岩土工程师施工经验:古洞口工程的施工及管理

2015年08月19日

  1、工程概述
  古洞口(I级)水利水电枢纽工程位于湖北省兴山县内的古夫河上。电站装机容量3X1.5万KW,由钢筋混凝上面板堆石坝、岸边开敞式溢洪道、引水建筑、发电厂房、导流洞、泄洪兼放空洞等建筑物组成。
  兴山县以其星罗棋布的小水电而闻名全国。受三峡库区淹没的影响,古洞口水利水电工程作为新县城搬迁后的骨干工程,被列为湖北省重点工程项目之一。该工程于1993年3月开工,因原承建施工的省内某施工单位不能满足工期要求,1995年3月,兴山县天星水电集团几经考察后,作为业主登门找到了国内第*座混凝土面板堆石坝西北口水库工程的承建单位——葛洲坝集团第*工程有限公司。
  3天后,葛洲坝集团第*工程有限公司古洞口项目部正式组建。坝肩石方削坡、泄洪洞进口段、溢洪道石方开挖、大坝及上游围堰、大坝面板、溢洪道混凝土及泄洪洞衬砌等项目先后签约,累计金额逾亿元。
  大坝为工程的主体,坝高117.6m,坝长187m,坡比分别功1:1.5、1:1.4,总填筑方量为188万立方米。大坝填料由砂砾石和灰岩组成。在国内目前在建的面板堆石坝中,古洞口坝高排列第三。
  1998年8月,117.6m高的大坝已经巍然屹立,两岸坡平整挺技,一期面板平滑如镜,溢洪道闸室雄姿注目。新县城发电、供水、灌溉、养殖以及旅游的憧憬,即将成为现实。
  2、工程施工的四大难题及工程的质量控制
  古洞口电站坝址位于古夫河的高山峡谷之中。坝肩石方削坡垂直高差达230m;河床砂砾石履盖层深达18m;下游因种种原因未采取防渗措施,反渗水*高时达到4万立方米/d;的灰岩料场地质情况恶劣,且又紧靠坝体。因此,高边坡、深覆盖、反渗水和灰岩料施工,被专家们概括为古洞口工程的四大难题。
  高边坡开挖首先遇到的困难是施工道路。两岸山体陡峭,道路布置十分困难。原来规划的道路方案因征地问题难以解决而不能实施。经反复察勘地形后,项目部最后决定在左岸450m高程处沿柑桔园边开出一条约45度的施工便道,选派*好的操作手将推土机开到了部位,打开了施工局面。边坡石方开挖全部采用预裂爆破,每15m设一马道,保证了边坡岩体的稳定和平整,当开挖360m高程时,坡度变缓,开挖量增大,中小型设备已不能满足工期要求,项目部果断决策,将4立方米电铲从235m河床高程调上山去。这二决策虽冒了风险,转移途中历经艰辛,但为坝肩启方开挖缩短工期奠定了基础,同时又为溢洪道开挖和上坝道路的施工准备了条件。
  河床砂砾石覆盖层开挖,由于基坑渗水量大,电铲仅能挖除河床表层(1.5m厚)部分,233.5m高程以下全部采用反铲和装载机进行开挖。反铲挖水下部分,主要是挖集水井,装载机开挖集水井水位以上部份。当开挖到224m高程时,岩石开始出露。河床坝基岩石开挖,采用100型潜孔钻预裂抽水槽松动爆破,且分左右岸进行开挖,即当开挖左岸部份时,右岸做集水井,开挖右岸部份,左岸做集水井。最后把集水井固定在左岸趾板以上(上游),为以后的趾板混凝土浇筑、坝体填筑抽水创造了有利条件。
  关于下游反渗水的问题,人们的认识并不是始终不变的。从理论上分析,古洞口大坝坝底宽度为330m,又距导流洞出口100多m,渗径长、施工又在枯水期,估计渗水量不大,因此未考虑做下游围堰,也未考虑采取防渗措施。但在实际开挖中,下游导流洞出水透过砂砾层向基坑倒灌,加之上游渗水和两岸山体的渗水,基坑抽水日排量*高时达到4万立方米,基坑开挖时,又数次遭暴雨,供电系统也常出问题,基坑开挖十分艰难。项目部一方面积极建议业主在下游做一档地表水的简易围堰;一方面调集50多台抽抽水设备加大抽水量。将基坑分成左、右两个区域分别开挖,采用编织袋小围堰,涵管倒水,几个积水井接力排水等措施,终于在1996年9月将大坝水平段趾板浇筑完毕。然后集中全力将坝基填至235m原河床高程,结束了水下作业。
  灰岩料的开采在古洞口施工中*为艰难。原设计方案中规划了5个石料场,因种种原因,只有一个5号料场可供开采。5号料场紧靠着坝体,山势陡峭,灰岩层面向下游倾斜,覆盖层夹泥厚5~8m,遇雨或震动即发生滑坡,开采条件十分恶劣。由于反渗水导致基坑开挖延迟工期半年,调整后的渡汛方案决定97年采用大坝经济断面挡水。虽然经济断面填筑所需的灰岩料只有7万立方米,但在料场尚未形成开采规模的情况下要满足渡汛要求,形势仍然十分严峻。经过反复论证比较,最后确定在5号料场沿坝后河床方向爆破,将料推到河床,在河床取料上坝。采用这一方案虽然造成了开采与填的交叉干扰,安全问题十分突出,但由于采取了相应的措施,保证了施工的顺利进行。为保证骨料级配,又采取了侧面挖装的方法,满足了填筑指标,保证了填筑质量、进度。

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