沙湾水电站一期围堰拆除技术措施

沙湾水电站一期围堰拆除施工技术措施

一、工程概况

1.1 围堰设计情况

根据招投标文件，沙湾水电站一期基坑土石围堰采用20年重现期洪水标准。上游横向围堰堰顶设计高程▽425m ，堰顶宽20m ，堰体设计长度347.88m ；下游横向围堰堰顶设计高程▽423m ，堰顶宽20m ，堰体设计长度306.98m ；纵向围堰堰顶设计高程▽425m ～▽423m ，堰顶宽20m ，堰体设计长度555.43m ，原河床在一期围堰修筑束窄后，纵向围堰在迎水面坡脚、坡面设置1～2m 厚钢筋笼卵石防冲护底、护脚、护坡等。

上、下游横向围堰及纵向围堰横截面的迎水面坡度1∶2，背水面坡度1∶

1.5，围堰全段采用砂卵石抛投填筑，堰体、堰基采用塑性砼墙厚1m 的防渗墙防渗（含素砼导向槽），且上、下游围堰与岸坡接缝采用帷幕灌浆处理。尾水渠纵向围堰（0+0.00～0+450.0）堰顶高程为▽423m ～▽422m ，围堰顶宽15m ，围堰迎水面与背水面坡比均为1:1.5。

1.2 围堰实际情况

一期围堰在施工期间为满足防洪渡汛及施工通道要求，进行了适当培高、加固等。根据上、下游及纵向围堰堰体现场实际体形、断面测绘结果显示，上游横向围堰堰顶实际平均高程▽428m ，堰体实际长度约347.88m ；下游横向围堰因施工需要（尾水渠施工）已沿轴线方向自右岸向左大部分拆除；纵向围堰堰顶实际平均高程▽427m ，堰体实际长度约555.43m ；上游横向及纵向围堰堰顶平面宽度约10.0m ～20.0m 不等；尾水渠纵向围堰（0+0.00～0+450.0）堰顶高程为▽422m ～▽423m ，横穿施工栈桥，围堰顶宽15m ，围堰迎水面与背水面坡比均为1:1.5。整个一期围堰较原设计都增设了一道砼防渗墙。

1.3 堰体材料

一期上、下游横向和纵向围堰堰身主要是在原河床软弱砂砾层上直接抛投砂卵石或砂砾石堆筑，水上部分设置有粘土防渗体，堰顶为泥结碎石道路路面。施工阶段及维护期间根据水流紊流旋涡对堰体坡脚或堰基冲刷、冲掏实际情况及雍水、风浪对迎水坡面冲击破坏程度，对围堰堰体、堰基及迎水坡面进行了钢筋笼

护底及坡面护坡或其他加强补救维护措施。

为减少外侧河水渗漏至一期基坑内的渗流量，上游横向及纵向围堰均采取在围堰靠中轴线位置处设置了两道深至基岩一定深度、厚约1.0m 的塑性砼防渗墙，防渗墙施工期间的泥浆、淤泥部分堆弃于围堰外侧；对上游堰体与岸坡接触缝和横向围堰与纵向围堰交接缝处集中渗流进行了特殊处理（如帷幕灌浆、砼防渗墙加强等）。

根据围堰堆筑材料及防渗措施，围堰堰体材料大致为道路泥结碎石路面、粘土、淤泥、砂卵石（砂砾石）、原河床软弱覆盖砂层、钢筋石笼、砼防渗墙及帷幕灌浆等。

二、施工特点及重难点

⑴ 一期围堰工程拆除、清挖工程量大（尤其是上游原河床堆碴量较多）、本标段范围河道疏浚工程量大、工期紧张、施工高峰强度大，机械设备投入量大；

⑵ 一期围堰拆除清挖过水前，一期建筑物剩余的土建及金结施工项目较多，任务繁重，大型设备、风水电管线（路）及临建房屋拆移任务艰巨，工期压力大、赶工强度高，组织协调难度大；

⑶ 一期围堰拆除、清挖与二期围堰上、下游横向围堰右侧戗堤预进占相互干扰影响，一期围堰堰体部分将作为右侧戗堤预进占主要施工通道，干扰更大。

⑷ 一期围堰堆筑材料主要是砂卵石或砂砾石、钢筋石笼、砼防渗墙等，且局部坡脚护脚块石块径大，尖、棱角突出，钢筋笼相互间重叠挤压等，增加反铲清挖（尤其是水下部分）难度，机械磨损严重；

⑸ 因原河床多属软弱砂砾层，重型设备在上面运行时极容易沉陷，给开挖造成难度，增加机械设备风险，防护措施费用增加。

⑹ 一期围堰砼防渗墙工程量大（围堰较原设计又新增加了一道砼防渗墙），需采用爆破拆除，造孔量大，火工材料投入量大，需做专项爆破设计，爆破控制难度系数大，周边已建一期永久建筑物安全防护费用较高。

⑺ 上游河道整治、疏浚工程量较大，弃碴量大，碴场规划、维护管理费用高。

三、主要工程量

拆除范围主要是一期上、下游横向围堰和局部纵向围堰。根据原招标文件要

求及现场测绘断面资料计算，一期上、下游横向围堰和纵向围堰需拆除清挖至▽416.5m ，冲砂闸段纵向围堰局部需拆除清挖至▽404.50m 。一期围堰主要工程量初步估算为：

四、施工进度计划安排

根据2008年年度计划、一期建筑物剩余施工任务及二期围堰过流、截流时间规划要求，对一期围堰拆除清挖制定初步的进度计划及拟定部分节点控制工期，基本达到均衡生产，具体节点工期如下：

⑴ 2008年8月30日开始进行上游横向围堰原河床部分堆碴清挖，设备闲置时就可考虑安排该工作面施工，调节设备配置。

⑵ 2008年8月30日开始上游横向围堰内侧削薄，瘦身；2008年10月10日前完成内侧基坑清挖（工期已考虑现目前一期基坑内剩余工程项目任务施工及设备、临建系统拆除时间）；

⑶ 2008年10月20日开始下游横向围堰施工栈桥以上游侧纵向围堰拆除，2008年11月15日前完成拆除；

⑷ 2008年10月20日开始上游横向围堰过流缺口（宽约100m ）施工，并要求2008年11月15日前满足过流要求，便于二期截流能按时进行；

⑸ 2008年12月10日上游横向围堰剩余部分拆除清挖及河道疏浚基本完成

（完全满足过流）；纵向围堰及上游围堰剩余部分待二期工程基坑开挖施工时进行拆除。

五、施工方法

5.1 拆除挖运方法

鉴于一期围堰填筑材料主要为砂卵石、原河床软弱砂层（砂砾石）及砼防渗墙，其拆除、清挖设备主要选用液压反铲（如反铲CAT330C （斗容1.6m 3）或CAT375（斗容4.0m 3）、长臂反铲EX250（斗容0.2m 3））倒退法清挖、边清挖边装车，20T 或25T 自卸汽车装车运输至王坝子碴场或作为砂石骨料回采用料储备；砼防渗墙主要采用QJZ100B 潜孔钻和高风压CM351钻机从顶部向下垂直钻深孔爆破拆除（可考虑一次性深孔爆破或分层浅孔梯段爆破），亦可考虑用手风钻分层爆破。 围堰拆除示意图

围堰

5.2 拆除线路

⑴ 拆除线路一：考虑到二期围堰截流规划布置，先进行上游横向围堰（含二期上游横向围堰以上游侧部分纵向围堰及上游原河床堆碴），再进行下游横向围堰和尾水渠局部纵向围堰拆除，最后利用二期围堰上、下游横向围堰作为施工道路在二期基坑排水过程中逐层或随同二期基坑一并开挖、拆除一期剩余纵向围堰；

⑵ 拆除线路二：鉴于施工道路及一期永久建筑物过流条件要求，遵循先上游横向围堰，再纵向围堰局部瘦身，最后再拆除下游横向围堰和尾水渠纵向围堰的常规原则进行拆除清挖。

⑶ 拆除线路三：先进行上游横向围堰背水侧瘦身（以砼防渗墙为界），然后暂停该部分拆除，暂不过流，转移工作面至纵向围堰拆除清挖，待一期纵向围堰局部瘦身拆除后，并满足形成二期纵向围堰后，再转至上游横向围堰剩余迎水侧拆除清挖，最后清挖下游横向围堰和尾水渠纵向围堰。

⑷ 拆除线路四：先进行上游横向围堰原河床本标段堆碴清挖（河床疏浚），

再进行上游横向围堰背水侧瘦身（以砼防渗墙为界），但暂不过流，再择时进行上游横向围堰迎水侧拆除清挖(暂考虑挖除缺口满足过流要求) ；二期围堰预进占完成后接着拆除下游横向围堰和尾水渠局部纵向围堰，最后利用二期围堰上、下游横向围堰作为施工道路，在二期基坑排水过程中逐层或随同二期基坑一并开挖、拆除一期剩余纵向围堰、上游横向围堰及上游河道河床疏浚工程量。

类比比较以上四种拆除线路优缺点见下表：

经过对比及比较分析，最终选择拆除线路四，但实际施工时可根据现场实际情况及设备配置资源适当调整优化。

5.3 拆除整体思路

⑴ 分层、分区

围堰拆除立面上分水上、水下两部分进行，以实际水面为界，水上部分主要材料为抛投的砂卵石、钢筋笼护坡、砼防渗墙等；水下部分主要为抛投的砂卵石、原河床软弱砂砾层、钢筋笼护坡及护脚、砼防渗墙等；围堰拆除横截面上分背水、

迎水侧，一般以砼防渗墙为界。

⑵ 拆除原则

先进行围堰水上部分内侧背水侧“瘦身”至设计底板高程▽416.50m ，出露砼防渗墙靠背水侧的临空面，然后一次性深孔爆破或分层浅孔爆破拆除砼防渗墙，再拆除水上部分迎水面侧，最后全断面清挖围堰水下部分，断面宽时仍可按照“先背水侧，后迎水侧”或小断面全断面退挖原则进行拆除。

5.4 道路规划布置

⑴ 上游横向围堰原河床堆碴及上游横向围堰（含背、水侧）拆除、清挖道路为：上游横向围堰→纵向围堰→下游横向围堰→尾水渠纵向围堰→施工栈桥→2#公路→王坝子碴场。

⑵ 下游横向围堰及尾水渠纵向围堰施工道路为：施工栈桥→2#公路→王坝子碴场；

⑶ 剩余纵向围堰、局部上游横向围堰剩余部分及上游河床整治疏浚施工道路为：二期上（下）游横向围堰→2#道路→王坝子碴场。

5.5 拆除清挖具体方法

⑴ 上游横向围堰原河床堆碴根据清挖设备运行空间要求分区、分块自上游河床向横向围堰堰体方向采用液压反铲分水上、水下部分倒退法拆除清挖至设计高程▽416.50m ，20T 自卸汽车装车运输至王坝子碴场；清挖时需保证上游横向围堰堰顶宽至少15.0m ，并保证围堰安全，以免发生强透水溃堰的危险。

⑵ 上游横向围堰背水侧（以砼防渗墙为界）部分清挖，鉴于现目前一期基坑剩余施工任务，施工通道使用极为频繁，上游围堰瘦身先将上游横向围堰内坡背水侧自堰顶向下拆除清挖，降低堰身基本与基坑道路平齐，然后再将一期基坑根据施工进度分区、分块倒退法清挖基坑及上游横向围堰背水侧剩余部分至相应设计高程。

⑶ 待尾水渠左导墙浇筑至顶后即可拆除下游横向围堰、尾水渠除永久建筑物占压段纵向围堰等部位，采用逐步向施工栈桥倒退法清挖拆除。

⑷ 待二期上、下游横向围堰堆筑完成后，二期基坑抽排水后，随二期基坑开挖启动一期纵向围堰剩余部分开挖拆除，施工道路采用二期基坑所规划的施工道路，并可考虑利用二期堰顶整治、疏浚上游河床。

六、砼防渗墙爆破设计

一期围堰沿坝轴线布置了两道塑性砼防渗墙，厚度均为1.0m 宽，深入基岩一定深度，按砼防渗墙施工平台高程计算砼防渗墙体高度、工程量汇总如下：

按照砼防渗墙体高度，砼防渗墙拆穿高度基本都在10.0m ～20.0m 间，属深墙薄壁结构，且围堰体内侧削薄、瘦身后有较好的自由临空面。初步考虑为深孔爆破（也可调整为用浅孔爆破，但工序循环较多），钻孔选用QJZ100B 潜孔钻和高风压CM351钻机从顶部向下垂直钻深孔，超深按1.0m 考虑，因单宽仅1.0m ，可沿防渗墙体中轴线布置一排深孔，间距按2.0m 考虑，孔内连续装药，3～5孔一响，按振速限制条件及炸药单耗要求，控制最大单响装药量不超过50kg ，单耗按1.0～1.2kg/m3选取。

七、强度分析及机械设备选型

7.1强度分析

根据一期围堰拆除进度计划及相关工程量，计算各施工时段施工强度，具体

施工强度分析计算表如下：

7.2 设备选型及生产能力复核

考虑时间段交叉，各工作面施工强度叠加，强度猛增，重新分不同时间段计算施工强度及设备生产能力复核，复核结果具体详见下表。

综合上述强度计算及分析，选用液压反铲CAT330C （1.6m 3）2台（高强度施工段时备用一台SK350）、液压反铲CAT375（4.0m 3）1台、20T 自卸汽车保证15辆，25T 自卸汽车5辆（其中运输设备已考虑富裕度），挖运设备平均保证率1.4，运输设备平均保证率3.0（其中表中计算考虑每天设备运行时间保证在18小时以上），并配置一台高风压CM351钻机和2～3部手风钻砼防渗墙施工及大块石解爆，推土机或装载机一台维护碴场。

具体不同时间段施工强度计算表及设备配置表见如下表格：

一期围堰拆除机械设备配置表（仅供参考）

八、质量保证措施

⑴ 围堰启动拆除前需测量实测全长围堰断面及现场地形资料，并根据断面资料计算实际拆除方量，以便更精确计算施工强度及更合理的进行设备选型；

⑵ 水上部分拆除清挖时须严格按照施工程序进行拆除，不得违背常规施工程序进行无序开挖拆除；

⑶ 塑性砼防渗墙造孔须严格控制孔间距、孔向、孔深、孔内装药量及最大单响装药量，并作好原始记录，以便回归相关爆破参数，为调整优化爆破设计提供原始依据；

⑷ 水下部分拆除须严格保证清挖高程至相应设计高程，减少水流冲砂量，并尽量保证清挖彻底性。

⑸ 设备条件允许情况下，及时测绘清挖水下地形地貌，以便对不符合设计要求的局部位置及时处理，并对水下清挖效果进行评价。

⑹ 弃碴堆筑时需统一按照规划地点倾倒，不得随意乱弃、乱堆，并及时用推土机进行场地平整，提高弃碴效率及减少轮胎磨损率。

九、安全文明保证措施

⑴ 设备统一服从现场生产部指挥及安排，并持证上岗，杜绝习惯性违章。 ⑵ 规范设备操作手素质、操作技能及应急能力，尤其是软弱砂层拆除清挖时，重型设备有被沉陷的危险，需时常关注周边场地的地基稳固性，以免发生危险。

⑶ 围堰削薄时需保证预留挡水堰体宽度及安全稳固性，以免突发涌水溃堰危险发生。

⑷ 设备在挖运及运输过程中需避免碰撞，需保证足够操作空间。

⑸ 运输设备须控制车速，严禁超速、超载运行，尤其是雨季施工时更应该注意安全通行。

⑹ 砼防渗墙爆破拆除时需严格按照相关爆破安全操作规程进行防护及设备退避，并按正常程序原则“警戒→爆破→安全处理→进行下一道工序”组织施工。

⑺ 安全警戒时需保证安全距离以内无设备及施工人员时，并通知临近工作面作业人员后，在现场技术员指令指导下方可进行起爆。

⑻ 现场弃碴须统一规划，并有专人指挥弃碴。

四川大渡河沙湾水电站厂房及冲砂闸土建及金属结构安装工程SW/CI标 【施工技术措施】

十、职业健康及环境卫生保证措施

施工人员除遵守相关劳动生产纪律及安全规章制度外，还需时常关注周边施工环境卫生。

为确保施工现场环境卫生受控，施工人员或设备操作手须提高环境卫生意识，不随便乱丢、乱弃生活垃圾及工料废旧品，应统一回收生活垃圾及废旧材料。 水电七局·广水二局沙湾水电站联营体 第 11 页 共 11 页