托口水電站壩后護(hù)岸修復(fù)設(shè)計及無圍堰施工方案

托口水電站壩后護(hù)岸修復(fù)設(shè)計及無圍堰施工方案摘要：托口水電站壩后護(hù)岸水毀嚴(yán)重，范圍大、沖坑深，修建臨時圍堰進(jìn)行干地施工投資較大。經(jīng)方案比選，采用旋挖鉆孔機(jī)械在堆渣平臺上鉆孔，澆筑C30混凝土灌注樁，樁頂設(shè)C25混凝土承臺梁，梁內(nèi)測布置一排①32水泥砂漿錨桿，長9.0m,A巖長度不小于5.0m。既縮短了工期，又在工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)方面都取得了較好的效果。關(guān)鍵詞：水下單排混凝土連續(xù)樁；硬巖旋挖鉆孔施工；無圍堰施工托口水電站位于湖南省懷化市洪江區(qū)托口鎮(zhèn)境內(nèi)，沅水規(guī)劃梯級開發(fā)中的第5級電站，壩址上距托口鎮(zhèn)3.5km。本工程屬I等大(1)型工程，樞紐建筑物由東游祠主壩、王麻溪副壩、電站廠房、引水系統(tǒng)、通航建筑物、白土沖副壩等組成。托口水電站2005年3月開始建設(shè)，2012年首臺機(jī)組發(fā)電。東游祠主壩由左岸碾壓混凝土重力壩段、河床碾壓混凝土溢流壩段、右岸粘土心墻堆石壩壩端組成。溢流壩段長220.00m，最大壩高82.0m，壩基寬度54.0m。設(shè)9孔開敞式溢流堰，每孔孔口尺寸(寬x高)為18.0mx17.0m。溢流堰堰頂高程233.00m，壩體上游面鉛直，堰頂曲線的型式為WES型曲線，堰頂曲線上游段為三圓弧曲線，堰頂曲線下游段方程為Y=0.05004X1.85堰頂曲線與下游1:1的直線段銜接，溢流壩采用挑流消能，鼻坎高程216.50m,反弧段半徑R=23.00m，挑角30°。水毀護(hù)岸位于東游祠主壩溢流壩段下游左岸，距壩軸線下游約150.00m處，沿河長度約77m，高程范圍為190.00-206.00m，水毀范圍較大。主壩的生態(tài)放水設(shè)施工程布置在左岸岸坡上，若2020年汛期主壩泄洪，水毀護(hù)岸范圍繼續(xù)擴(kuò)大或岸坡失穩(wěn)，將危及生態(tài)放水設(shè)施的安全和電站的正常運(yùn)行。水毀護(hù)岸邊坡屬順層坡，地層巖體出露，灰?guī)rC和南沱冰磧巖Z巖體存2+3 ant在不整合接觸帶和臨河變形巖體，且靠主壩一帶的后緣山坡殘坡積覆蓋層分布較厚，邊坡穩(wěn)定性和巖體完整性較差。水毀護(hù)岸修復(fù)設(shè)計采用單排連續(xù)樁方案，樁順?biāo)鞣较虿贾茫S線長85.50m，共62根，樁的總長888.8m，最大樁長22.90m，樁徑上、下游分別為1.2m和1.0m，樁頂高程159.90m。樁頂布置承臺梁，梁的寬度與樁的直徑相同，其尺寸1.2m(1.0m)x1.2m(寬x高)，梁頂高程197.10m。承臺梁內(nèi)測布置一排①32水泥砂漿錨桿，長9.0m,A巖長度不小于5.0m。承臺梁頂澆筑C25混凝土面板與原面板相接，板厚0.7m,面板內(nèi)側(cè)塌陷空腔回填C15素混凝土。1護(hù)岸現(xiàn)狀及損毀成因1.1護(hù)岸現(xiàn)狀現(xiàn)場對護(hù)岸沖毀情況進(jìn)行測量，按沖毀部位的不同將水毀區(qū)劃分為三個區(qū)，生態(tài)小機(jī)組放空管支管出口護(hù)坡沖毀區(qū)，上游護(hù)腳沖毀區(qū)和下游護(hù)腳沖毀區(qū)。護(hù)岸水毀位置示意圖見圖1,水毀現(xiàn)狀見圖2,主要沖毀情況如下：

H+H川田H+H川田皿i—瑚虹m匝二面TWETFiTrFiTiTiiTn而TrnrrITHTT掀H圖1護(hù)岸水毀位置及范圍示意圖圖2生態(tài)小機(jī)組放空管出口護(hù)坡區(qū)水毀現(xiàn)場圖1）上游護(hù)腳沖毀區(qū)：壩0+133.900m~0+156.100m段護(hù)腳被淘刷沖毀，護(hù)坡內(nèi)側(cè)局部淘空。2） 生態(tài)小機(jī)組放空管支管出口護(hù)坡沖毀區(qū)。壩0+155.100m-壩0+187.400m段，下游左岸生態(tài)小機(jī)組放空管支管出口、高程204.68m以下護(hù)坡和護(hù)腳被沖毀，高程204.68m以上護(hù)坡內(nèi)側(cè)局部被淘空。3） 下游護(hù)腳沖毀區(qū)：壩0+187.400m~0+214.604m段腳被淘刷沖毀，護(hù)坡內(nèi)側(cè)局部淘空。1.2護(hù)岸損毀成因2019年7月，沅水流域普降暴雨，電站上游各梯級電站泄洪，托口電站東游祠主壩泄洪時，下泄的水流在河床左岸形成回流，水流的流速較大，因護(hù)腳基礎(chǔ)的巖體存在軟弱夾層，巖體的完整性較差，造成護(hù)腳基礎(chǔ)被淘空，溢流壩段下游左岸生態(tài)放空支管出口處的護(hù)坡及其上、下游護(hù)坡的護(hù)腳均被沖毀。1.3護(hù)岸地質(zhì)條件水毀護(hù)岸邊坡屬順層坡，地層巖體出露，C/Z巖體存在不整合接觸帶和臨2+3ant河變形巖體，且靠主壩一帶的后緣山坡殘坡積覆蓋層分布較厚。C巖性為石炭2+3系壺天群灰?guī)r，巖體內(nèi)具有巖溶現(xiàn)象，Z巖性為震旦系下統(tǒng)南沱冰磧巖，弱風(fēng)化antC和微風(fēng)化~新鮮Z巖石的巖體飽和抗壓強(qiáng)度30-40MPa,巖層產(chǎn)狀一般2+3 ant為N40°~50°E,SEz65°,C/Z不整合接觸帶厚1.8-2.5m,分布有3-5條2+3ant風(fēng)化夾層，因此邊坡穩(wěn)定性和巖體完整性較差。2護(hù)岸修復(fù)設(shè)計2.1護(hù)岸修復(fù)期河道水位確定托口水電站水毀護(hù)岸工程在枯水期修復(fù)施工，主壩溢流壩段不進(jìn)行泄洪，僅由兩臺生態(tài)流量小機(jī)組發(fā)電，兩臺機(jī)額定弓I用流量為2x35.35m,s。根據(jù)小機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況及電站各設(shè)計階段的報告，東游祠主壩下游水毀護(hù)岸處的河道水位確定為195.90m。2.2護(hù)岸河床沖刷深度確定根據(jù)水工模型試驗(yàn)資料，當(dāng)主壩溢流壩段9孔閘門不同的開啟方式分別下泄10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇洪水時，主壩下游左岸護(hù)岸沖坑最深點(diǎn)的位置在樁號0+140.00m~樁號0+150.00m之間，護(hù)岸沖坑最深點(diǎn)高程分別為179.65、179.26m,167.95、165.25m，護(hù)岸沖坑最大深度分別為16.75、17.14、28.45、31.15m。通過施工難度、經(jīng)濟(jì)投資及安全等多方面因素比較，水毀護(hù)岸按20年一遇防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。2.3護(hù)岸修復(fù)設(shè)計方案水毀區(qū)護(hù)岸順?biāo)鞣较虿贾脝闻胚B續(xù)樁，排樁采用C30混凝土鉆孔灌注樁，[1]順?biāo)鞣较蜉S線長85.50m,共62根，樁的總長888.8m。壩0+129.274m~壩0+168.085m段，樁徑1.20m,共26根，總長514.4m，樁中心距1.50m，最大樁長22.90m;壩0+168.085m~壩0+214.604m段，樁徑1.0m,共36根，總長374.4m,樁中心距1.3m,最大樁長10.4m。樁頂高程159.90m,樁底高程173.00~185.50m，樁身錨入護(hù)岸沖刷深度線以下錨固段的長度取樁長的1/3。樁頂布置承臺梁，承臺梁采用C30混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜉S線長85.50m承臺梁寬度與樁的直徑相同其尺寸1.2m(1.0m)x1.2m(寬x高)，梁頂高程197.10m，梁底高程195.90m，上、下游承臺梁之間通過1:10的坡度連接。承臺梁內(nèi)測布置一排①32水泥砂漿錨桿，長9.0m,入巖長度不小于5.0m,錨桿與承臺梁中的鋼筋可靠連接。承臺梁頂澆筑C25混凝土面板與原面板相接，面板厚0.7m,面層布置雙向鋼筋①20@200，面板內(nèi)側(cè)塌陷空腔回填C15素混凝土。[2]水毀護(hù)岸修復(fù)方案布置平面布置圖見圖3，水毀護(hù)岸分區(qū)修復(fù)設(shè)計典型斷面圖見圖4。3護(hù)岸現(xiàn)場施工及修復(fù)效果排樁鉆孔前，在護(hù)岸水毀位置，堆渣形成施工平臺，平臺寬度4.0m，平臺高程197.40m，高于河道中的水位1.5m。排樁成孔的順序?yàn)樽韵掠瓮嫌畏较虬?序樁施工。上部堆渣體和下部河床基巖分別選用三一重工SR285R和SR360R旋挖鉆機(jī)成孔，上部堆渣體鉆孔時，為防止塌孔，采用液壓振動錘將鋼護(hù)筒壓至河床基巖面，根據(jù)設(shè)計樁徑的大小不同，鋼護(hù)筒的直徑分別選用1.4m和1.2m，壁厚均為2cm。樁體混凝土的水灰比不大于0.35，坍落度控制在18-22cm,混凝土澆筑采用導(dǎo)管法施工，導(dǎo)管的內(nèi)徑為250mm。為節(jié)省工[3]程投資，在樁頂混凝土初凝前，用液壓振動錘徐徐拔出鋼護(hù)筒。樁體澆筑完成[4]后，為保證承臺梁和灌注樁緊密結(jié)合并成為一個整體，鑿除樁頂50cm高的混凝土。2020年3月26日開始護(hù)岸修復(fù)，6月10日完成施工，總工期共77d。[5]2020年7月，托口電站東游祠主壩泄洪，泄洪后對水毀修復(fù)部位進(jìn)行專項(xiàng)檢查，護(hù)岸岸坡穩(wěn)定，混凝土面板完整，樁基礎(chǔ)及保護(hù)的護(hù)腳未發(fā)現(xiàn)沖淘現(xiàn)象。?：、..旅尖氏W4.彌2：J-.C：71'：■i-叮序估孔?：、..旅尖氏W4.彌2：J-.C：71'：■i-叮序估孔引:廠：界＜CL"?上秘顯也1用二.We M4JSK新斑斯踮J-】涅簡」?護(hù)坡碧圖3水毀護(hù)岸修復(fù)方案平面布置圖上擔(dān)護(hù)Ki叩蒐底土更的臥而國/ I上擔(dān)護(hù)Ki叩蒐底土更的臥而國./ :基l育*_*妙屈 沖易邕技堅私的ib圖'SjjS. 布陽i1也2h土怵株ILLQitl \■■-->-■-，問，H〔牙松.9-專位J|'『丈Hi11/脫建r雄護(hù)*沖場f：樣也有四間期L蝴MI、5*gLVpIM*.就治胡LFH|堂?利M袍共T予臺坂爐引r雄護(hù)*沖場f：樣也有四間期L蝴MI、5*gLVpIM*.就治胡LFH|堂?利M袍共T予臺坂爐引eEiiTT芾卜晶7"~「:描g味|?魅:j±a：ET300EBI.W圖4水毀護(hù)岸分區(qū)修復(fù)設(shè)