尤溪县汶潭水利枢纽（坝区C1 标）土建施工方案设计

胡大城

（福建省水利投资开发集团有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概况

尤溪县位于福建省中部，三明市东部，为三明市市辖县之一。尤溪为闽江中游一级支流，全域面积为5 436 km2，处于尤溪干流中游，是尤溪流域开发规划七级电站的第五级。汶潭水利枢纽工程位于尤溪县梅仙镇上游约4.60 km，坝址距尤溪城关9.60 km，是一项具有灌溉、供水、改善区域水生态环境兼顾发电等功能的综合利用工程。坝址流域面积为4 525 km2，水库正常蓄水位104.00 m，死水位103.00 m，校核水位106.97 m，水库总库容为1 490 万m3。工程灌溉面积为1.31 万亩，灌溉设计流量1.24 m3/s，城南西水厂引水设计流量0.67 m3/s，仙山水厂引水设计流量0.37 m3/s，电站装机容量32 MW。工程拦河闸坝、灌溉取水泵站与输水管道、水厂取水泵站与输水管道、发电厂房等主要建筑物为3 级，灌溉渠道及渠系建筑物等建筑物级别为5 级，临时建筑物为5 级。

灌溉工程包括取水泵站、左右岸灌区输水管道、左右岸干渠及渠系建筑物。左岸取水泵站设在拟建拦河闸坝左岸重力坝上游，与左岸重力坝紧邻。灌区渠系需整治或重建的主要建筑物有：仙山隧洞、坪寨隧洞、东门倒虹吸管、上园渡槽、下泸渡槽、彭坑渡槽、节制闸2座、泄水闸3 座、分水闸6 座。

2 土建工程项目类别

尤溪汶潭水利枢纽工程主要建筑物包括厂房基础工程、拦河闸坝工程、灌溉工程及发电厂房工程等。拦河闸建筑物布置从右岸至左岸依次为右岸挡水混凝土重力坝段、发电厂房段、泄水闸坝段、左岸挡水混凝土重力坝段；灌溉工程包括提水泵站、左右岸输水管道、左右岸干渠及渠系建筑物；引水工程包括城南西水厂引水工程及仙山水厂引水工程；发电厂房工程包括发电厂房、厂区及开关站。

2.1 发电厂房基础工程

河床式电站厂房布置在河道右岸，厂房安装两台灯泡贯流式机组，装机容量为2×16 MW。厂房段总长60.60 m，其中装卸场段8.80 m、安装场段21.90 m、主机间段29.90 m。装卸场和安装场布置在主机间的右侧，进厂公路由装卸场的下游侧进入厂房。副厂房布置在安装场和主机间的下游侧。机组安装高程为83.80 m，主机间操作层高程为94.20 m，安装场高程为100.30 m，装卸场高程为105 m。电站进水口布置拦污栅、检修闸门、坝顶交通桥等，检修闸门由坝顶门机启闭（与泄水闸检修闸门共用），拦污栅由固定式启闭机控制。电站尾水出水口布置尾水平台，设置事故检修闸门一道，由固定式启闭机控制。

在发电厂房的上游两侧位置应建设拦污栅及拦砂坎，要以折线形式进行建设，其一端应与泄水闸的右边墩相连接，在厂房上游位置还要建设2 孔的拦污粗栅，斜线段设立9 孔回转式自动清污机，并与其右岸岸坡相连接。其中，拦污栅及拦砂坎的总长度为129.20 m；拦砂坎顶（即粗栅）的底高程设置为94 m，顶高程设置为107.50 m，一共需要布置11 孔的回转式自动清污机，每孔净宽都应设置为5 m。厂区位于厂房右侧及下游侧，厂区内主要布置有户内式升压开关站、回车场、停车场等，地面高程为104.80 m。坝址右岸有省道304 通过，在厂区入口附近设岔路口，修建进厂公路，进厂公路经厂区后由装卸场的下游侧进入厂房。

2.2 大坝土方工程

按照总体施工方案所提供的大坝土方工程挖掘数据，应提前做好控制点和水准点的放样工作，以确定出土方开挖线。要确定最大开挖边界及建筑物基础外侧约10 m 处的水平距离。土方开挖应布置好坡顶排水沟和开挖工作面的排水沟、截水沟，防止表面水冲刷坡面及积水浸泡基坑。在开挖过程中，还要及时校核测量开挖的平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡等是否符合施工要求。

2.3 拦河闸坝工程

泄水闸布置在河床中部，共6 孔，单孔净宽15 m，总净宽90 m，闸墩厚3 m，泄水闸坝段总宽111 m，闸顶高程为108.80 m。溢流堰堰型采用实体驼峰堰型式，堰顶高程为92.0 m。每孔配一扇弧形钢闸门挡水，闸后采用底流消能方式，闸坝上部设交通桥和启闭房。右岸混凝土重力坝与国道G235 相连，长约24 m，左岸混凝土重力坝段长13.15 m，坝顶宽6 m，坝顶高程为108.80 m。生态放水建筑物利用原坪寨引水隧洞。进水口为岸塔式，由拦污栅、闸门井及闸门井后渐变段等建筑物组成。孔口尺寸2.40 m×3.00 m（长×宽），底槛高程为91.10 m，闸顶高程为108.80 m。放水隧洞全长162.20 m，利用隧洞开挖断面为城门型，断面尺寸3.60 m×4.60 m（宽×高），顶拱半径为2.48 m，其最小生态泄放流量为22.80 m3/s。

2.4 水利灌溉工程

灌溉工程包括取水泵站、左右岸灌区输水管道、左右岸干渠及渠系建筑物。左岸灌溉范围涉及梅仙、南洋、半山、通演四个灌片，灌溉面积为6 790 亩。右岸范围涉及坪寨、梅营、汶潭三个灌片。坪寨灌区灌溉左岸取水泵站设在拟建拦河闸坝左岸重力坝上游，与左岸重力坝紧邻。主泵房采用竖井式，泵房内设有4 台潜水泵。泵房长10.50 m，宽7.40 m，泵房顶高程108.80 m，泵房厂区地面高程108.60 m。坪寨灌区灌溉右岸取水泵站设在拟建发电厂房内安装场下部的水机辅助设备间内。泵房长14.25 m，宽9.15 m，泵房地面高程为94.20 m，泵房内设有两台水泵。

3 土建工程施工方案设计

尤溪县汶潭水利枢纽（坝区C1 标）工程是集灌溉、供水、改善区域水生态环境兼顾发电等功能为一体的综合项目，主要分为灌溉渠道工程、供水管线工程以及拦河坝工程，灌溉渠道工程线路较长，采用分散的布置形式，沿线分4 个工区布置，城南园泵站及供水管线设置1 个工区，拦河坝枢纽及仙山泵房采用集中左右岸2 个工区布置，本工程总计分设7 个施工区。

3.1 土方开挖施工设计

土方开挖总体应遵循分层开挖、严禁超挖以及大基坑小开挖的原则。既要坚持“分层、对称、不超挖”的原则，又要兼顾内支撑的施工对土方挖运的影响。土方开挖过程中，要确保基坑周围自然地坪标高在设计标高以下。基坑实际开挖深度应结合结施图进行。分层对称开挖时，挖土长度要以20 m 为宜，且分层厚度不大于2 m，淤泥质土开挖分层厚度不大于1 m。开挖时应在围护结构、压顶梁及支撑达到设计要求80%后进行，严禁超挖，挖土至设计标高后应尽快进行垫层和板底混凝土浇注施工，基坑不得长时间暴露，24 h 内应完成垫层，20 天内浇筑完底板混凝土。

3.2 石方爆破施工设计

大坝土建石方爆破需要提前设计坡面的钻孔位置，要求至爆破平台或马道设计出高程参数，爆破钻孔的深度为至马道高程的坡面斜长位置。土建石方爆破钻孔应采用KQL-100B 轻型快速潜孔钻机钻孔，在预裂爆破实施阶段，应采用ROC742HC 液压钻和CM351高风压钻机辅助钻孔。根据大坝区域的地质情况，拟定预裂爆破参数如表1 所示，但施工期间还应通过爆破试验进行及时优化。

表1 预裂爆破参数表

3.3 基坑土方开挖施工设计

大坝基坑土方开挖共分为4 层开展，基坑顶（高程51.00 m）至基坑底（高程31.40 m）共分为5 层开挖。第1 层全断面开挖至第一道支撑底部（高程45.40 m），在开挖过程中，预垫坡道至基坑内，自卸车通过坡道进入基坑，开挖后应及时装渣土车出土；开挖到支撑梁设计梁底标高时，坡道位置处的土体应采取反挖去除，放线整平后再进行支撑梁施工，待支撑梁达到设计要求强度之后再进行后续挖土施工。第一道支撑底至第二道支撑底为第2～3 层（可根据实际情况分层开挖），第二道支撑底至第三道支撑底为第4～5 层，第三道支撑底至基坑底为第6～7 层。第一道支撑以下的土方则采取垂直运输的方式出土，在基坑栈桥板处要设置1 个垂直运输出土口，并设置1 台电动液压抓斗和1 个渣土箱，基坑内土方开挖后收集至出土口处成堆，再利用液压抓斗配合装车外运。

基坑土方开挖之前，基坑场地的平整高度要求至设计高程的49.00 m，并打设围护桩和止水帷幕，要先施工灌注桩，再施工高压旋喷桩。待围护桩和止水帷幕养护至设计强度，土方开挖至冠梁底之后，再浇筑冠梁。待将蓄池底板及相应换撑养护调至设计强度后，依次拆除支撑梁底，再浇筑调蓄池中板/换撑梁及相应换撑。待调蓄池中板/换撑梁及相应换撑养护至设计强度后，拆除第二道支撑，再浇筑调蓄池换撑梁、顶板及相应换撑（连换两撑）；待调蓄池顶板及相应换撑养护至设计强度后，最后拆除第一道支撑。

3.4 基坑开挖降排水施工设计

基坑开挖前及开挖过程中，都应做好坑内降排水措施并跟踪监测，确保基坑内水位控制在底板以下，以固结土体，提高强度，确保基坑施工安全。基坑降排水系统主要包括坡顶、坡底设排水沟，坡顶和坡底设集水井，要通过水泵将水抽至沉砂池，最终统一汇入排水管道。基坑监测主要包括基坑坡顶水平位移、冠梁顶水平位移、基坑坡顶沉降、周围建筑物沉降、周边道路沉降、周边管线沉降、支护桩测斜、地下水位升降以及支护结构裂缝等。基坑监测应制定详细的监测预案，后续还要通过对监测结果进行有效评价和反馈，以指导下一步施工。

4 结 论

文章以汶潭水利枢纽工程（坝区C1 标）的土建施工设计、建设为例，全面介绍了土建施工对水利工程的意义。其土建施工方案设计与施工质量的高低，对提升水利工程基础设施质量，保障农田灌溉、居民供水安全以及下游梯级拦河坝的安全，能够起到至关重要的作用。既改善了区域水生态环境，提升城市品位，也促进了清洁可再生能源开发，发挥出节能减排效益，更是对提高地方电力自给率等方面具有明显的促进作用与整体效益。