2 一期围堰优化设计与施工
一期围堰主要工程施工项目有:黏土草包子围堰,混凝土纵向围堰,主坝6号溢流坝段(作为纵向围堰的挡水体),上、下游横向土石围堰。在工期安排和工序上各项目采用交叉搭接、并行推进的施工措施,并加快黏土草包子围堰水下部位的施工。当子围堰闭气后,提前进行大坝1~6号溢流坝段、厂房基坑开挖、混凝土纵向围堰的开挖与混凝土浇筑,并利用河床料及开挖料进行上、下游横向围堰的填筑。
2.1 黏土草包子围堰的优化设计与施工
(1)子围堰的优化设计。一期子围堰设计为黏土草包围堰,堰体挡水标准为10月至次年1月,P=33.3%Q=701m3/s(水位135.48m),堰顶高程136.00m,堰坡比为1∶0.3,堰顶宽为3.0m,迎水面采用铅丝笼块石护坡。
由于子围堰的施工进度关系到一期主围堰的施工进度,一期主围堰施工项目多,总工期只有4个月的时间,且子围堰水下铺筑难度大,要求完成的时间为20天。通过对坝址及子围堰轴线设置的原始河道水位观测点的多日测量,河道水位在133.50~133.70m之间。利用枯水期,将一期子围堰分成两个阶段挡水标准来设计,即前期按10—12月,Q=586m3/s,堰顶高程为134.50m,后期按10月至次年1月,Q=701m3/s,堰顶高程为136.00m。这样只要子围堰铺筑出水面,达到高程134.50m后,即可快速先闭气,形成基坑,抽排水后立即进行大坝6号溢流坝段、混凝土纵向围堰的开挖。考虑到水下施工难度,其断面设计为:堰顶宽2.0m,迎水面坡比1∶0.5,背水面坡比1∶0.3。后期子围堰即可在干地中加高加宽。子围堰标准断面如图1、图2所示。
图1 前期子堰断面示意图(单位:m)
图2 一期子围堰标准断面图(单位:m)
(2)子围堰的优化施工。一期子围堰施工时,平均水深1.6m,局部最大水深约2.65m。采用双层竹排定位,施工人员在竹排上采用竹竿钩沉放黏土草包,人工水下辅助。纵向子堰从下游往上游逆水施工,长度为285.5m,上游子堰长度为120.0m,下游子堰长度为70.0m。
当子围堰闭气后,施工关键是在12月底须完成大坝6号溢流坝段上下游段的混凝土纵向围堰、上下游的一期横向土石围堰达到高程136.00m。实际施工时,在12月底除大坝6号溢流坝段及相邻的下游一段纵向混凝土围堰(15m长),未能达到高程136.00m,故在12月下旬只需将前期子围堰在6号溢流坝段子堰纵向轴线上下60m范围内,加宽加高到高程136.00m,同时做好与混凝土纵向围堰的接合处理,并在拐点处采用铅丝笼块石护角。由于施工进度的安排合理,各节点目标基本达到一期子围堰的挡水标准,且工程量由原设计的5930m3减少到4160m3,子围堰的工程量比原设计减少约30%,并提前2天完成,分包价为85元/m3,节约费用约15万元。
2.2 纵向混凝土围堰的优化与施工
纵向混凝土围堰总长为275.5m,上下游段分别与6号溢流坝段闸墩衔接,堰顶在上游段的设计高程为147.20m,在下游段的设计高程为143.00m,堰顶宽为3.0m,最大堰高为15.0m,设计断面为梯形结构。上、下游横向土石围堰与纵向混凝土围堰接合处采用齿墙连接。
由于左右岸无交通,招标设计上又将一期上游围堰料用于二期上游堰体,需经纵向混凝土堰上游端头浅滩,先在纵堰左右侧填筑临时便道,再运至二期上游,作为堰体填筑料。如何将一期上游围堰破堰后的料源充分利用到二期上游围堰上,同时如何确保二期上游围堰龙口特大石(混凝土四面体)运输、合龙后的堰体加高及防渗施工是问题的关键,为此采取了如下施工技术优化措施:
(1)在距纵向混凝土围堰上游端57.0m处(与上游横向土石围堰结合),在墙体上设置了一个宽为5.0m的预留缺口,堰底坎高程为138.70m,总高度为8.5m,临时缺口封堵采用钢筋混凝土叠梁门的结构型式。当一期围堰破堰时,将叠梁门拆除,即可将一期围堰高程137.00m以上堰体石渣,直接翻运至二期围堰,形成桥头堡,随后即可进行截流戗堤预进占平台填筑(戗堤高程为139.00m),同时将截流特大块石及一期围堰体的大部分黏土通过预留缺口,挖运至先期预进占平台备料,从而解决了对一期围堰破堰时效的控制以及确保了二期围堰合龙时的分流条件,同时也降低了截流填筑强度。
(2)利用右岸坝顶交通桥(高程151.00m),采用钢结构梁板与上游段纵向混凝土堰顶(高程147.20m)相连,堰顶拓宽至5.0m,与坝顶纵向坡为8%,并利用上游桥头堡至截流戗堤龙口处(高程139.00m),在一期上游围堰破堰分流后连通两岸。当二期围堰截流后,所需防渗设备及防渗材料、二期基坑开挖石方、大坝施工材料均由此道运行至工程完工。施工布置如图3、图4所示。
上述措施对二期截流前的戗堤预进占起到了很大的作用,通过导墙缺口直接翻运石渣达4000m3,运输各种截流料,运距减少0.24km/车次(一次来回),特别是对一期上游围堰破堰分流时效,可快速地达到要求。原招标设计二期大坝施工由二期下游围堰顶进入基坑,进行主体结构施工,且混凝土拌和站又在右岸厂房上游,而通过右岸坝顶工作桥转纵向混凝土堰顶钢桥,再进入二期基坑进行施工大坝主体,比原招标设计的方案运距减少0.4km/车次(一次来回),其经济效益显著,在工期上得到了保证。
图3 截流施工布置图(单位:m)
图4 堰顶钢桥示意图(单位:m)