土石過水圍堰在錦潭水電站中的應用

曾慶平

【摘要】：錦潭水電站是錦潭河梯級的首級電站，大壩是123m混凝土雙曲拱壩，采用枯期土石過水圍堰擋水、導流洞過流，汛期導流洞與基坑(或缺口)聯合過流的導流方式。本文介紹了錦潭水電站土石過水圍堰的設計、施工情況，可供其他工程參考。

【關鍵詞】：錦潭水電站；土石過水圍堰；過流防護；應用

中圖分類號：C29文獻標識碼： A

1. 工程概況

錦潭水電站位于廣東英德境內，是一個以發電為主，兼顧下游地區的灌溉和防洪的綜合利用工程。設計總庫容2.49億m3，裝機容量2.7萬KW。樞紐主要建筑物有混凝土雙曲拱壩、壩頂溢洪道、放空底孔、引水隧洞、廠房和變電站?；炷岭p曲拱壩最大壩高123.3m，壩頂中心線弧長224.13m，拱冠梁頂寬5m，底寬21.57m，拱端最大厚度23.04m。引水隧洞進水口位于大壩左岸沖溝處，由攔污柵、閘門井及漸變段組成，進口底板高程▽200m。引水隧洞全長340.97m，由上、下平段和上、下彎段及斜井段組成，主洞直徑3m。廠房全長45m，主機間長32m，安裝間長13m。主機間布置3臺混流式立軸機組，機組間距9m。

錦潭工程導流洞設計導流能力不能滿足汛期泄洪要求，汛期洪水將由導流洞和基坑上下游土石過水圍堰聯合導流，土石過水圍堰均經過多個汛期洪水考驗。

2.大壩上下游圍堰設計

由于河床狹窄，兩岸較陡，北盤江洪枯流量變幅較大，若采用全年導流方案，圍堰和導流洞工程規模很大，錦潭水電站采用枯期圍堰擋水、隧洞導流，汛期導流洞和大壩(或缺口)聯合過流的導流方案，大壩上下游圍堰均采用土石過水圍堰。

工程導流建筑物為IV級，圍堰擋水標準為枯期(10月一次年4月)10年一遇洪水，相應洪峰流量為321m3/s；壩體臨時渡汛洪水標準為10年一遇的全年洪水標準，相應流量為1240m3/s。

2.1 圍堰地形、地質條件

錦潭水電站壩址呈基本對稱的V型深切谷，兩岸山勢陡峻，岸坡約55°～80°，左岸局部直立，河床寬約35m～45m，枯水期水深0.2m～3m，壩址處河床寬高比為1:1.4。左右岸上游15m～20m各發育一狹窄基巖沖溝。壩址地層巖性主要為石英砂巖夾粉砂巖，兩岸地下水位高程▽170m～▽210m。導流圍堰處河床寬35m，河床高程為▽116m ～ ▽118m，覆蓋層為礫卵石層，厚5m～10m，其滲透系數>1×10-1cm/s，下伏基巖為微風化粉砂巖和石英砂巖，弱透水性。圍堰所處河床部位地形平坦，覆蓋層厚度較大，滲透性能強烈。礫卵石層的滲透為主要的工程地質問題。

2.2 堰頂高程及過水防護

導流洞在設計工況時按隧洞有壓流設計，經水力學計算分析，上游圍堰在Q 。 (汛期)=321／s時，上游水位為126.5m，導流洞出口水位為120.0 m；考慮安全超高，確定上游圍堰堰頂高程為127．0 m；下游圍堰由于大壩壩肩開挖石渣下河，導致原河床水位抬高，下游圍堰的堰頂高程不得低于122.0 m。上下游圍堰堰頂高程相差5 m，圍堰過水時相應流速約為2.5m／s；上游圍堰堰頂至基坑高差達23m，上游圍堰過流初期水流沖刷堰體坡面；堰體防護采取現澆混凝土面板對圍堰頂部和過流面進行防護。

2.3 過水圍堰結構設計

錦潭工程基坑上游土石過水圍堰根據右岸導流洞進水口、大壩基坑開挖位置、上游臨時擋水圍堰布置以及大壩上游圍堰結構要求，大壩上游圍堰位置選在距上游臨時擋水圍堰下游底部2m河床處。上游圍堰結構（如下圖所示），采用混凝土防滲墻、堆石堰體、混凝土面板過水圍堰。上游圍堰圍堰長度約為56.4m， C10混凝土防滲墻厚度為1m，堰體主要為土石結構，坡面采用40cm厚的C10現澆板，下游溢流面坡比為1：1.5。

錦潭工程基坑下游土石過水圍堰根據右岸導流洞出水口位置、大壩基礎開挖位置、下游臨時擋水圍堰布置及大壩下游圍堰結構要求，圍堰位置選在距下游臨時擋水圍堰上游底部3m處。下游圍堰結構中軸對稱（如下圖所示），采用粘土芯墻防滲、堆石堰體、混凝土面板過水圍堰。圍堰長度約為39.1m，頂部寬度為8m，堰體主要為土石結構，坡面采用30cm厚的C10現澆板，內外邊坡坡比為1：1.5，兩側底腳按堆碼大塊石防水沖刷淘腳，防滲粘土心墻頂寬2m底部最寬為4m。

根據右岸導流洞出水口位置、大壩基礎開挖位置、下游臨時擋水圍堰布置及大壩下游圍堰結構要求，圍堰位置選在距下游臨時擋水圍堰上游底部3m處。下游圍堰結構采用粘土芯墻防滲、堆石堰體、砼面板過水圍堰。圍堰長度約為39.1m，頂部高程為▽122m，頂部寬度為8m，堰體主要為土石結構，坡面采用30cm厚的C10現澆板，內外邊坡坡比為1：1.5，兩側底腳按堆碼大塊石至▽117m防水沖刷淘腳，防滲粘土心墻頂寬2m底部最寬為4m。

上游土石過水圍堰澆筑薄壁混凝土芯墻，利用現澆混凝土的良好的防滲性、整體性和連續性，作為主要防滲體，防滲性能優異。過流面澆筑混凝土面板，提高堰體抗擊水流沖刷耐久性能，保障堰體在過流時的安全。

3 土石過水圍堰實施

3.1 土石過水圍堰施工程序

大壩過水圍堰是在大壩上、下游臨時擋水圍堰截流閉氣、基坑抽水完成后開始施工。其施工程序是先進行大壩上、下游圍堰的基礎開挖，然后依次進行堰體防滲體、砼澆筑、堆石體堆筑、面板砼澆筑。

3.2 大壩上游圍堰施工方法

上游圍堰由2臺1.0m3反鏟開挖上游圍堰上游的砼防滲和下游砼防沖墻的基礎，人工清渣整修基礎。然后按照分層分塊進行防滲墻和防沖墻砼澆筑施工，當砼澆筑2m后由2臺1.0m3反鏟配合6臺自卸車2臺D85推土機，按照層厚50cm進行堰體石渣料填筑作業，將左、右岸壩肩開挖堆積在河床上的渣料運到上游圍堰上游砼擋墻上、下游，并呈對稱狀態自右向左推進，砼擋墻上、下游堆渣高度相差不得大于20cm。隨后由1.0m3反鏟修整堰體坡面，在圍堰下游溢流坡面上鋪撒50cm反濾層；人工修整反濾層坡面后進行砼面板澆筑施工。大壩上游圍堰防滲墻、防沖墻和溢流面板砼，在拌和樓未投產前由臨時拌和站生產，拌和樓投產后由拌和樓生產，15t自卸車運輸，WK-4或KM3535入倉，砼采用平倉法下料，人工用100插入式振搗器或50軟管振搗器振搗，砼澆筑到設計高程時由人工抹面。整套工序重復循環進行，直至堰體達到設計▽127m堰頂高程。

3.3 大壩下游圍堰施工方法

下游圍堰由2臺1.0m3反鏟配合4臺自卸車，開挖粘土芯墻基礎；1臺3.1 m3裝載機2臺自卸車從拌和系統挖取粘性黃土，一臺1.0m3反鏟修筑粘土防滲芯墻至出水面高程；2臺1.0m3反鏟配合4臺自卸車1臺D85推土機從河床堆積石渣的地方取料填筑堰體，圍堰石渣填筑先進行半斷面堰體施工，D85推土機碾壓后再填筑另一半段面堰體，填筑方式從右向左單向進占。然后由1.0m3反鏟修整圍堰內外坡面和堰頂，在圍堰上、下游溢流鋪撒50cm反濾料。最后人工修整反濾料層再澆筑砼面板.大壩下游圍堰溢流面板砼，由拌和樓生產15t自卸車運輸，WK-4或KM3535入倉，砼采用平倉法下料，人工用50軟管振搗器振搗，砼澆筑到設計高程時由人工抹面。。整套工序重復循環進行，直至堰體達到設計▽122m堰頂高程。

4 過水圍堰運行

錦潭水電站于2003年7月開工建設，2004年1月河床截流。2004年7月10日接到通知，預測7月12目錦潭水電站壩址將有大洪水，隨后基坑立即停止施工，將機械設備逐步撤離基坑；在圍堰滲漏水作用下，基坑逐漸充水。2004年7月14日上游圍堰首先開始過水，大壩基坑過流。2004年、2005年汛期大壩基坑土石過水圍堰過水多次，土石過水圍堰依舊發揮擋水作用，確保大壩汛期連續施工。

5 結束語

土石過水圍堰經過多項工程的檢驗，并均取得了成功。土石過水圍堰對各種地基具有較強的適應性、便于就地取材、施工速度快、耐久性能好、造價低、檢修方便等特點。過水圍堰在設計、施工過程中應注意以下幾點：(1)堰體下游堰面坡度不能過陡，否則將增加堰面保護的難度；緩坡堰體也有利保證堰體自穩性。(2)施工過程中應做好堰面保護，包括防護面板排水、連接和壓邊。(3)上下游圍堰聯合運行時，應適當抬高下游圍堰堰頂高程，協調好上下游圍堰之間的高差，確保消能平臺有一定厚度的水墊，保證圍堰安全。(4)汛期基坑過流前應進行基坑預充水。(5)圍堰的背水坡腳應做好防掏刷措施。