李建彬

（中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京，100022）

0 引言

土石围堰在水电站工程施工过程中应用比较广泛，传统的土石围堰采用的防渗结构型式有斜墙式、灌浆帷幕式、垂直防渗墙式、斜墙带水平铺盖式、灌浆带水平铺盖式等。垂直防渗结构主要采用防渗墙、高喷灌浆帷幕，防渗墙加帷幕灌浆、粘土心墙结构，斜铺式防渗结构主要采用粘土斜墙。无论采用何种防渗结构，土石围堰的结构安全、经济、施工方便是最终目的。

针对山区小型河流，河槽调蓄能力小，河道比降大，来水量不大，且河床覆盖层不厚（不宜大于10 m）的情况下，土石围堰设计中采用导管排水，可以优化设计断面，有利于降低工程造价，是一个值得推广的施工方法。

1 依托项目情况

1.1 工程概况

缅甸密松其培施工电源电站由大坝、发电引水系统和电站厂房等组成，为引水式水电站，总装机容量为99 MW，水库校核洪水位745.99 m，正常蓄水位740 m。永久建筑物按3级设计，临时建筑物按5级设计。

大坝主要由左岸非溢流坝段、溢流坝段、右岸非溢流坝段组成。坝顶高程747.5 m，河床最低建基面高程692 m，最大坝高55.5 m，坝顶全长234.7 m。

导流隧洞布置于左岸，断面型式为城门洞形，隧洞横断面尺寸为4 m×5 m（宽×高），进口底板高程713.0 m，出口底板高程705.0 m。

1.2 水文条件

该水电站坝址位于伊洛瓦底江上游干流恩梅开江一级支流其培河（Chipwi Hka）交汇区域，坝址以上控制流域面积552.3 km2，河长42.1 km，比降为54‰，多年平均流量为40.1 m3/s，多年平均径流量为12.6亿m3，多年平均径流深为2288 mm。

伊洛瓦底江流域位于亚洲西南季风区，气候受西南季风支配，分属亚热带和热带雨林气候带，全年分为3季：3-5月为暑季、6-10月为雨季、11-2月为凉季。该地区属典型的山区型河流，河槽调蓄能力小，洪水过程呈现典型的山区洪水特性，陡涨陡落。

1.3 地质条件

上游围堰堰基为砂卵砾石层，厚度0～10 m，渗透系数为K=10-1～10-2cm/s，透水性强，需进行防渗处理。堰基岩体微新，为坚硬岩，完整性较好，强度较高，属中等～弱透水岩体。

坝址区土料为粉质粘土，粘粒含量21.6%，粉粒含量50.1%，天然含水率27%，塑性指数为15，压缩系数0.2 MPa-1，内聚力24.9 kPa，内摩擦角23.9°，储量为3万m3。

2 围堰断面形式的比选

为了充分利用当地材料和开挖料，拟定围堰为土石挡水围堰，围堰断面型式考虑两种，一种是粘土斜墙水平铺盖土石围堰（见图1），另一种是导管排水粘土心墙土石围堰（见图2）。

图1 粘土斜墙水平铺盖断面图Fig.1 Cross section of the horizontal impervious blanket and in⁃clined clay wall

图2 导管排水粘土心墙断面图Fig.2 Cross section of the clay core wall with pipe drainage

（1）粘土斜墙水平铺盖土石围堰断面特点是围堰体型庞大、填筑量多，截水槽水下开挖困难，粘土斜墙密实度难以保证。

（2）通过对两种围堰断面型式对比，采用导管排水粘土心墙围堰，缩小了围堰体型，减少约1万m3的围堰填筑量，降低了施工成本。

（3）采用导管排水粘土心墙土石围堰，河床渗水经导管引流至围堰下游，可避免心墙基础槽挖时戗堤渗水滞留于槽内，围堰填筑时可以避免戗堤渗水对心墙填筑料质量的影响，有利于保证围堰防渗效果。

3 导管排水在土石围堰的应用

根据施工进度安排，上游围堰考虑枯水期挡水，导流洞泄流的导流方式。围堰设计标准按11月-4月重现期10年的洪水标准设计，设计流量为167 m3/s。

3.1 围堰断面设计

上游围堰顶宽取5 m，两侧边坡均为1∶1.5，采用粘土心墙式土石围堰。

根据导流标准，洪峰流量对应的上游堰前水位为720.7 m，堰顶高程为：上游堰前水位＋浪高＋安全超高=722.0 m。

3.2 截流戗堤断面设计

截流戗堤按照11月份10%月平均流量40.7 m3/s标准设计，戗顶高程718.00 m。戗堤布置在上游围堰上游约48 m的位置，宽7～9 m，截流戗堤与上游围堰的相对位置见图3。上游侧采用钢筋石笼码砌护坡，戗堤采用石渣混合料填筑，龙口处抛填块石料，详见图4。

图3 截流戗堤与上游围堰相对位置图Fig.3 Relative position of the closure dike and upstream coffer⁃dam

图4 截流戗堤断面图Fig.4 Cross section of the closure dike

3.3 导水涵管的设计

导水涵管埋设在上游围堰底部，上游戗堤的渗流经导水涵管排向下游，保证上游围堰粘土心墙干地施工条件。截流戗堤长24 m，透水系数取上限值10－1cm/s，渗水量0.24 m3/s，选择导水涵管直径为100 cm，流速按0.5 m/s考虑，过流能力达到0.393 m3/s，涵管排水能力大于渗水量。

导水涵管采用预制混凝土涵管，单节长度为200 cm，外包彩条布及钢筋固定，保证接头密封。导管上游段封堵用3 m的原木堵塞，孔口用粘土袋密封，导管空腔段用细石混凝土进行回填。

4 导管排水土石围堰的施工

导管排水围堰基本的施工程序为：导流洞进口段河床疏浚→导流洞进口挡水叠梁门拆除→截流戗堤填筑与钢筋石笼码砌→河床纵向导水槽开挖→上游围堰导水涵管埋设→上游围堰防渗槽体开挖→上游围堰717 m高程以下防渗槽体粘土料铺填→上游围堰涵管封堵与回填混凝土→上游围堰717 m高程以上部分堰体施工。

4.1 截流戗堤施工

（1）戗堤施工前需要对导流洞进口段进行河床疏浚，开启导流洞叠梁门，便于导流洞过水分流。

（2）截流戗堤采用自左向右单戗立堵法。从左坝肩上游及下游围堰储料堆取料，用1.4 m3反铲装料、15 t自卸汽车运输、推土机辅助推料。当龙口宽度达到8～10 m时改用大块石填筑，直至戗堤全线达到设计高程。

（3）龙口合龙后在上游面抛填碎石和砂质土，然后用钢筋石笼对戗堤上游面进行防护。

4.2 堰体施工

（1）截流戗堤堵漏处理、纵向导水槽开挖完成后进行堰体施工。

（2）导水涵管铺设前，对导水槽围堰体范围内进行透水层的开挖，接近不透水层后用碎石碴找平，堰体截水槽范围内用粘土找平，安装排水涵管，将截流戗堤渗水引向围堰下游。

（3）用反铲清除心墙处的透水层，大孤石体采用钻爆开挖的施工方法，粘土心墙槽体开挖至基岩面。

（4）开挖槽体排水。在导水涵管上游进口附近开挖一个集水坑，在心墙槽体开挖低洼处布置2～3台小型潜水泵，将透水层渗水抽排至集水坑，再通过导水涵管排入围堰下游。

（5）粘土心墙按40 cm厚分层填筑碾压，碾压遍数按4～6遍控制，碾压后干密度按不小于1.55 g/cm3控制，合格率大于90%。粘土心墙填筑高程超过透水层后，堰体与心墙同步上升。

（6）围堰填筑高程到达717 m以后开始涵管上游段封堵，人工用小于涵管直径的原木堵塞管口，再用粘土或粘土袋密封；导水涵管剩余空腔段回填，采用6 m3的搅拌车运输到施工部位，HB50混凝土泵泵送回填。

（7）堰体水上石渣料的填筑厚度按80 cm控制，采用端进法施工。每层铺筑完毕后用20 t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10～20 m，碾压条带搭接宽度控制不小于20 cm。

5 创新点

（1）导管排水在粘土心墙土石围堰的应用，优化了围堰设计断面，减少了围堰填筑工程量，降低了工程造价。

（2）在导流洞泄流的条件下，粘土心墙底部埋设导水涵管，将上游围堰戗堤渗水引至围堰下游，减少了戗堤与堰体之间的积水，降低了围堰截水槽开挖难度。

（3）粘土心墙围堰施工过程中，对堰体截水槽内少量渗水通过强排导入涵管泄流后，心墙填筑碾压基本上能在干地施工，改善了粘土心墙填筑条件，有效控制了粘土填筑的密实度及液限指标，保证了粘土心墙填筑的施工质量。

6 结语

（1）在山区小型河流，河槽调蓄能力小，河道比降大，来水量不大，且河床覆盖层不厚（不宜大于10 m）的情况下，粘土心墙土石围堰设计中采用导管排水，可以优化设计断面，有利于降低工程造价，是一个值得推广的施工方法。

（2）导管排水在粘土心墙土石围堰的应用，减少了围堰的工程量，降低了截水槽开挖的难度，创造了粘土心墙干地施工的条件，提高了粘土填筑的施工质量，降低了工程造价。

（3）考虑到导水涵管封堵时部分作业在水下进行，施工安排时做好导管封堵材料、设备及场地布置工作。■