潮州供水樞紐壩址位于韓江下游東、西溪口附近，它是以合理調(diào)配東、西、北溪水資源為主，結(jié)合航運(yùn)、水環(huán)境保護(hù)的綜合性水利樞紐工程。潮州供水樞紐工程由攔河閘、發(fā)電廠房、船閘、土壩等建筑物組成。攔河水閘為閘門控制的平底開敞式水閘，東、西溪各布置了孔泄水閘，水閘采用底流式消能，消力池長(zhǎng)為25．5 m。

水利石籠網(wǎng)

東溪右岸及西溪左岸各布置1座發(fā)電廠房，裝機(jī)容量分別為1．6萬kW和2．4萬kW，船閘布置在西溪右岸。
東、西溪攔河水閘的消能工原設(shè)計(jì)為混凝土消力池、漿砌石海漫、后接干砌石海漫及拋石棱體，在混凝土消力池后采用連體攪拌樁。海漫水平段為漿砌石，長(zhǎng)為18 m，厚為800 mm，后接干砌石海漫長(zhǎng)為36 m，坡比為1：10。厚為600 mm(見圖1)。

圖1 攔河閘壩原消能工剖面

該樞紐工程于2005年底正式蓄水發(fā)電，但由于供水樞紐下游河床下切使下游水面線下降，破壞了原消能設(shè)計(jì)的水力學(xué)條件，消能達(dá)不到原設(shè)計(jì)的效果，使水流出池時(shí)流態(tài)紊亂，流速明顯增大，導(dǎo)致了海漫大面積損毀：2006年3月上旬，西溪海漫水平段在河床中部有3
個(gè)沖坑，面積合計(jì)約100 m。；3月27日，潮州供水樞紐通過了2006年的第1次洪水，被洪水破壞的部分主要發(fā)生在西溪消力池后的水平段海漫，這次沖刷破壞范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3月上旬出現(xiàn)的沖坑，沖坑面積發(fā)展到約2200 m。其中主河床段18 m長(zhǎng)的漿砌石水平段基本被沖毀，平均沖深約3 m，最大沖深4．3 m；4月29日，潮州供水樞紐通過了2006年的第2次洪水，洪水過后發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的海漫邊緣也有損毀的痕跡。

1 攔河水閘消能工搶險(xiǎn)

潮州供水樞紐西溪海漫出現(xiàn)了大面積的沖刷坑后，業(yè)主與設(shè)計(jì)單位為制定出消能工搶險(xiǎn)方案進(jìn)行了仔細(xì)的研究和對(duì)比。

1．1 攔河水閘消能工搶險(xiǎn)方案

潮州供水樞紐的具體搶險(xiǎn)方案如下(見圖2)：

①將原一級(jí)消力池下游漿砌石海漫、干砌石海漫和拋石棱體修改為鋼筋混凝土二級(jí)消力池和鋼筋混凝土海漫，將原有的一級(jí)消力池的尾坎加高1．0 m。鋼筋混凝土二級(jí)消力池形式為1：4斜坡段與水平段連接，底板厚為1．1 m，消力池池底高程為一3．3 m，尾坎高為
1．0 m，并設(shè)置一排消力墩。

②增設(shè)格賓石籠護(hù)墊海漫和雷諾護(hù)墊海漫。格賓石籠護(hù)墊抗沖流速可達(dá)到6 m／s，護(hù)墊為1：30的緩坡，長(zhǎng)40 m，厚50 cm，內(nèi)裝填120～250 mm粒徑塊石。由于電站、船閘下游導(dǎo)流墻建基面高程為一1．3 m，因此海漫后接30 cm厚、60 m長(zhǎng)的雷諾護(hù)墊以防護(hù)下游河床免遭沖刷。

③在二級(jí)鋼筋混凝土消力池和格賓護(hù)墊海漫末端采用連體混凝土攪拌樁，防止海漫損毀時(shí)基底被淘刷。

圖2 攔河閘壩二級(jí)消力池及格賓護(hù)墊剖面

1．2 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

為了制定出經(jīng)濟(jì)合理的搶險(xiǎn)替代方案，設(shè)計(jì)擬定了4種方案，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)比較(見表1)。從表1的比較可知，漿砌石海漫及混凝土海漫成本較高而且為剛性結(jié)構(gòu)，當(dāng)遇到基底被掏空時(shí)，混凝土與漿砌石極易出現(xiàn)斷裂、沖毀等不利情況。干砌石海漫雖然成本相對(duì)較低，但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極差，遇較高流速的水流時(shí)會(huì)將塊石間的小石翻動(dòng)甚至沖走，導(dǎo)致海漫被破壞。格賓護(hù)墊海漫這種柔性護(hù)底材料不僅具有消能防護(hù)效果好，而且工程成本較低。

表1 水閘消能工搶險(xiǎn)方案評(píng)價(jià)

注：以潮州2006年當(dāng)?shù)夭牧鲜袌?chǎng)價(jià)作為參考
單位；高程／ha長(zhǎng)度／mm

2 格賓網(wǎng)石籠施工

2．1 格賓網(wǎng)石籠簡(jiǎn)介

格賓是由機(jī)編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的箱形結(jié)構(gòu)，格賓的鋼絲是由厚鍍鋅低碳鋼絲制造而成的。為了提高格賓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，所有的鋼絲網(wǎng)面板邊端都采用直徑更大的鋼絲，對(duì)格賓的鋼絲可進(jìn)行厚鍍高爾凡處理來提高鋼絲的耐久性。當(dāng)用于土壤或水呈酸性的污染
環(huán)境中時(shí)，還可對(duì)鋼絲采用覆塑等措施進(jìn)行保護(hù)。格賓網(wǎng)是由間隔1 m的隔板分成若干單元格，格賓石籠即在格賓網(wǎng)里填充石頭，形成了具有柔性、透水性及整體性的結(jié)構(gòu)。格賓的規(guī)格及格賓網(wǎng)石籠如表2及圖3、圖4所示。

格賓網(wǎng)石籠的優(yōu)點(diǎn)有：①有很強(qiáng)的抵御自然破壞、耐腐蝕和抗惡劣氣候影響等能力；②柔性結(jié)構(gòu)，具有很好的適應(yīng)變形能力，可以承受大范圍的變形；③具有良好的滲透性，可防止由流體靜力造成的損害；④具有延展性，能夠緊密地結(jié)合形成一體；⑤具有透水性；⑥成本較低；⑦施工簡(jiǎn)便，不需特殊技術(shù)。

表2 帶隔板的格賓規(guī)格

圖4 施工完成的格賓網(wǎng)石籠

2．2 格賓石籠的施工工藝

格賓石籠的施工工藝簡(jiǎn)單，易于操作，主要開挖及反濾料鋪設(shè)一組合并連接格賓單元一塊石填充一加蓋并有鋼絲絞合。

2.2．1 開挖及反濾料鋪設(shè)

為了防止水流對(duì)基礎(chǔ)沖刷程度加大，格賓石籠施工對(duì)基礎(chǔ)開挖的平整度要求較高，在基礎(chǔ)開挖后鋪上砂石墊層和土工布，形成一道反濾體。具體做法如下：①鋪設(shè)10 cm厚的粗砂，其質(zhì)地應(yīng)堅(jiān)硬，不應(yīng)含有草根等有機(jī)雜質(zhì)，以免草根等腐爛造成基礎(chǔ)塌陷；②鋪設(shè)無紡?fù)凉げ?，土工布起到排水、反濾、隔離、加固和補(bǔ)強(qiáng)等作用，土工布應(yīng)垂直水流方向從下游往上游鋪設(shè)，后鋪的土工布應(yīng)搭接、覆蓋在下游土工布之上，并保證有20～30 cm的搭接長(zhǎng)度，鋪設(shè)時(shí)從一端向另一端進(jìn)行，端部先鋪填，中間后鋪填，端部必須錨固，鋪設(shè)松緊適度，保持連續(xù)性和完整性；③鋪設(shè)10 cm厚的粗砂反濾層；

④鋪設(shè)10 cm厚的級(jí)配碎石，碎石選用強(qiáng)度均勻、級(jí)配適當(dāng)?shù)奈达L(fēng)化石料，其最大粒徑均不大于墊層厚度的2／3，表面空隙以粒徑為5～25 mm的細(xì)石子填補(bǔ)。

砂、碎石墊層應(yīng)攤鋪均勻，壓實(shí)前須灑水使砂碎石表面保持濕潤(rùn)，并用小型壓路機(jī)碾壓或采用平板振動(dòng)器振動(dòng)，直至砂、碎石不再松動(dòng)為止。

2．2．2 組合并連接格賓單元

先將片狀式的格賓網(wǎng)運(yùn)輸?shù)焦さ?，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝、組合。格賓網(wǎng)石籠的施工首先鋪設(shè)石籠底層的格賓網(wǎng)，兩片格賓網(wǎng)之間采用14 鐵絲按50 cm的間距，將兩片格賓網(wǎng)邊緣較粗的鉛絲綁扎牢固。豎向長(zhǎng)條隔賓網(wǎng)與底層格賓網(wǎng)應(yīng)垂直水流方向，并與底層格賓網(wǎng)相連綁扎牢固，單片豎直隔網(wǎng)安裝時(shí)需借助鋼筋支架來支撐，以保持隔網(wǎng)的垂直度。長(zhǎng)條形大格賓網(wǎng)內(nèi)部的隔板網(wǎng)片安裝是按照1 m左右的間距，分別與兩側(cè)豎直隔板網(wǎng)連接并牢固。在連接時(shí)保持石籠隔板為豎直狀，以免對(duì)格賓網(wǎng)蓋面的耐久性造成影響(見圖5)。

圖5 格賓石籠施工示意

2.2.3 塊石填充

格賓石籠對(duì)填充塊石的粒徑有較高的要求，塊石粒徑一般為120～250 mm，塊石過小會(huì)在水流沖刷時(shí)從網(wǎng)格中流失，若塊石過大則會(huì)造成格賓護(hù)墊的充填量不密實(shí)而難于滿足抗沖刷要求。

填充塊石施工時(shí)采用履帶式吊機(jī)吊運(yùn)塊石，塊石吊運(yùn)時(shí)與反濾墊層采用同步后退的施工方法。施工時(shí)先鋪設(shè)一條反濾墊層，格賓網(wǎng)的填充工作便可以在反濾墊層上進(jìn)行。塊石基本充填飽滿時(shí)，要人工撿拾進(jìn)行平整，塊石面以不高出格賓網(wǎng)箱側(cè)擋板高度的20～30 mm
為宜，以免造成格賓網(wǎng)蓋板施工困難。

2．2．4 加蓋并用鋼絲絞合

格賓石籠加蓋是格賓網(wǎng)石籠海漫施工中最后一道工序。蓋板格賓網(wǎng)為長(zhǎng)短不限的成捆狀，寬度為2～3m。在施工現(xiàn)場(chǎng)將格賓網(wǎng)展開直接試驗(yàn)編號(hào)A的配合比能滿足抗壓強(qiáng)度、彈模和滲透系數(shù)的設(shè)計(jì)要求。

表2 防滲墻塑性混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)

4 結(jié)語

塑性混凝土利用膨潤(rùn)土(或粘土)取代普通混凝土中的部分水泥，降低了混凝土的強(qiáng)度、彈性模量，同時(shí)滲透性亦能滿足設(shè)計(jì)要求，是水工地基、土壩和堤防工程良好的防滲墻體材料。

采用固定水泥用量變化膨潤(rùn)土用量和固定膨潤(rùn)土用量變化水泥用量進(jìn)行試驗(yàn)的方法，對(duì)塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)是合適的。當(dāng)水泥用量一定時(shí)，塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度隨膨潤(rùn)土摻量增加而降低，兩者呈線性關(guān)系；當(dāng)膨潤(rùn)土用量一定時(shí)，塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度隨水泥用量增加而提高，兩者亦呈線性關(guān)系；彈性模量隨水泥用量的增加而提高；滲透系數(shù)則隨水泥用量的增加而變小。

塑性混凝土砂率大，當(dāng)坍落度過大時(shí)，粗骨料容易分層，造成不均勻性。因此，混凝土坍落度宜控制在l8～20cm之間。

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