广西桂平航运枢纽水电站扩机工程施工导流设计--中国期刊网

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广西桂平航运枢纽水电站扩机工程施工导流设计

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：梁惠

[导读] 摘要：桂平航运枢纽水电站扩机工程紧邻原枢纽溢流坝，需在保证枢纽通航与维持发电效益的前提下施工，合理的施工导流方案对项目的顺利实施至关重要。

        广西桂禹工程咨询有限公司广西南宁 530023
        摘要：桂平航运枢纽水电站扩机工程紧邻原枢纽溢流坝，需在保证枢纽通航与维持发电效益的前提下施工，合理的施工导流方案对项目的顺利实施至关重要。本文论述了扩机工程施工导流方式及程序、导流标准、导流时段、导流建筑物布置及设计以及施工度汛。
        关键词：扩机工程；施工导流；围堰；
        1 工程概括
        桂平航运枢纽是郁江干流综合利用规划开发方案中的最下游梯级，是以航运为主兼顾发电的综合利用工程，位于浔江支流郁江上，距离黔、郁两江汇合口约3.7km。坝址以上集水面积为89335km2，正常蓄水位31.50m，相应库容3.19亿m3，船闸过闸最大设计船舶吨位1000t，电站现状装机容量46.5MW。扩机工程拟拆除原枢纽左岸重力坝闸门检修间坝段，在溢流坝下游护坦末端左岸新建厂房，副厂房布置在厂房主机间的下游侧，安装间在副厂房的上部。扩建部分主要由进水渠、厂房、尾水渠及护坡等建筑物组成。扩机厂房右侧与原枢纽溢流坝边墩和消力池导墙紧邻相接，左侧为防洪岸坡和拟建市政道路，基础开挖受原有建筑物的影响，施工受到一定的约束；且需在保证枢纽通航与维持发电效益的前提下施工，围堰挡水水头高，施工难度大，故合理的施工导流方案对项目的顺利实施至关重要。
        2 导流方式及程序
        基于施工场地受限及围堰挡水位高的原因，拟采用分期围堰导流方式。一期导流填筑横向不过水围堰与原枢纽混凝土纵向围堰形成枯水期挡水基坑兼做基坑出渣道路，在干地上浇筑二期混凝土纵向过水围堰与填筑二期土石混合过水围堰，并进行发电厂房边坡、基坑开挖支护施工与基础部位浇筑施工；二期导流是利用一期时段修建的二期过水围堰与枢纽重力坝作为上游围堰形成封闭挡水基坑进行厂房基础以上部位混凝土浇筑施工。具体导流程序是先提前进行边坡咬合灌注桩的施工，一枯时填筑一期土石围堰，与原枢纽混凝土纵堰形成一期基坑，施工二期混凝土纵堰、二期土石围堰和厂房基础开挖，汛前拆除一期围堰，汛后利用二期围堰挡水，继续施工厂房，二汛前完成厂房进水渠和尾水闸门的安装，同时完成穿坝段的施工，汛期利用进水渠和尾水闸门挡水继续施工厂房和机组安装，拆除二期围堰，三枯时继续厂房施工，至第四年2月完成机组安装，工程完工。

        图1 导流平面布置图
        3 导流标准
        枢纽的工程等别为Ⅲ等，主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计，一期导流建筑物的保护对象主要是二期纵向围堰（次要建筑物），采用土石结构，二期导流建筑物的保护对象主要是发电厂房（主要建筑物），采用土石结构横堰+混凝土结构纵堰。因此一期导流建筑物按5级设计，设计洪水标准为10~5年一遇；二期导流建筑物按4级设计，土石围堰设计洪水标准为20~10年一遇，混凝土围堰设计洪水标准为10~5年一遇。结合本工程情况，一期下游横向土石围堰基坑淹没损失不大，为节省导流工程费用，导流建筑物的设计洪水标准选择低限，采用5年一遇洪水标准。二期围堰是保护发电厂房基坑内混凝土浇筑施工，是本工程施工关键线路的重点项目，鉴于若厂房基坑过水，势必影响发电工期，造成较大经济损失；但若要保证厂房基坑能全年施工，围堰需建很高，投资较大。因此，为了确保施工工期，尽早发挥工程效益，同时确保围堰工程投资相对合理，二期土石围堰采用较长挡水时段10年一遇洪水标准，二期混凝土纵堰采用较长挡水时段5年一遇洪水标准。
        4 导流时段
        鉴于一期围堰挡水时段较短，施工洪水位宜采用施工洪水推求成果，并结合施工强度分析及施工段比较，一期围堰挡水时段选用11月1日～次年3月30日（5个月），相应5年一遇的洪峰流量为3220m³/s，相应下游水位为25.53～27.28m。
        枢纽上游水位因航运与发电综合利用的需要，除洪水期水位变幅较大，其余时段水位基本维持在正常水位，下游水位受黔、郁两江汇合口水位顶托以及长洲水利枢纽库区水位顶托的影响而变幅复杂，基于上述原因，二期围堰施工洪水位宜采用实际运行水位资料推求成果，围堰型式拟采用纵向混凝土过水围堰，枯水期时段选择9月1日～次年5月30日（9个月），相应5年一遇下游洪水位分别为31.99m。
        5 导流建筑物布置及设计
        （1）一期围堰
        该围堰的主要任务是与原枢纽混凝土纵向围堰形成枯水期挡水基坑兼做基坑出渣道路，在干地上浇筑二期混凝土纵向过水围堰与填筑二期土石过水围堰，并进行发电厂房边坡、基坑开挖支护施工与基础部位浇筑施工。围堰轴线布置的原则是在不影响上述施工内容的情况下，尽量缩小基坑范围与缩减围堰长度，以减少基坑排水强度和围堰投资。一期围堰只填筑下游横向围堰，轴线位置介于枢纽坝轴线下游185m~255m之间，为不影响厂房出水渠开挖施工，围堰轴线与原枢纽混凝土纵向围堰轴线成约48.1°夹角布置。
        考虑到一期下游横向围堰使用时段较短，待浇筑二期混凝土纵向过水围堰与填筑二期土石过水围堰完成后即可在汛前拆除，为节省导流工程投资，充分利用开挖渣料，围堰采用土石结构型式，迎水面及顶部采用渣料护坡防护，背水侧部分堰体利用主体工程开挖渣料。为避免围堰坡脚被冲刷破坏，在围堰迎水面坡脚采用固滨笼防护。横堰与纵堰之间采用防渗土工膜防渗。考虑到横堰施工工期紧、挡水时间较短，挡水高度一般，仅对基础砂卵砾石层采用开挖截水槽后回填粘土的方式防渗，后期基坑基岩渗水采取水泵抽水的方式处理。
        （2）二期纵向围堰
        该围堰的主要任务是利用枢纽重力坝作为上游横向围堰与二期下游横向围堰形成封闭挡水基坑进行厂房基础以上部位混凝土浇筑施工，确保厂房在第二个枯水期结束前浇筑至32.5m高程，后续厂房混凝土浇筑施工可全年进行。围堰轴线布置的原则是围堰下游河床不宜缩窄过多，围堰临水侧边缘位置不能超出原枢纽溢流坝导墙临水面。二期纵向围堰前120m轴线平行于原枢纽溢流坝导墙轴线布置，使围堰临水侧边缘位置与原枢纽溢流坝导墙临水面在同一直线布置；后78m轴线向尾水渠侧偏斜7.3°夹角布置。
        考虑到二期纵向围堰为未来兼作永久厂坝分流导墙的过水围堰，且与厂房开挖基坑紧邻，厂房基坑开挖是本工程施工关键线路的重点项目，鉴于一旦二期纵向围堰失事，将直接影响泄洪和扩机机组发电工期，造成较大经济损失，因此，为了确保基坑的绝对安全及施工工期，尽早发挥工程效益，二期纵向围堰直接采用C25（2）混凝土围堰型式。为降低堰底渗透压力，同时有效减小厂房基坑临水侧渗水量，拟对二期纵向围堰基础进行帷幕灌浆处理，设一排，孔距2m，帷幕深入10Lu线不小于3m。
        （3）二期横向围堰
        该围堰的主要任务是利用枢纽重力坝作为上游横向围堰与二期下游纵向围堰形成封闭挡水基坑进行厂房基础以上部位混凝土浇筑施工，确保厂房在第二个枯水期结束前浇筑至32.5m高程，后续厂房混凝土浇筑施工可全年进行。围堰轴线布置的原则是二期下游河床不宜缩窄过多，同时要保持有二期下基坑道路的布置条件。
        为节省导流工程投资，考虑到二期横向围堰可以部分利用一期土石围堰，围堰采用土石结构+子堰的型式。为防止围堰被冲刷，与二期纵向围堰连接段迎水面边坡采用钢筋混凝土护坡、护脚采用混凝土挡墙进行防护；其余部分迎水面边坡采用格宾网石笼护坡、护脚采用格宾网石笼护脚墙进行防护。子堰采用粘土麻袋。拟对二期横向围堰进行帷幕灌浆处理，与二期纵向围堰的帷幕灌浆结合以保证二期基坑帷幕灌浆能封闭。
        6 施工度汛
        根据施工进度安排，基坑需度两次汛期。一汛前拆除一期围堰，二期围堰过水，汛期停工，此时厂房仅进行了基础开挖和混凝土覆盖，基坑过水危害与损失较小，度汛标准按全年5年一遇洪水，按枢纽下游高水的最不利的工况，为减少基坑过水时对基坑的冲刷破坏，需提前扒开混凝土纵堰的粘土麻袋缺口对基坑充水，使其对基坑形成足够水垫保护。二汛时厂房混凝土已浇筑至43.90m高程，结合近年来枢纽下游实测的水位情况，汛期枢纽下游水位最高水位时介于31~41m，按枢纽下游高水的最不利的工况，将二汛度汛标准定为全年20年一遇洪水。为保障进水渠导墙稳定，汛前需提前完成进水渠的施工，包括穿坝段坝体混凝土拆除和新建，汛期时坝后段进水渠进水，使其边墙两侧水平衡，同时，厂房混凝土浇筑高程已高过汛期水位，上部混凝土施工不受洪水影响，可继续施工，但为保证汛期机组安装不受洪水影响，提前安装好进水渠和尾水闸门，汛期利用进水渠和尾水闸门挡水安装厂房电气设备。
        结语：
        桂平航运枢纽扩机工程充分利用厂址处地形地质条件和原枢纽布置，减少了导流工程对原枢纽建筑物的扰动，降低施工难度，减少临时工程工期及投资，保证枢纽施工期行洪安全，有利于工程顺利实施，对同类扩建工程施工导流方案具有一定的借鉴意义。
        参考文献：
        【1】梁志坚、梁惠、张威等，广西桂平航运枢纽水电站扩机工程初步设计报告[R]，广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院，2018年3月；
        【2】SL303-2017，《水利水电工程施工组织设计规范》（S）；
        【3】SL623-2013，《水利水电工程施工导流设计规范》（S）。
        作者简介：梁惠（出生年月1987.06），性别女，籍贯广西融安，身份证号码 4522271987****0042，研究方向为：水利水电工程