浅谈某电站灾后恢复及河道疏浚施工技术

于志强 1

摘要：简要介绍了某电站闸首遭受泥石流灾害后，库区上、下游河道堵塞，闸首拦水建筑物损毁严重，不具备拦水发电条件，急需畅通河道、恢复大坝建筑物拦水功能，提出“分阶段导流、分层分区清淤”施工方法，并进行论述，结果表明该方法的施工效果有效，可借鉴、推广应用。

关键词：河道堵塞 清淤 分阶段导流 分层分区

某日凌晨，某冲沟爆发泥石流，引发泥石流灾害。灾后现场查勘，已可见电站拦河闸坝至冲沟沟口下游约600m范围内泥石流冲积物截断河道，严重侵占行洪断面，迫使河水位抬高，两岸护岸、滩地房屋受损。电站首部枢纽区灾损情况如下：

（1）泥石流冲积扇在枢纽大坝下游形成堰塞体，造成闸后河道淤堵；

（2）堰塞体壅水短时将大坝淹没，涌浪反向冲向闸坝，造成多孔泄洪闸工作弧门严重变形移位，水工结构局部受损，闸坝上房屋、机电设备不同程度受淹受损；

（3）上游岷江来沙淤积在该电站首部枢纽库区及进、取水口内。

该灾害导致电站下游厂房停机，蒙受巨大经济损失。为此，利用灾害后枯水时段，开展该电站灾后恢复及河道疏浚，恢复拦水建筑物功能，实现灾后第一个汛前蓄水发电目标。

1 基本情况

1.1 电站基本结构情况

电站位于长江一级支流岷江干流上，于1996年4月4台机组投产运行，投资约13个亿。采用拦水建筑物采用重力式混凝土坝，引水式开发，主要任务为发电。装机260MW，水库正常蓄水位高程1081.00m时，总库容96万m³（“5.12”地震后实际库容小于30万m³）。

电站由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽三大部分组成。首部枢纽位于彻底关附近，包括拦河闸坝、溢流堰、取水口和隧洞进水口等建筑物，拦河闸坝顶长232m，最大闸高22.5m，最大坝高29.1m；设有4孔泄洪闸，1孔冲沙闸，1孔引渠闸。闸坝为砂卵石地层地基。闸坝上游左岸靠山侧布置引水隧洞进水口，引水隧洞和调压室构成了电站引水系统，调压室通过压力钢管和地下厂房相连，左岸的地下厂房和右岸的开关站构成厂区枢纽的主要部分。

1.2 河道疏浚主要工程内容及工期情况

主要施工内容

(1)引渠闸、溢流堰、1#冲沙闸、沉砾塘、2#～5#泄洪闸上下游围堰内基坑、引水隧洞无压段及有压段、清淤，上游右岸库区翻渣；

(2)河道导流槽开挖；

(3)上游右岸坝头公路贴坡挡墙砌筑等；

主要工程量及工期情况详见表1.2-1～2。

表1.2-1 主要项目工程量表

序号	名称	单位	工程量	备注
1	引渠闸、溢流堰、1#冲沙闸清淤	万m³	6.7
2	河道导流槽开挖	万m³	95
3	2#～5#泄洪闸上下游围堰内基坑清淤	万m³	14.42
4	沉砾塘清淤	万m³	2
5	引水隧洞无压段清淤	万m³	0.35
6	右岸上游库区翻渣	万m³	1.5
7	合计	万m³	119.97

表1.2-2 主要项目工期表

序号	名称	工作内容	合同工期	备注
1	第一阶段	左岸闸后第一层高程1068m以上清淤完成	22天
2	第二阶段	右岸闸前后第一层高程1068m以上清淤完成	23天
3	第三阶段	左岸闸前后第二层清淤完成	18天
4	第四阶段	右岸闸前后第二层清淤及河道疏浚完成	120天

1.3 灾害情况

电站闸首枢纽灾后情况详见图1.3-1～6。

图1.3-1 闸首建筑物灾害情况 图1.3-2 闸首建筑物灾害情况

图1.3-3 闸首建筑物灾害情况 图1.3-4 闸首下游河道灾害情况

图1.3-5 闸首下游河道灾害情况 图1.3-6 闸首下游冲沟灾害情况

2 主要施工方法

结合闸首拦水建筑物上、下游侧堰塞体淤积深度及性质，利用优势装备，合理设置导流临时建筑物，采取左右岸平面两区，深度两层清淤施工方案。

分区、分层选取如下：

（1）分区：以2#泄洪闸上游1#束水导墙、下游1#导墙为纵向导流已有结构物，构筑上、下游临时横向土石围堰作为横向导流临时结构物，形成左、右岸基坑；

（2）分层：以2#泄洪闸下游1#导墙顶高程1068m为基准，分上、下两层；上层清淤最深深度约8m，下层清淤最深深度约6m。

通过上述分区分层，共四阶段施工。

2.1 第一阶段

2.1.1 基本情况

本阶段主要工程项目：1#冲砂闸、溢流堰、引渠闸闸后高程1068以上清淤。工期约22天，清淤工程量约13.2万m³。

2.1.2 重难点分析

（1）导流已有建筑物

1）纵向建筑物

①下游1#导墙；

2）横向建筑物

①受损的2#泄洪闸检修工作门、1#冲砂闸弧形工作门。

（2）新增导流建筑物

1）纵向建筑物

①下游纵向导流堤；

2）横向建筑物

①（若需）下游纵向导流堤末端填筑连接左岸的横向围堰。

通过上述导流建筑物，形成第一阶段左岸闸后高程1068m以上第一层清淤基坑。

本阶段施工重难点为：新增导流建筑物及泄水槽的施工。详见图2.1-1

图2.1-1 第一阶段纵向导流堤平面设计图

2.1.3 施工技术

（1） 下游纵向导流堤施工

结合河道淤积及过流现状，利用左岸浅滩，快速修筑3条临时便道，通往河道中央，翻挖河道，初步形成下游纵向导流堤堰基，而后，自彻底关大桥向上，掏挖河道，利用清淤料分段填筑下游纵向导流堤，多余部分运至渣场。

首先充分利用4.5m³、2.2m³挖掘机涉水及挖掘能力，在左岸正对冲沟部位快速涉水挖掘形成2#临时便道，边涉水边填筑进占河道中央，并在河道中央上、下形成普通挖掘机作业平台，具备履带装备涉水通行条件；

其次，普通挖掘机沿河道中央作业平台“一”字排开，深挖右岸河槽，加固导流堤堰基，同时，高性能挖掘机继续沿河道上、下游端头涉水挖掘普通挖掘机作业平台；

最后，边加固下游纵向导流堤堰基，边形成左岸基坑第一层清淤工作面。详见图2.1-2～4

图2.1-2 左右岸重装设备进占河道中央 图2.1-3 左岸重装设备进占河道中央

图2.1-4 第一阶段纵向导流堤形成

（2） 泄水槽施工

下游纵向导流堤形成后，按照自下而上顺序，沿彻底关大桥向上游1#冲砂闸深挖深掏泄水槽。泄水槽开挖底宽拟设置在6～8m，纵坡为2%，随左岸第一层清淤降层，泄水槽逐渐降层，基坑工作面内道路辅助埋设钢筋混凝土涵管。

2.1.4 节点目标完成情况

（1）第一阶段清淤施工19天完成，较原工期提前3天完成。

2.2 第二阶段

2.2.1 基本情况

本阶段主要工程项目：2#～5#泄洪闸闸前后高程1068m以上清淤。工期约23天，清淤工程量约22.6万m³。

2.2.2 重难点分析

（1）导流已有建筑物

1）纵向建筑物

①上游1#束水墙；

②下游1#导墙；

2）横向建筑物

①受损的2#泄洪闸检修工作门、1#冲砂闸弧形工作门。

（2）导流临时建筑物

1）纵向建筑物

①上游1#束水墙纵向土石围堰；

②下游纵向导流堤。

2）横向建筑物

①上游1#束水墙至右岸的横向围堰；

通过上述导流建筑物，形成第二阶段右岸高程1068m以上第一层清淤基坑。

本阶段施工重难点为：新增导流建筑物及基坑清淤。详见图2.2-1

图2.2-1 第二阶段新增土石围堰平面设计图

2.2.3 施工技术

（1）上游右岸横向围堰及1#束水墙纵向围堰

由于库区来水量及时段不确定，为防止上游来水漫过1#束水墙，危及3#～5#泄洪闸上游基坑作业人员及机具安全，在紧邻1#束水墙左侧填筑1#束水墙纵向围堰。

上游右岸横向围堰填筑强度及质量，在具体施工过中，注重如下几个方面：

1）在料源选取上，左岸渣场筛选取料；

2）在现场指挥管理上，增派渣场、坝面及填筑工作面协调指挥员，确保细骨料、块石料间隔连续填筑。

上游右岸横向围堰填筑采用自右向左单戗单向进占的方法。详见图2.2-1～2

图2.2-1 上游右岸横向围堰 图2.2-2 1#束水墙挡水围堰

（2）泄水槽施工

上游右岸横向围堰及1#束水墙纵向围堰形成后，因库区高水位运行，上游1#束水墙漏水、横向围堰及下游纵向导流堤渗水、施工泌水等原因，除增加永久抽排水措施外，沿纵向导流堤右侧坡脚增设泄水槽。

泄水槽开挖按照自下而上顺序，采用日立870挖掘机和日立490挖掘机等重型装备，自下游向上游进占，沿纵向导流堤右侧坡脚逐层深掏深挖形成上下游贯通的泄水槽。随泄水槽逐渐降层，基坑工作面内道路交通辅助埋设涵管通行。详见图2.2-3～6

图2.2-3上游右岸 图2.2-4 上游右岸 图2.2-5 下游右岸

基坑抽水 泄水槽施工 泄水槽施工

图2.2-6 下游右岸泄水槽接力翻挖施工

（3）2#～5#泄洪闸闸室清淤

结合2#～5#泄洪闸闸室内淤积深度约10m，闸室宽度12m，闸室立体上下交叉作业，损毁闸门支臂、门叶不稳固，淤积体承载力差等工况，采用3台挖掘机接力翻渣至护下游坦段，每层翻渣高度为3m，集渣后转运至渣场。详见图2.2-7～9

图2.2-7 3#泄洪闸 图2.2-8 4#泄洪闸 图2.2-9 5#泄洪闸

第一层接力翻挖施工 第一层接力翻挖施工 第一层接力翻挖施工

2.2.4 节点目标完成情况

（1）第二阶段上游右岸横向围堰填筑1天，较原工期提前4天。

（2）第二阶段第一层高程1068m以上清淤16天，较原工期提前7天。

2.3 第三阶段

2.3.1 基本情况

本阶段主要工程项目：1#冲砂闸、溢流堰、引渠闸、沉砾塘、喇叭口、引水隧洞无压、有压段清淤至建基面。工期约18天，清淤工程量约19.7万m³。

2.3.2 重难点分析

（1）导流已有建筑物

1）纵向建筑物

①上游1#束水墙；

②下游1#导墙。

（2）导流临时建筑物

1）纵向建筑物

①上游1#束水墙纵向土石围堰；

②下游纵向导流堤；

2）横向建筑物

①上游1#束水墙连接左岸的上游横向围堰。

通过上述导流建筑物，形成第三阶段左岸闸前后引、取水高程1068m以下第二层清淤基坑。

本阶段施工重难点为：新增导流建筑物，引、取水建筑物清淤，恢复电站临时发电运行功能。详见图2.3-1

图2.3-1 第三阶段新增土石围堰平面设计图

2.3.3 施工技术

（1）上游右岸横向围堰拆除及上游左岸横向围堰填筑

1）施工准备

由于第三阶段清淤施工特点，第二阶段施工过程中，提前做好如下施工准备：

①进水口钢架桥架设，并通过桥梁动静荷载试验验收，具备重车通行条件；详见图2.3-2。

图2.3-2 进水口钢架桥动静荷载验收

②完成上游右岸库区滩地接力翻渣，增大上游右岸过流断面，择时填筑左岸上游围堰堰梗、靠山体侧纵向围堰，束窄左岸过流断面，减小第三阶段上游左岸过水流量，左岸块石备料等，利于加快左岸围堰快速填筑；详见图2.3-3～5。

图2.3-3 右岸上游扩大过水断面 2.3-4左岸上游束窄过水断面

2.3-5左岸上游围堰填筑块石备料

（2）新增围堰拆除及填筑

上游右岸横向围堰拆除与上游左岸横向围堰填筑同步进行。即上游右岸横向围堰拆除自围堰中段向左、右岸同时拆除；上游左岸横向围堰填筑顺序：自左、右双向中断填筑。详见图2.3-6～10。

图2.3-6上游右岸 图2.3-7上游左岸 图2.3-8上游左岸

横向围堰拆除 横向围堰填筑 横向围堰填筑设备准备

图2.3-9上游左岸横向围堰填筑 图2.3-10上游左岸横向围堰加固

(3)沉砾塘清淤

最初，沉砾塘清淤通道利用引渠闸工作门自由启闭工况通行；随施工推进，发现该闸门损毁不具备自由启闭通行条件。

经分析取水口拦漂网、拦木栅闸、拦污栅等结构尺寸及高程关系，详见图2.3-11～12。

图2.3-11上游左岸取水口技术参数 图2.3-12上游左岸拦木栅闸技术参数

提出如下两种通道方案：

①1#冲砂闸→拦木栅闸→沉砾塘；

②取水口拦漂网→沉砾塘。

后选取方案②通道更为便捷快速。详见图2.3-13～14

图2.3-13上游左岸取水口拦漂网拆除 图2.3-14上游左岸取水口出渣通道形成

闸坝上游淤积体成分主要为淤沙，重型设备通行承载力不足，从渣场选料取料，换填取水口→沉砾塘→喇叭口→引水隧洞无压段淤沙路基。该条道路为沉砾塘以下结构物清淤的主要施工通道，当重型设备无法到达的区域采用2台挖掘机接力翻渣，挖运至渣场。详见图2.3-15～17。

图2.3-15 沉砾塘路基换填 图2.3-16 沉砾塘路基形成

图2.3-17 沉砾塘等结构部位清淤

2.3.4 节点目标完成情况

（1）第三阶段左岸上游横向围堰填筑1天完成，较原工期提前5天。

（2）第三阶段左岸引、取水建筑物清淤至建基面高程13天完成，较原工期提前5天。

2.4 第四阶段

2.4.1 基本情况

本阶段主要工程项目：2#～5#泄洪闸闸前后第二层清淤，彻底关大桥下游900m河道疏浚。

受春节放假（12天）及年后突发全国性疫情（42天）影响，实际工期由原120天缩短54天至66天。清淤工程量约53.5万m³。

2.4.2 重难点分析

（1）导流已有建筑物

1）纵向建筑物

①上游1#束水墙；

②下游1#导墙、3#导墙。

2）横向建筑物

①受损1#冲砂闸弧形工作门；

（2）新增导流建筑物：

1）纵向建筑物

①上游1#束水墙临时填筑纵向土石围堰；

②下游临时填筑纵向导流堤。

2）横向建筑物

①上游1#束水墙至上游库区右岸的横向临时土石围堰；

②下游1#导墙连接右岸的横向临时土石围堰；

③下游3#导墙连接左岸的横向临时土石围堰。

通过上述导流建筑物，形成第四阶段右岸2#～5#泄洪闸闸前后高程1068m以下第二层清淤基坑。

本阶段施工重难点主要为：新增导流建筑物、基坑清淤及配合金结施工。详见图2.4-1

图2.4-1第四阶段新增土石围堰平面设计图

2.4.3 施工技术

（1）上游右岸横向围堰防渗

该围堰跨度4个月，时间较久，围堰防渗施工尤为重要。后全国疫情影响人材机进场难，工期压缩严重，方案由高喷灌浆调整为台阶状黏土心墙防渗措施。同时，在3#泄洪闸上游铺盖段及2#泄洪闸护坦末端段设置集中排水点、泄水槽，为金结施工创造干地施工条件。

（2）配合金结施工工作

主要配合工作内容为闸室工作弧门切割、检修闸门启闭、4#泄洪闸工作门切割、弧型门工作安装。

主要施工方法：采取在2#～5#泄洪闸上、下游各配置2台挖掘机，按照5#→3#→2#→4#顺序依次专项配合施工，接力翻渣，逐层开挖至1065m底板高程，每层不超过3m，确保金结闸门切割作业人员安全。而后细部门槽清理，采用小型挖掘机、人工配合，辅以潜水泵排水。弧型门工作安装定位基础清理，采用挖掘机配合人工抽水的方式。

（3）围堰拆除

1）引渠闸下游横向围堰拆除

首先，在引渠闸排沙道砌筑3m×3m×14m的沙袋挡墙；而后，协调1#冲砂闸开度，拆除该围堰。

2）右岸下游横向围堰拆除

金结单位移交工作面后，协调1#冲砂闸开度，启动围堰拆除。堰体拆除采用分段开挖法，自左至右一次退挖完成。

3）2#泄洪闸上游横向围堰拆除

考虑到该部位围堰拆除高度约13m(高程为1078m～1065m)及人员设备拆除安全性，首先，协调1#冲砂闸开度，控制该围堰上游来水水位高程不高于1076m；其次，自上游右岸基坑内抽水至2#泄洪闸上游基坑冲水平压，平压水位高程控制在1076.5m；再次，采用接力翻渣法，自下而上退挖至高程1076m；而后，挖掘机坐落于平台高程1076涉水作业，接力翻挖至1073m；最后，在全停水期间，3次循环启闭2#泄洪闸工作闸门，采用水冲方式拆除剩余部分围堰堰体。

4）上游右岸横向围堰拆除

考虑到该围堰拆除高度约15m，高程为1080m～1065m及人员、设备拆除安全性,采用分层拆除，层高为3m。

第一次拆除高程1080m～1078m，在拆除围堰主体前降围堰高度降至1078m。

全停水期间围堰拆除，其程序为：关闭3#～5#泄洪闸工作门→本层破口，闸室基坑充水平压→本层开挖→打开3#泄洪闸工作门，降低基坑水位。堰体拆除采用反铲接力自左至右翻渣退挖。

2.3.4 节点目标完成情况

（1）上游左岸横向围堰1天拆除完成，较原拆除完成计划工期，提前4天转入第四阶段施工。

（2）上游右岸横向围堰2天填筑完成，较原工期提前3天完成。

（3）上游右岸横向围堰拆除完毕，河道疏浚工程完工，较原工期提前42天完成。

3 结语

电站灾后恢复及河道疏浚工程，克服灾后建筑物损毁情况未知、库区及河道淤积体性质复杂、闸首上游来水不明、机械设备涉水作业效率低、交叉配合施工相互制约及疫情影响工期压缩严重等诸多不利条件，因地制宜，采取“分层分区清淤、分阶段导流”的施工方法；因势利导，强化电站内外部沟通协调，合理调度闸门运行开度，较好完成工程任务目标。历经260多天的艰苦努力，全面安全完成河道疏浚工程和4套泄洪闸门机电安装工程工期目标，提前完成机组蓄水发电目标。详见图3.1-1～2

图3.1-1 电站拦河闸坝泥石流灾害航拍图

图3.1-2 电站拦河闸坝灾后恢复成果图

1.作者介绍：于志强，1980年09月，男，中国安能集团第三工程局有限公司重庆分公司（转隶前单位名称为：中国人民武装警察部队水电第三总队第八支队），401320，工程师，副总工程师，本科。

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