无戗堤式土工布粘土心墙围堰的施工技术

摘要：本文结合马里费鲁水电站一期围堰施工的方案,重点阐述了在无戗堤的条件下动水中土工布铺设及粘土填筑的施工方法,该施工方法即保证了工程质量也缩短了施工工期,且施工工艺简单、安全、经济.

关键词：无戗堤 土工布 粘土心墙 防渗

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、工程概况

马里费鲁水电站项目位于马里境内塞内加尔河上，距卡伊15公里，距马里首都巴马科650公里。为了有效利用该处河流落差，充分开发塞内加尔河水电资源，马里、毛里塔尼亚、几内亚和塞内加尔四国组成了“塞内加尔河开发高等专署”简称OMVS，该组织对塞内加尔河进行综合治理。项目实施模式为EPC总承包。主要工作内容为：施工设计，引水发电系统，输电线路系统及进场路等工程。主要建筑物有：电站厂房、进水闸、分水闸、拦污栅、交通桥、开关站、225千伏输电线路、永久进场路及改建加高原当水堰；电站机组结构为灯泡贯流式，装机容量为3台21MW机组。

二、围堰断面设计

马里费卢水电站项目一期围堰，为进水口临时挡水建筑物，使用期为两年，施工洪水按50年一遇设计，相应流量Q=5200m3/s。利用挡水坝段过流，在一期围堰的保护下进行引水渠进水口、分水闸及围堰内侧挡水坝段的施工。断面设计如下图：

三、防渗处理施工方法

（一）粘土料场选择及土料制备

围堰防渗土料的料场选择在距围堰施工面1.5km处的劳工营地旁边，因当地粘土较少且土层较薄，经勘测此处土料较充足，且覆盖层较薄场地较大还便于土料制备。这样一来运距近、覆盖层剥离量小大大降低了施工成本。

土料制备采用挖沟槽泡土法，用反铲将清理覆盖层后土场挖成2米深1.5米宽的沟渠，沟长15米。根据用土量计算挖沟的数量及沟深，每条沟间距3.5米，沟与沟之间在两头顶端及中间部位联通，便于泡土放水方便且达到含水的均匀性。在沟槽挖完后安排水罐车进行放水，水一直放满且保证没有向外漏水的现象。在用土料时保证沟槽内再没有明水且表面已干燥，根据当地气候温度土料制备工作一般提前一星期左右为宜。

（二）围堰施工

在围堰填筑以前，测量工程师用全站仪在河面放出围堰轴线走向，因为河水深度在1.5m-3.5m,所以采用浮标及竹竿相结合标点，在填筑围堰过程中进一步校核和调整保证按设计施工。

1.石渣填筑

石渣料料源来自距围堰800m的引水渠道的爆破开挖料，用4辆20T自卸汽车运输的现场，石渣料填筑采用220推土机进占法推平，填筑石渣分为二个区，轴线上下游各1米外为一区，采用粒径0-100mm的石渣；轴线上下游各2米内为二区，采用0-30mm的石渣料填筑，便于二次开挖。第一层石渣填筑厚度控制在高出水面30cm左右，超出设计宽度轴线两边各1m范围内，保证碾压的安全宽度。石渣填筑分为两班作业，围堰上游每隔10m布有路灯，保证晚间施工照明。围堰下游插有标杆，作用一是控制下游填筑宽度，作用二是给运输车辆一个警示和引导作用。为了进一步保证安全期间，防止施工机械太靠边发生下滑或倾斜，故在推土机推平料过程中，将围堰上下游边预留0.3-0.5m的料头不平整，做一安全距离防护。在第一层石渣料全部填筑完后用16T自行碾进行碾压，碾压遍数为10遍，在围堰轴线两边各留1米位置不碾压，便于填筑土料时进行石渣料的二次开挖。在第二层以上填筑石渣时厚度控制在60-80cm，碾压遍数不变。石渣填筑完后堰前水位40.5m高程堰后水位39.5m高程。

2.土工布铺设

土工布铺设前进行测量放线，用白灰把围堰轴线标明，然后用PC350反铲倒推法对粘土心墙位置的石渣进行二次开挖，开挖的石渣料铺在心墙上游石渣区，开挖进度根据土工布及土料填筑进展确定，一般超前5-10m,这样即可确保土工布铺设工序衔接，也确保了石渣开挖过程中掀起的水浪不会对已填筑好的土料料头形成冲刷而造成的泡。

土工布的出场宽度为6m，长度为35m。为了便于施工将土工布裁成5-10m长，然后每间隔3米左右顺土工布宽度方向用扎丝把竹竿绑扎在土工布上，竹竿与土工布绑扎长度根据水深确定，一般超出水深0.5m，将将要下入水中土工布长度方向的一头也用竹竿连接，确保将铺设土工布时能够铺到河床底部，水深超高2m时，为避免土工布在铺设时上浮，在铺设土工布时在下入水中一头的竹竿上绑扎直径20cm的石头，确保土工布铺设到河床底部。土工布之间的搭接时，将两头的竹竿参合，然后用扎丝扎紧，确保在回填土料时不会松动或脱离，搭接长度一般在30cm左右。土工布的铺设一般超前土料填筑的5-8m。随着堰体的升高将土工布随着连接延续。

3.心墙土料填筑

土料采用土场泡制好的土料，土场在装车过程中用反铲翻捣，确保土料含水均匀，第一层与水接触的土料填筑时含水率控制在4-6，第二层以上土料填筑时含水率控制在8-10。第一层土料铺筑厚度高于已填筑好的石渣面30cm,确保土料不会受到水的泡。土料填筑时用pc200反铲对倒入回填区域的土料进行挤压，确保与水结合部位的泥水排出，土料回填时要确保土料供应的连续性，铺筑过后的土料用16T自行碾碾压8遍，第二层以上的土料压实度均达到98%以上。

四、施工难点及处理方法

由于当地地理属于卡斯特地貌，在河床底部沿围堰上下游方向有较多裂隙，围堰在填筑后土料区域出现了3处塌陷，就此现象处理方案采用了在围堰上游倒土密实闭气法进行了处理，并对塌陷处进行再次回填碾压，此处理效果很好。

五、结束语

（一）在防渗效果方面

通过此方案修筑的围堰，在围堰后的渗水量为每小时25m3,同比以往的常规围堰施工方法而言防渗效果极好；

（二）在工程量方面

因为此围堰为临时设施，在工程竣工时要拆除，所以运用此方案比常规导截留围堰省掉了戗堤的填筑工程量，即为围堰填筑的工程量的1/3量；

（三）在施工成本方面

围堰使用三年期间不用投入抽水设备及人员，围堰拆除时比普通到导截留围堰省掉了戗堤部分的挖运量，从而大大的降低了施工成本。

（四）在时间方面

因为围堰的施工安排在当地雨季前两个月5月开始施工，为期一个多月完成施工，这样一来避开了雨季来后给施工带来的不变性，同样围堰的施工也决定着进水口的爆破开挖及结构砼的浇筑节点工期。采用此方法比传统方式的戗堤填筑、截留闭气、围堰填筑至少提前一个月工期，这样便为渠道开挖及混凝土结构物施工留够了充足时间，将进水口的施工从关键线路调成了非关键线路，避开了工程的峰值。

通过经历了三个雨季的考验，此围堰施工方法得到了进一步验证，安全无误且渗水量无增大。