徐建华，张 繁

(湖北能源集团溇水水电有限公司，湖北 鹤峰 445801)

江坪河水电站位于澧水最大支流的溇水上游河段，地处湖北省鹤峰县走马镇，坝址控制流域面积2 140 km2，本工程开发任务以发电为主，兼顾防洪。工程为一等大(1)型工程，工程枢纽由混凝土面板堆石坝、右岸泄水建筑物、左岸引水发电系统等建筑物组成。水库正常蓄水位470 m，汛限水位459.70 m，死水位427 m，正常蓄水库容12.56亿m3，调节库容6.78亿m3，具有多年调节能力。电站装机2台，总装机容量450 MW，多年平均发电量9.64亿kW·h。混凝土面板堆石坝坝顶高程476 m，坝顶宽10 m，坝顶长415 m，最大坝高219 m，大坝上游坡比1∶1.4，下游坝坡设“之”字路，路宽2 m，下游综合坝坡1∶1.4。工程于2005年截流，大坝于2011年10月全断面填筑至高程375 m(坝体净高达118 m)，由于某些特殊原因，工程全面停工，工程于2015年更换了业主并复工，大坝于2016年6月恢复填筑。因工程2011年至2015年长期停工，大坝上游一直处于基坑高水位运行。复工后，上游基坑水位抽排至高程262 m(水平趾板基础高程)以下时，施工单位对上游集水坑进行了人工清淤、采取高压水枪疏通反向排水管等措施。经疏通后，2根排水管排水正常,1根排水管排水量相对较小。2016年，大坝一期面板混凝土施工完成后，为保证汛期面板安全，大坝上游基坑进行了冲水平压。汛后将基坑水位降至高程262 m以下，准备进行一期面板止水施工时，检查发现大坝施工期3根反向排水管全部被堵死。

1 面板堆石坝施工期反向排水设计

1.1 施工期反向排水设置的必要性

由于面板堆石坝在大坝上游铺盖填筑前，需要进行坝体填筑、面板混凝土施工、面板止水系统的施工，这一阶段需要坝体上游基坑保持干地施工。而在此期间坝体内的各种来水(山体渗水、坝体碾压水及雨水等)需要及时排出，否则一旦坝体内水水位高于上游基坑水位，易形成反向水压，可能造成坝体垫层料渗透破坏、一期面板顶托破坏，对工程造成难以挽回的损失。因此，面板堆石坝施工期反向排水措施的合理设置、排水顺畅可靠对大坝防渗系统的安全就显得尤为重要[1]。

1.2 施工期反向排水设计

面板堆石坝施工期反向排水一般设计思路为：在坝基处理完成后开始大坝填筑时，在坝基合适的部位就开始埋设集水井、排水花管及引向上游穿过趾板混凝土基础的排水钢管，排水花管及排水钢管连接集水井；埋设于坝体内的集水井及排水花管随着坝体填筑的上升而上升，至一定高程后进行排水花管管口的封闭处理，而排水钢管外露于趾板外侧段需提前在趾板混凝土浇筑前设置上游基坑集水坑，排水钢管通过集水坑上引，排水钢管出口端头需安装法兰盘及过滤钢罩，并在出口设置阀门；排水钢管将施工期坝体内水引入集水坑后通过事先已布设的抽水设备将水抽排至上游围堰外；在面板止水系统安装完成至一定高程后，导流洞下闸前，需填筑完成大坝上游盖重料填筑，在盖重料填筑前，下游量水堰需具备坝体内排水功能，此时，才可对反向排水钢管及集水坑进行封堵[1]。

1.3 江坪河大坝施工期反向排水设计

江坪河大坝施工期反向排水布置设计按上述一般设计思路进行设计，见图1。

图1 坝体施工排水布置剖面图

集水井与排水花管伸入垫层料底部，排水花管的顶面采用一定板厚的钢板密封处理；排水花管采用双层不锈钢滤网包裹，内层滤网采用1 mm×1 mm的滤网，外层滤网采用2 mm×2 mm的滤网，并用细铅丝绑扎牢固；集水井及排水花管进入过渡区开始，其周围1 m范围均用反滤料填筑保护，先包500 mm粒径为20～40 mm碎石，然后填筑厚度为500 mm粒径为40～80 mm的砂卵石料，铺料厚度400 mm，碾压采用振动碾静碾；集水井内填筑料采用粒径20～100 mm的卵石料作为排水通道，碾压采用振动碾静碾；集水井采用钢筋笼制作井筒，井筒外包裹一层2 mm×2 mm的不锈钢滤网；集水井及排水钢管周围3 m范围内碾压采用静碾；上游粘土铺盖料填筑前，排水钢管须用水泥砂浆回填灌浆封堵，集水坑须用微膨胀混凝土回填[2-3]。

2 施工期反向排水补救方案研究

2.1 施工期反向排水补救方案研究背景

在汛后将基坑水位降至高程262 m(水平趾板高程263 m)以下，发现原埋设于坝体内引至水平趾板前基坑集水坑内的3根反向排水钢管全部堵塞，无坝体内水排出。随后，施工单位在集水坑内将排水钢管上弯段割除，因集水坑狭小，在坑内架设100B钻机对反向排水管进行扫孔疏通，扫孔疏通至一定深度(约8 m)后，发现排水管被水泥浆液凝结堵塞且前施工单位并未按设计图纸埋设排水直钢管，埋设的排水钢管存在弯肘段，已无法用机械方式疏通排水钢管。即使强行破管疏通，坝体内水排出过程中将会长期带出大量坝体内的细颗粒，破坏垫层料结构且排水无法长期通畅。

2.2 施工期排水钢管被堵原因分析

经查找前期施工资料及钻机扫孔取出的堵塞物质样品分析，排水钢管被堵塞主要原因为：坝体停工时间较长，反向排水管被长期充水的基坑淤泥反灌堵塞；两岸趾板补强帷幕灌浆弃浆流入基坑，造成反向排水管堵塞。

2.3 施工期反向排水补救方案研究

为防止一期面板受坝体内水反向水压顶托破坏，需尽快解决这一工程难题，研究人员对江坪河水电站大坝工程施工期反向排水恢复措施项目进行了技术攻坚，迅速提出了3种坝体内排水补救方案：坝前重新设置反向排水管；坝后设置排水管；利用右岸310 m高程灌浆平洞在近坝基段设置排水廊道[4]。

方案一：坝前重新设置反向排水管

设计思路：将狭小的集水坑爆破扩挖后，布置地质钻全程下套管穿过趾板基础基岩、坝体填筑料至原设计集水井内实现正常排水。

该方案的优点：钻孔及开挖工程量不大。

该方案的缺点：由于原集水坑极其狭小，需扩挖后才能布置地质钻下套管重新设置排水管，而集水坑四周多为混凝土和基岩，紧邻水平趾板，不宜采用钻孔爆破的方法进行扩挖，开挖施工难度大，爆破极易破坏已浇筑的趾板结构；钻孔需穿过垫层料、过渡料、成孔难度大，扰动垫层料，易造成垫层料防渗系统破坏；大坝上游小基坑狭小，大型设备很难在基坑就位，施工安全风险高；缺乏排水系统施工资料，集水井无法准确定位；可能反复试钻或扩大集水坑，工期无法掌控。

方案二：坝后设置排水管

设计思路：将坝后已压重的295 m高程以下盖重料挖除至270 m高程，布置钻机钻穿已浇筑的量水堰面板、下套管钻至坝体内一定深度埋设排水钢管实现正常排水。

该方案的优点：交通较为便利，施工比较方便；露天作业，安全风险较小。

该方案的缺点：须挖除该部位已施工的盖重料，开挖、回填工程量较大(约5 000 m3)；与厂房尾水基坑施工干扰大，且下游尾水基坑水位须常年保持在270 m以下，须布置大量的抽水设备保证尾水基坑长期抽排水(不少于12个月)，否则会引起倒灌；钻孔施工须穿过坝后钢筋混凝土面板，若封堵不当会影响后期量水堰量水效果；投资大，初步测算不少于400万元。

方案三：利用右岸310 m高程灌浆平洞在近坝基段设置排水廊道

设计思路：从右岸310灌浆平洞洞口开挖斜井至263 m高程近坝基部位形成排水室后，再下套管钻水平孔至坝体内一定深度，将坝内积水导出至排水室，利用抽水设备将坝体内水排出。

该方案的优点：有独立的工作面，施工干扰小，工期可控(约3个月)；施工完成后，有利于彻底解决上游盖重施工期间的坝体排水难题；封堵相对简单、独立，不破坏坝体防渗体系；抽排工程量小(经常性排水≤40 m3/h)；投资相对较小，约为200万元。

该方案的缺点：施工工程量相对较大(硐挖约1 650 m3)；离已施工帷幕较近(水平直线最近距离约50 m)，需控制性爆破作业，防止对已施工帷幕的破坏。

通过对上述三种方案进行技术、进度、安全、经济等专家咨询比选认为：方案一虽工程量较小，投资相对较小，但由于结构安全及施工安全风险高、工期不可控，不宜采用；方案二工程量大，施工干扰大，抽排设备多且抽排时间长，经济投入大，不宜采用；方案三技术可行，施工工作面独立，进度及安全可控，经济投入适中，可采用该方案。

最终确定采用方案三。具体方案如图2所示。

图2 大坝施工期排水恢复措施布置图(斜井方案)

3 方案实施后的排水效果

经过3个月的施工，快速实现了坝体内水的正常排水，有效地将坝内水位降至264 m高程以下。该方案实施后至今，通过坝体内埋设的渗压计取得的数据和日常抽排数据反映，坝体内水位基本在264 m高程上下波动，坝体内排水稳定，无任何异常情况，有效保障了的大坝防渗系统结构的施工期安全。

4 结 语

江坪河水电站大坝施工期反向排水管被堵之后，给大坝垫层料、坝前面板结构防渗系统的安全问题带来非常大的隐患。集参建各方共同的智慧，最终选取了最为合适的坝内设置排水廊道(斜井)方案，达到了补救措施优、施工干扰小、工程投资小(总投资约200万元)的目的，该项目的开展虽是迫不得已的，但为面板堆石坝施工期反向排水解决类似问题提供了宝贵经验和反向排水设计新思路。但该问题值得引以为鉴，面板堆石坝务必高度重视并做到：①施工期反向排水设计合理、可靠；②项目实施过程中对已形成的坝体反向排水系统做好保护。