高程。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工條件改變

3.1 施工進(jìn)度計(jì)劃的改變

工程原計(jì)劃2020年7月1日進(jìn)場(chǎng)，7月15日開始截流備料、堰肩開挖、圍堰防滲墻施工平臺(tái)的預(yù)進(jìn)占以及防滲墻的施工。后因種種原因，工程于9月1日進(jìn)場(chǎng)，實(shí)際施工開始時(shí)間較計(jì)劃有大幅推遲，而截流節(jié)點(diǎn)工期未作改變。施工計(jì)劃的調(diào)整導(dǎo)致圍堰有效施工工期壓縮，進(jìn)而造成圍堰防滲墻、圍堰堆石料填筑、復(fù)合土工膜等施工強(qiáng)度提高，若仍按原有程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工組織，將不能實(shí)現(xiàn)2021年的防洪度汛目標(biāo)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工交通條件的改變

在導(dǎo)流洞進(jìn)口上游約400m處布置有兩座臨時(shí)索道橋，受上游白格堰塞湖影響，臨時(shí)索道橋受損。后經(jīng)緊急修復(fù)，其中一座恢復(fù)通行，但對(duì)左岸溢洪道、左岸壩式進(jìn)水口、左岸岸邊發(fā)電廠房邊坡等部位施工造成較大影響，其工期嚴(yán)重滯后，尚有大量土石方未開挖完成，且需運(yùn)至位于右岸的1號(hào)渣場(chǎng)。導(dǎo)流洞過流后，連接引水發(fā)電及導(dǎo)流泄洪系統(tǒng)標(biāo)與1號(hào)渣場(chǎng)的道路中斷。為統(tǒng)籌整個(gè)工區(qū)施工道路布設(shè)，需借助上游圍堰形成連接左右岸的施工道路，但此時(shí)上游圍堰尚處于緊張施工狀態(tài)，兩者施工交叉干擾影響較大。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)棄渣條件的改變

同樣受白格堰塞湖影響，左右岸連接道路中斷導(dǎo)致引水發(fā)電及導(dǎo)流泄洪系統(tǒng)標(biāo)邊坡開挖的石渣未運(yùn)至右岸1號(hào)渣場(chǎng)，為確保開挖進(jìn)度，在左岸上游圍堰范圍內(nèi)臨時(shí)堆放了大量石渣，占據(jù)了上游圍堰施工場(chǎng)地。一方面，上游圍堰施工范圍內(nèi)的大量堆渣影響了左岸圍堰防滲墻的施工，對(duì)圍堰施工工期有一定影響；另一方面，雖然在截流進(jìn)占和圍堰填筑過程中能夠消耗一部分現(xiàn)場(chǎng)堆渣，但仍需對(duì)其轉(zhuǎn)運(yùn)，從原始基礎(chǔ)上分層碾壓填筑，才能確保圍堰填筑的施工質(zhì)量，由此增加了施工程序，改變了現(xiàn)場(chǎng)施工條件。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

4.1 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的主要考量

與投標(biāo)階段相比，現(xiàn)場(chǎng)施工條件發(fā)生了較大變化。為實(shí)現(xiàn)2021年防洪度汛目標(biāo)，圍堰施工工期必須進(jìn)行壓縮，現(xiàn)場(chǎng)施工程序必須進(jìn)行調(diào)整。為此，對(duì)圍堰進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得尤為必要，考慮到施工條件的改變主要影響到上游圍堰施工，本次圍堰優(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對(duì)上游圍堰進(jìn)行，具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考量[1-2]：

a.調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)施工程序，確保工期是首要目標(biāo)。圍堰施工開始時(shí)間與計(jì)劃相比推遲近2個(gè)月，而2021年的防洪度汛目標(biāo)又不能改變，只得壓縮圍堰施工工期。若按照原計(jì)劃，上游圍堰防滲墻置于圍堰中部，上部結(jié)構(gòu)防滲采用心墻型式，上游圍堰防滲墻平臺(tái)以上部分填筑將受制于防滲墻和復(fù)合土工膜施工。基于此，將上游圍堰防滲墻移至圍堰前部，上部結(jié)構(gòu)防滲采用斜墻型式，在進(jìn)行防滲墻施工的同時(shí)，進(jìn)行圍堰堰體填筑，將能大幅壓縮圍堰施工工期。

b.減少截流影響，確保圍堰防滲墻施工質(zhì)量。若將防滲墻布置在截流戧堤下游，用于截流戧堤進(jìn)占的四面體、大塊石以及鋼筋石籠等材料會(huì)被水流沖至防滲墻的位置，將影響上游圍堰防滲墻的施工。將防滲墻移至圍堰前部，截流戧堤位于防滲墻下游，避免了這種情況的發(fā)生，對(duì)防滲墻施工質(zhì)量是有益的。

c.統(tǒng)籌整個(gè)工區(qū)施工，確保場(chǎng)內(nèi)施工道路暢通。為確保截流后引水發(fā)電及導(dǎo)流泄洪系統(tǒng)標(biāo)的交通暢通，減少與上游圍堰防滲墻施工和堰體填筑施工之間的相互影響，在上游圍堰上游側(cè)增填連接左右岸交通的道路，既解決了左岸施工道路布置難題，又未對(duì)圍堰結(jié)構(gòu)造成影響。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

基于以上考慮，將上游圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，一是將圍堰防滲墻移至圍堰前端；二是將高程2502.5m以上部位圍堰復(fù)合土工膜防滲由心墻改為斜墻形式；三是在圍堰迎水面?zhèn)仍黾舆B接左右岸的道路。除前述三個(gè)方面的調(diào)整外，上游圍堰其他特征參數(shù)都不作變化；下游圍堰仍按原設(shè)計(jì)，斷面特征參數(shù)及結(jié)構(gòu)都不作調(diào)整。

上游圍堰基礎(chǔ)防滲仍采用懸掛式混凝土防滲墻，防滲墻頂高程2502.5m，最大深度為50m，防滲墻厚度為80cm，兩岸深入巖石80cm。高程2502.5m以上部分圍堰采用土工膜防滲，土工膜最大擋水水頭30.3m，與混凝土防滲墻及岸坡連接采用混凝土基座，兩岸岸坡及透水率較大部分采用帷幕灌漿設(shè)置防滲帷幕。復(fù)合土工膜與堆石料之間設(shè)過渡料和無砂混凝土層，表層采用噴射混凝土進(jìn)行覆蓋保護(hù)，優(yōu)化后的上游圍堰結(jié)構(gòu)斷面見圖3。

圖3 優(yōu)化后上游圍堰典型剖面

4.3 施工方案的變化

下游圍堰施工程序與設(shè)計(jì)方案調(diào)整前無較大變化。上游圍堰在設(shè)計(jì)方案調(diào)整前先進(jìn)行左右岸截流戧堤的預(yù)進(jìn)占，圍堰水下填筑部分隨后跟進(jìn)，形成防滲墻施工平臺(tái)后，立即開始防滲墻的施工；完成截流且防滲墻施工完成后，同步進(jìn)行防滲墻平臺(tái)以上部位的堆石料、復(fù)合土工膜防滲心墻以及兩側(cè)過渡料施工。方案調(diào)整后，先進(jìn)行左右岸截流戧堤的預(yù)進(jìn)占，防滲墻施工平臺(tái)形成后開始防滲墻施工；截流后，預(yù)留防滲墻施工和復(fù)合土工膜斜墻部位，在進(jìn)行防滲墻施工的同時(shí)進(jìn)行堰體的填筑，最后進(jìn)行預(yù)留部位和復(fù)合土工膜斜墻的施工。圍堰調(diào)整前后施工程序見圖4，兩者相比，后者所占用施工時(shí)間更少，更有利于現(xiàn)場(chǎng)的施工組織。

圖4 優(yōu)化前后上游圍堰施工程序的對(duì)比(圓圈中數(shù)字表示施工順序)

4.4 優(yōu)化后方案的主要優(yōu)點(diǎn)

圍堰方案優(yōu)化前后的工程量及造價(jià)見表2，通過兩者比較，優(yōu)化后的工程量和造價(jià)與優(yōu)化前相比部分工程量有較大變化，但工程造價(jià)反而降低近360萬元。圍堰優(yōu)化帶來的好處顯而易見，具體有以下幾個(gè)方面[3-5]：

表2 上游圍堰優(yōu)化前后工程量對(duì)比分析

續(xù)表

a.節(jié)約了工期。通過調(diào)整圍堰防滲墻的布設(shè)位置，實(shí)現(xiàn)了圍堰防滲墻和圍堰填筑同時(shí)進(jìn)行施工，變順序施工為平行施工，壓縮了圍堰施工工期，為實(shí)現(xiàn)2021年防洪度汛目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

b.提高了圍堰防滲墻施工質(zhì)量。圍堰采用懸掛式防滲墻，若圍堰防滲墻施工質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求，勢(shì)必造成滲漏量加大，給后續(xù)施工帶來較大難度。將截流戧堤布置在圍堰防滲墻下游側(cè)，減少了截流過程中使用的大塊石、四面體等材料對(duì)防滲墻施工的影響，很大程度上提高了施工質(zhì)量。

c.降低了復(fù)合土工膜施工難度。采用復(fù)合土工膜防滲心墻形式，復(fù)合土工膜設(shè)計(jì)成“之”字形，復(fù)合土工膜將來回折疊，影響施工速度，對(duì)施工質(zhì)量也有一定影響。采用上游斜墻形式的復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)一坡到頂，減少復(fù)合土工膜來回折疊，其焊接和鋪設(shè)施工都更加方便，施工速度加快，施工質(zhì)量得到保證，此方法對(duì)工期和施工質(zhì)量都是有利的。

d.減少了施工之間的相互干擾。優(yōu)化后的圍堰方案統(tǒng)籌考慮整個(gè)工區(qū)的施工道路布置，解決了引水發(fā)電及導(dǎo)流泄洪系統(tǒng)標(biāo)的出渣施工道路問題，減少了與上游圍堰防滲墻及圍堰填筑施工的相互交叉影響，保證了圍堰的施工工期。

5 結(jié) 語

巴塘水電站圍堰施工關(guān)乎2021年防洪度汛目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，由于開工推遲、現(xiàn)場(chǎng)施工交通以及出渣等情況的變化，給圍堰施工帶來較大不確定性，對(duì)圍堰設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化勢(shì)在必行。通過調(diào)整圍堰防滲墻位置、改變復(fù)合土工膜防滲形式、在圍堰上游側(cè)增加道路等優(yōu)化措施，壓縮了圍堰施工工期，優(yōu)化了工區(qū)施工道路布置，降低了復(fù)合土工膜施工難度，提高了圍堰防滲墻和復(fù)合土工膜施工質(zhì)量，從工期和施工質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面確保2021年巴塘水電站的防洪度汛目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。