分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法

技术领域

本发明属于水电站厂房基坑及其尾水渠施工技术领域，具体涉及一种分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法。

背景技术

考虑施工作业面与水流关系，水电站工程在主体建筑物施工前，需在河床中修筑围堰围护基坑，并将施工期间河道上游来水按设定的方式导向下游，创造工程建设干地施工条件。施工导流的基本方式可分为分期围堰导流和一次拦断河床围堰导流两类。一般水电工程项目的施工导流方式多采用分两期围堰导流的方式。

在水电站工程发电厂房设计时，为了增大水头差、提升机组出力，在正常蓄水位确定的情况下，往往会根据河床在坝址处的坡降情况，通过开挖尾水渠的方式，降低尾水水位高程；而尾水渠的开挖施工顺序，按照其与发电厂房基坑的施工先后关系，大致可分为：

第一、尾水渠与厂房基坑同期开挖，即通过填筑围护了厂房基坑和尾水渠的围堰后，尾水渠和厂房基坑一起开挖。水电站工程中厂房基坑开挖施工往往处于总工程直线工期上，该方法将厂房基坑与尾水渠的开挖工程量叠加，加大了施工强度，对资源配置、施工组织难度等会明显增加；此外，二者叠加，作业区域和围堰围护范围均增大，围堰纵向段加长，影响汛期水流流速，况且厂房基坑开挖完成后，还需进行后续的混凝土浇筑、设备安装等施工，故该方法所需围堰多是体型较大的全年围堰，其工程量较大，增大施工成本，故该方法实际应用较少，仅适用于工程施工工期较缓、河床较宽或汛期洪水流量较小的工况。

第二、尾水渠后于厂房基坑开挖，即先进行厂房围堰填筑、基坑开挖、混凝土浇筑等施工，后期利用一个非汛期，进行尾水渠围堰填筑、土石方开挖等施工；该方法虽可错开厂房基坑等土石方开挖施工高峰期，降低施工强度，不占压总工程直线工期，利于资源配置、施工组织等，围堰工程量和防汛难度亦有所降低，但尾水渠石方爆破过程中，飞石难以有效控制，厂房建筑物等成品或半成品的保护难度极大，且近距离的爆破振动对厂房等建筑物很不利，若采用静态爆破、机械破碎等方法，则施工成本增加明显，故实际施工过程中应用较少。

第三、尾水渠先于厂房基坑开挖，即先利于一个非汛期，进行尾水渠围堰填筑、土石方开挖等施工，汛期来临前完成土石方开挖施工并拆除尾水渠围堰，汛期结束后再进行厂房基坑围堰填筑、土石方开挖、混凝土浇筑等施工。该方法中尾水渠开挖施工可与工程前期的临建工程建设同时进行，不占压总工程直线工期，同时可达到错峰施工、降低强度、优化资源配置、节约施工成本等目的，且无来自尾水渠的爆破振动、飞石威胁，提升了施工安全性。故该方法在水电工程实际施工中应用较广泛，但其缺点是厂房基坑围堰跨尾水渠段的防渗难度较大，由于尾水渠底面与原河床面往往有较大高差，围堰进占及闭气过程中，部分防渗土料遇水泥化，流动范围较大，防渗体水下部分的厚度及其均匀性很难控制，此外，从尾水渠围堰拆除至厂房基坑围堰填筑期间的一个汛期，会有部分上游河床覆盖层杂物随水流沉入尾水渠，极易在尾水渠底面形成透水层，由于该部位水深较大，现有常用的施工设备很难在进占过程中清理该深度水面下的杂物，所以，该工况下，厂房基坑围堰跨尾水渠段的施工质量控制，尤其是堰体防渗质量的控制难度较大且不可控因素较多，而解决该问题的常用方法是防渗区置换法，即在围堰合龙、闭气作业完毕后，利用长臂反铲等挖掘设备，逐段将防渗区范围内的防渗土料进行置换，由于围堰外侧防冲刷区有水流渗入，所以在置换过程中，挖掘区会有积水，极易导致周边土石体垮塌，实操难度很大，且实际防渗效果亦很难保证。

此外，水电工程的围堰合龙日期往往是整个项目施工工期控制的重要节点，能按期合龙对于施工单位而言意义重大。若为按期实现工期节点而加快施工进度致使围堰防渗效果不佳，则导致后续厂房施工期间基坑抽排水量增大，资源投入增加明显，对工程整体施工成本控制很不利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法，通过在尾水渠与厂房基坑相接处设置预留岩坎，高效便捷地解决了先尾水渠、后厂房基坑施工工序下，厂房基坑围堰跨尾水渠段防渗体施工难度大且质量不可控的难题，预留岩坎和加厚防渗体可提高厂房基坑围堰跨尾水渠段的抗渗性、稳定性和安全性，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、尾水渠的施工：在一个非汛期内填筑尾水渠围堰，同时进行尾水渠区域内抽排水，随后在尾水渠围堰内进行尾水渠土石方开挖，施工尾水渠，待尾水渠施工结束后拆除尾水渠围堰；

步骤二、厂房基坑围堰填筑及抽排水：从上下游两个方向同时进行戗堤进占作业，围堰合龙后，即可进行厂房基坑围堰的闭气、抽水泵站布置、基坑内抽排水、围堰加高、培厚和堵漏作业；

所述厂房基坑围堰包括由外至内依次构筑的第一抗冲刷区、防渗区和防渗加厚区，防渗区和防渗加厚区的上侧铺筑有反虑区，反虑区上侧构筑有第二抗冲刷区；

抽水泵站控制厂房基坑围堰内水位保持在河床高程以下，防渗加厚区压制渗水；

步骤三、厂房基坑土石方开挖：待厂房基坑围堰加高、培厚、堵漏作业全部完成后，方可开始厂房基坑土石方开挖施工，石方开挖过程中，首先在尾水渠和厂房基坑之间的岩基上规划出预留岩坎的位置，预留岩坎位于厂房基坑围堰与尾水渠相接位置处的内侧；其次，在预留岩坎边缘位置进行预裂和钻探保护缓冲孔；然后，在预留岩坎至厂房基坑内的区域构筑下厂房基坑坡道；最后进行厂房基坑土石方开挖，构筑厂房基坑；

步骤四、预留岩坎及厂房基坑围堰的拆除：厂房基坑土石方开挖完成后，即可进行厂房及其他建筑物的土建工程、金属结构及机电设备安装工程施工，待厂房基坑内各建筑物的各项工序基本施工完毕后，进行预留岩坎及厂房基坑围堰的拆除作业，过程如下：

步骤401、在预留岩坎顶部钻探多个钻孔，并在孔内装入静态爆破剂，待预留岩坎开裂、松散后，利用液压反铲挖装，自卸车运输预留岩坎碎石至指定位置，预留岩坎边缘欠挖部分，利用液压破碎机破碎后清除即可，施工过程中随着预留岩坎开裂的同时，岩缝内的渗流量增加，此时厂房尾水闸门已闭合，抽水泵站的抽排设备启动控制水位在设计范围以下，预留岩坎拆除完毕后，抽排设备；

步骤402、拆除厂房基坑围堰，厂房基坑围堰拆除完成后，即可按照工程整体施工进度安排，进行二期围堰填筑和建筑物施工作业。

上述的分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法，其特征在于：所述预留岩坎的厚度不小于10m。

上述的分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法，其特征在于：所述第一抗冲刷区和第二抗冲刷区均为石渣抗冲刷区。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过设置预留岩坎，可有效降低汛期厂房基坑围堰跨尾水渠段出现管涌、流土等不利工况的可能性，提高围堰整体的抗渗性和稳定性，确保了厂房基坑内各建筑物施工期的防洪安全性，便于推广使用。

2、本发明通过设置预留岩坎和防渗加厚区，明显降低了厂房基坑围堰跨尾水渠段原防渗体的质量要求，减少了其对围堰合龙、闭气的制约因素，可有效加快围堰填筑施工进度，对工期节点控制很有利，提高围堰整体的防渗质量，可有效降低厂房基坑围堰跨尾水渠段在施工期内的渗流量，减少抽排水设备的配置量及运行时间，节约施工成本。

3、本发明方法步骤简单，操作便捷，对工程整体施工顺序安排及组织调度有利，预留岩坎及防渗体加厚区可有效降低渗流量，减少抽排水设备的配置量及运行时间，节约施工成本，便于推广使用。

综上所述，本发明通过在尾水渠与厂房基坑相接处设置预留岩坎，高效便捷地解决了先尾水渠、后厂房基坑施工工序下，厂房基坑围堰跨尾水渠段防渗体施工难度大且质量不可控的难题，预留岩坎和加厚防渗体可提高厂房基坑围堰跨尾水渠段的抗渗性、稳定性和安全性，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工结构剖面图。

图2为本发明尾水渠的施工示意图。

图3为本发明厂房基坑围堰填筑的施工示意图。

图4为本发明厂房基坑土石方开挖的施工示意图。

图5为本发明预留岩坎和厂房基坑围堰拆除以及二期围堰填筑的施工示意图。

图6为本发明的方法流程框图。

附图标记说明:

1—岩基；2—第一抗冲刷区； 3—防渗区；

4—防渗加厚区；5—反虑区； 6—第二抗冲刷区；

7—预留岩坎；8—下厂房基坑坡道； 9—尾水渠；

10—厂房基坑； 11—尾水渠围堰；12—厂房基坑围堰。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的分期围堰导流工况下水电站厂房基坑及其尾水渠施工方法，包括以下步骤：

步骤一、尾水渠的施工：在一个非汛期内填筑尾水渠围堰11，同时进行尾水渠区域内抽排水，随后在尾水渠围堰11内进行尾水渠土石方开挖，施工尾水渠9，待尾水渠9施工结束后拆除尾水渠围堰11；

步骤二、厂房基坑围堰填筑及抽排水：从上下游两个方向同时进行戗堤进占作业，围堰合龙后，即可进行厂房基坑围堰12的闭气、抽水泵站布置、基坑内抽排水、围堰加高、培厚和堵漏作业；

所述厂房基坑围堰12包括由外至内依次构筑的第一抗冲刷区2、防渗区3和防渗加厚区4，防渗区3和防渗加厚区4的上侧铺筑有反虑区5，反虑区5上侧构筑有第二抗冲刷区6；

抽水泵站控制厂房基坑围堰12内水位保持在河床高程以下，防渗加厚区4压制渗水；

需要说明的是，由于围堰跨尾水渠段的堰体高、防渗体施工质量难控制且其底部易存在透水层，故基坑内水位降至河床高程后，跨尾水渠段大概率会出现较大流量的渗水，并汇集于围堰与尾水渠开挖上游立面间形成的深坑内，此时，需在该深坑内设置抽水泵站控制水位保持在河床高程以下，再利用防渗料将该深坑填实，形成防渗加厚区4，即可压制渗水。

步骤三、厂房基坑土石方开挖：待厂房基坑围堰12加高、培厚、堵漏作业全部完成后，方可开始厂房基坑土石方开挖施工，石方开挖过程中，首先在尾水渠9和厂房基坑10之间的岩基1上规划出预留岩坎7的位置，预留岩坎7位于厂房基坑围堰12与尾水渠9相接位置处的内侧；其次，在预留岩坎7边缘位置进行预裂和钻探保护缓冲孔；然后，在预留岩坎7至厂房基坑10内的区域构筑下厂房基坑坡道8；最后进行厂房基坑土石方开挖，构筑厂房基坑10；

步骤四、预留岩坎及厂房基坑围堰的拆除：厂房基坑土石方开挖完成后，即可进行厂房及其他建筑物的土建工程、金属结构及机电设备安装工程施工，待厂房基坑10内各建筑物的各项工序基本施工完毕后，进行预留岩坎7及厂房基坑围堰12的拆除作业，过程如下：

步骤401、在预留岩坎7顶部钻探多个钻孔，并在孔内装入静态爆破剂，待预留岩坎7开裂、松散后，利用液压反铲挖装，自卸车运输预留岩坎碎石至指定位置，预留岩坎7边缘欠挖部分，利用液压破碎机破碎后清除即可，施工过程中随着预留岩坎开裂的同时，岩缝内的渗流量增加，此时厂房尾水闸门已闭合，抽水泵站的抽排设备启动控制水位在设计范围以下，预留岩坎7拆除完毕后，抽排设备；

需要说明的是，预留岩坎体型较小，工程量不大，实际拆除时不允许有振动或飞石。

步骤402、拆除厂房基坑围堰12，厂房基坑围堰12拆除完成后，即可按照工程整体施工进度安排，进行二期围堰填筑和建筑物施工作业。

本实施例中，所述预留岩坎7的厚度不小于10m。

本实施例中，所述第一抗冲刷区2和第二抗冲刷区6均为石渣抗冲刷区。

本发明通过设置预留岩坎，可有效降低汛期厂房基坑围堰跨尾水渠段出现管涌、流土等不利工况的可能性，提高围堰整体的抗渗性和稳定性，确保了厂房基坑内各建筑物施工期的防洪安全性；通过设置预留岩坎和防渗加厚区，明显降低了厂房基坑围堰跨尾水渠段原防渗体的质量要求，减少了其对围堰合龙、闭气的制约因素，可有效加快围堰填筑施工进度，对工期节点控制很有利，提高围堰整体的防渗质量，可有效降低厂房基坑围堰跨尾水渠段在施工期内的渗流量，减少抽排水设备的配置量及运行时间，节约施工成本；方法步骤以及工序简单，操作便捷，对工程整体施工顺序安排及组织调度有利，预留岩坎及防渗体加厚区可有效降低渗流量，减少抽排水设备的配置量及运行时间，节约施工成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。