截流技术在缅甸电源电站工程中的探索

　　摘要:在水利水电工程截流施工中，一般都先填筑戗堤，再闭气，最后对戗堤进行加高培厚修成围堰，这种方法适用于绝大多数工程，但对流量小、坡降大、水流急、渗水量大的山区性河流来说，技术难度大、成本高、可行性小，因此，在缅甸密松其培电源电站导截流施工中，根据坝址处地形、地质和工程布置的特点,采用了戗堤与围堰分开施工、围堰预埋涵管导流戗堤大量渗水的新方法，成功地解决了防渗的施工难题，节约了成本和工期，值得山区性河流导截流施工参考与借鉴。
　　
　　关键词:电源电站；截流；技术；探索
　　1工程概况
　　缅甸密松其培电源电站位于恩梅开江左岸支流的其培河上，是密松和其培水电站施工的电源电站。电站由混凝土重力坝、隧洞引水系统和地面厂房组成，正常蓄水位740m，最大坝高47.5m，装机容量99MW。
　　坝址以上控制流域面积552.3km2，河长42.1km，比降为54‰。该流域多年平均流量为40.1m3/s，多年平均径流量为12.6亿m3，多年平均径流深为2288mm，6～10月为雨季。流域洪水主要由暴雨形成，且与暴雨发生时间相对应，以6～9月出现最为频繁。
　　坝址处河谷呈“V”字形,两岸山坡坡度30～50，河床宽60～90m,枯水期水深约0.5～3m,覆盖层厚度5.5～11.5m,为砂卵砾石层，渗透系数为K=10-1cm/s～10-2cm/s。
　　本工程为Ⅲ等工程，永久建筑物按3级设计，临时建筑物按5级设计，具体布置见图一。截流设计与施工是在导流洞具备过流条件的情况下进行的。
　　 2导截流设计

　　图一：围堰施工布置图
　　2.1导流规划
　　该流域洪水期流量大、历时短，枯水期流量小，水位变幅大。根据这一特点，工程采用了允许基坑淹没的导流方案，即2009年11月至2010年5月之间围堰挡水，导流洞泄流；汛期洪水淹没基坑，部分坝体挡水，导流洞、泄洪排砂孔及坝段预留缺口联合泄流；汛后恢复围堰挡水后继续施工。
　　根据坝址处地形、地质、水文条件及工程布置特点,采取全段围堰法导流方式，导流标准采用11～4月10年一遇标准，洪峰流量为167m3/s。
　　2.2截流设计
　　截流时间2009年11月初，截标准采用11月份10％月平均流量40.7m3/s，截流方法为单戗立堵法。据设计截流流量Q=40.7m3/s及对导流洞泄流能力的复核计算，确定上游截流戗堤顶高程为718.00m；由于河床坡降大、水流浅，下游围堰无需进行截流戗堤的施工。
　　戗堤布置在废弃坝左侧缺口处，与废坝交角155.2°，顶宽5.2m。戗堤靠近导流洞进口，为防止进口河水冲刷戗堤上游边坡，上游侧考虑与永久拦沙坎钢筋石笼结构相结合，采用钢筋石笼堆码护坡。戗堤预进占用砂土与块石的混合料填筑，龙口用块石抛填。
　　2.3围堰设计
　　2.3.1方案比较
　　根据坝址特点并考虑充分利用开挖废弃料，围堰定为不过水枯水期挡水土石围堰，结合实际，拟定粘土斜墙带水平铺盖和粘土芯墙两个方案进行对比分析。
　　方案一，粘土斜墙带水平铺盖的特点：水中抛填粘土，粘土站立困难，断面尺寸大，占用面积多，围堰填筑量多，基坑施工场地狭小，施工布置困难；截水槽水下开挖困难，水中孤石处理更难，同时水中抛填粘土易形成泥糊，斜墙密实度低，止水效果差，后期基坑排水量大。
　　方案二，粘土芯墙的特点：基本上干地施工粘土芯墙，断面较小，围堰填筑量少，基坑场面较宽，方便施工布置；粘土芯墙经碾压后，密实度大大提高，可通过检测手段控制施工质量；增加了导水涵管，带来涵管封堵及安装难度等问题。
　　通过以上对比分析，方案二优点显著，特别是截水芯墙施工质量控制有保障，基坑场地相对较宽，施工干扰小，对加快施工进度有利，故推荐粘土芯墙方案，且后续文字均以粘土芯墙方案为基础。
　　2.3.2围堰布置
　　上游堰轴线与坝轴线平行，位于坝上桩号0-60.0m，为粘土芯墙式土石围堰。下游围堰因水头较低，渗透压力小，故采用粘土斜墙带水平铺盖，轴线位于坝下桩号0＋100.0m。
　　2.3.3围堰断面设计
　　上下游围堰堰顶高程由11～4月10年一遇导流标准设计，对应洪峰流量为167m3/s。根据导流隧洞泄洪能力表、流域比降值，考虑浪高及安全超高，拟定上游围堰顶高为EL722.Om，下游围堰顶高为EL708.Om，上游围堰不考虑交通，顶宽取5m，两侧边坡均为1:1.5；下游围堰考虑双向通车要求，顶宽取7m，背水边坡为1:1.5，迎水坡为1:3。
　　3导截流施工
　　3.1截流戗堤填筑
　　戗堤填筑按以下步骤进行:戗堤进占、龙口加固与合龙、止漏闭气。
　　截流采用自左向右单戗立堵法，用15～20t自卸汽车，取运石碴进行填筑，上游侧及时跟进大块石护面；当宽度达到8～10m时进入龙口合龙，全部用大块石填筑；合龙后及时在上游面抛填碎石和砂质土，直至戗堤全线闭气，随后用钢筋石笼进行护坡。
　　3.2纵向导水槽开挖
　　纵向导水槽主要为上游围堰粘土芯墙创造一个干地施工环境，其开挖分两步：截流戗堤未完成前先行桩号0－060.0m以下部分开挖，待戗堤合龙闭气后调集反铲抢挖剩余部分，为上游围堰体及时填筑创造条件。
　　3.3上游围堰施工
　　当戗堤闭气、导水槽开挖完成后，开始围堰体施工。用反铲清除芯墙处的透水层，大孤石采用钻爆开挖，心墙槽体开挖原则上开挖至基岩面。槽体开挖完成后，在导水槽围堰体范围内，用碎石碴找平基面，安装排水涵管，修集水坑等，将心墙槽体渗水导过堰体，保证芯墙能在干地上施工。粘土芯墙按40cm厚分层填筑碾压；过了透水层后堰体与芯墙同步上升，到达EL717m以后开始涵管封口，先用方木拦挡上游管口，再用粘土将管口包裹，并确保不漏水。随后围堰继续升至设计高程722.00m。
　　3.4排水涵管的选择
　　戗堤长约24m，估计该处透水层厚10m，对应面积为240m2，透水系数取为10－1cm/s，则渗水量＝240×10－1＝0.24m3/s，初选涵管直径为100cm，若满管流速为0.5m/s，则过流量＝0.52×3.14×0.5=0.393m3/s＞0.24m3/s，故φ100cm的涵管满足要求。
　　3.5下游围堰施工
　　下游围堰在截流前可先预进占，当龙口宽度只有10m时停止填筑，等待上游截流完成后继续填筑。为解决进基坑的道路，当截流戗堤闭气，基坑的水排除后，在下游堰体上侧，河床的低洼处，埋φ100涵管填石碴，修筑一条宽5m的临时进基坑道路，为基坑开挖出碴和上游围堰双向进占创造条件，当上游围堰全线达到EL717m后，开始下游堰继续施工。堰体填筑完成后在围堰迎水面进行防渗层及护坡料施工。
　　3.6施工方法
　　堰体水上填筑，采用分层摊铺碾压。石渣体分层厚度不大于1.0m，原则上按80cm控制，粘土分层厚度不大于50cm，原则上按40cm控制。碾压遍数初拟4～6遍，具体碾压数进行现场生产性试验确定。粘土料含水量按18％～22%控制为宜，碾压干密度按1.55g/cm3,干密度合格率大于90%。围堰施工采用端进法进料，15～20t自卸汽车运输，推土机按要求的铺料厚度摊铺，铺筑完毕后采用20t振动碾碾压，局部边脚采用蛙式打夯机夯实，碾压滞后于填筑10～20m，碾压条带搭接宽度不小于20cm。下游围堰填筑完成后，进行堰面碎石铺盖碾压硬化，形成堰顶交通道路。
　　4基坑排水
　　4.1基坑初期排水
　　当截流戗堤合龙后，下游围堰仍为开启；由于坡降大，所以基坑内的积水能够迅速自然排除，基本不考虑初期排水问题。
　　4.2基坑经常性排水
　　基坑开挖过程中在基坑的中部布置上下游方向的排水干沟，随着基坑开挖工作的进展，逐渐加深排水干沟和支沟，通常保持干沟深度为1.0～1.5m，支沟深度为0.3～0.5m；在靠近下游围堰的较低位置布置集水坑，水经排水沟流入集水坑，在集水坑边设置水泵站，将水抽排至下游围堰以外。
　　建筑物施工时，

排水系统布置在基坑的四周，排水沟布置在建筑物轮廓线外侧，距基坑边坡坡脚距离不小于0.3～0.5m，上下游各布置一个集水井，水经排水沟流入集水坑，在集水坑边设置水泵站，将水从集水坑中抽出并排至上下游围堰之外。
　　经常性排水主要包括上下游围堰渗水、雨水、其它外来水及施工废水。上下游围堰渗透系数取10-4cm/s，渗水量估算为6m3/h，施工用水按60m3/h考虑，岸坡外来水量考虑20m3/h，枯水期雨水量考虑150m3/h，合计估算最大积水量为236m3/h。在大坝上游侧，布置1台扬程为30m、排量为160m3/h的离心式水泵，负责上游基坑内积水排除；在大坝下游基坑内，布置2台扬程为20m、排量为100m3/h的离心式水泵，负责下游基坑内积水排除。另配置4台小型潜水泵，将局部积水抽排汇入集水坑。
　　5结语
　　电源电站建在洪枯水位变化大、地形狭窄的“V”字山区河流上,流量小、坡降大、水流急、渗水量大，如果按照常规的导截流方法，先填筑戗堤，然后进行闭气，再对戗堤进行加高培厚修成围堰，技术难度大、成本高、可行性小，但施工过程中上述方案避其锋芒，从反面思考，根据坝址处地形、地质和工程布置的特点,化敝为利，充分利用河床的坡降，采用了戗堤与围堰分开施工，先不进行水中防渗而采用围堰预埋涵管导流戗堤大量渗水的新方法，成功地解决了砂砾石水中防渗这个施工难题。
　　从以上分析中可以看出，该新方法适用于具有以下特点的工程导截流施工：
　　（1）工程位于地形狭窄的“V”字山区河流上，河水流量小、水流急，河床坡降大，土料容易被水冲走，一次性修筑围堰比较困难；
　　（2）河床地质情况一般为砂砾石，渗透系数极大，防渗要求高，水中铺设防渗材料效果差。
　　电源电站导截流的成功实施，不仅节省了工程投资,更重要的是增加了基坑作业的宝贵时间,为实现总工期奠定了基础，为山区性河流导截流工程施工积累了宝贵经验，值得参考与借鉴。
　　