两河口水电站大坝砾石土心墙雨季施工措施

(1.中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，陕西 西安 710061; 2.中国电建昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051)

两河口水电站位于川西高原气候区，干、湿季分明，大坝填筑过程中砾石土心墙受降雨因素影响大。相比糯扎渡、长河坝等类似工程，两河口坝址区雨季持续时间长，造成心墙土料雨季含水率和压实度控制难度大，不仅对质量管控提出挑战，而且对施工组织及工期产生不利影响。

为满足大坝施工期200年一遇挡水防洪标准和确保工程按期发电，需采取合理有效的砾石土雨季施工措施，充分利用非降雨时间组织施工，确保施工节点目标顺利实现。

1 工程概述

两河口水电站位于四川省甘孜藏族自治州雅江县境内的雅砻江干流上，工程属大(1)型Ⅰ等工程，水库库容为107.67亿m3，电站装机容量3000MW(6×500MW)，多年平均年发电量110亿kWh。两河口水电站心墙堆石坝坝顶高程为2875m，坝顶长668m，心墙基础最低建基面高程为2582m，最大坝高295m；坝体基本剖面为中央砾石土直心墙型式，心墙两侧为反滤层，反滤层与堆石体坝壳之间设置过渡层，坝顶宽16m，上游坝坡坡度为1∶2，下游坝坡坡度为1∶1.9。

两河口水电站施工区地处高山峡谷，属川西高原气候区，每年5—10月份为雨季。施工区小区域突降暴雨时间短，瞬时降雨量大等特点明显，降雨无规律性。对汛期大坝心墙料的开采、生产及上坝填筑施工造成不利影响。

两河口水电站大坝是目前国内第二、世界第三高土石坝，相比以往类似工程，由于受到高原地区特有的土料冻融作用的影响，施工时间大为减少，因此开展雨季施工并研究合适的雨季施工措施成为必然选择。

2 历年降雨统计分析

2.1 数据统计

据雅江县气象站历年实测资料统计，多年平均降水量为746.1mm，雨季(5—10月)降水量为694.2mm，占全年的93.0%，历年最大一日降水量为70.6mm。多年平均年蒸发量为1919.3mm(20cm口径蒸发皿)。

据两河口专用气象站实测资料统计，多年平均降水量为721.7mm，雨季(5—10月)降水量为642.4mm，占全年的89.0%，最大一日降水量为45mm，最大1h降雨量16mm，最大3h降雨量29mm，最大6h降雨量40mm，最大12h降雨量43mm，最大24h降雨量53mm。

从以上历史统计数据可以看出，两河口专用气象站降雨统计数据与雅江县气象站降雨统计数据偏差不大。

2.2 影响分析

雨季降水导致土料含水量偏高，使得土料含水率大于允许最优含水率的上限，影响土料碾压密实度，对心墙防渗体质量影响大；严重时会因土料含水问题使得心墙无法填筑。由历年降雨数据统计分析可以看出，每年5—10月为施工区雨季，降雨量为642.4mm，占全年降雨量的89%，该时段施工需采取雨季措施进行。由于工程按期发电、度汛等节点目标的要求，有必要采取合理的心墙雨季施工措施，确保节点目标顺利实现。

3 雨季施工特点及难点分析

3.1 雨季施工特点

两河口水电站砾石土心墙雨季施工有以下特点：

ⓐ雨季持续时间长、降雨量大。两河口水电站位于川西高原气候区，干湿两季分明。坝址区雨季持续时间长，从每年5月一直延续到10月；降雨量大，整个雨季降雨量为642.4mm，占全年降雨量的89%。

ⓑ土料黏粒含量高。按照《水电工程施工组织设计规范》(DL/T5397—2007)规定：砾石土日降雨量小于5.0mm照常施工；5～10mm雨日停工。但现场发现，当连续降雨达2mm时，已经出现碾压机具挂泥无法施工的情况。

搜集汇总国内长河坝、糯扎渡砾石土检测资料与两河口对比见表1～表3。

表1 长河坝砾石土检测结果统计

表2 糯扎渡砾石土检测结果统计

表3 两河口砾石土检测结果统计

通过对比长河坝、糯扎渡、两河口三个工程心墙土料相关指标，土料黏粒(小于0.075mm颗粒)含量分别为35.3%、42.8%、44.7%、两河口最大；小于0.005mm颗粒含量分别为11.3%(土料场天然为10.8%)、10.9%(土料场天然为18.10%)、13.3%(亚中土料场天然为24.1%)，两河口砾石土最大。

3.2 雨季施工难点

两河口水电站砾石土小于0.075mm、小于0.005mm颗粒含量均较同类工程高，心墙土料填筑对降雨的敏感性较大，水分极易进入土料内部，且内部水分又不易蒸发，造成日累计降雨量小于5.0mm时，现场已无法正常填筑施工。

由于两河口心墙砾石土对降雨的敏感性超出当前规范及已有工程的经验，如何提高雨季施工效率，保证施工质量，需要在短时气象预报、质量管控、精细化施工组织等方面重点研究，制定合理的雨季施工措施。

4 雨季施工措施

2017年两河口大坝心墙迎来了第一个雨季，围绕“加强气象预判、保障资源投入、雨前快速反应、复工严格有序”的思路，不断探索、总结雨季施工经验，制定了详细的雨季施工措施，取得了较好的应用效果：

ⓐ气象预报。引入甘孜州气象雷达服务，此项技术以多普勒效应为基本原理，通过探测气象云图内部降雨粒子的尺度和密度分布，预测降雨强度、走势。对心墙区、掺拌场等小区域实现精确定位，提高临近气象预报的准确率，解决临近气象预报的难题，为现场快速反映及下达相关指令提供技术支持。

ⓑ气象信息采集分析。在土料场、左右坝肩、心墙、掺拌场等区域分别安装小型气象监测仪器，对以上相关部位的温度、湿度、降雨量和风速等气象要素进行监测。通过统计分析气象数据，预测降雨对备料、填筑等产生的影响，及时做好复工准备。

ⓒ备料场。雨季对砾石土料进行掺拌或掺拌料开采上坝时，选择在非降雨时段进行，掺拌完成后应立即进行覆盖保护，避免降雨影响。土料和砾石分层铺筑过程中如遇降雨，需对铺料料堆采用防雨布覆盖或表面压光处理，并形成一定坡度利于排水。对已完成补水，待上坝的接触黏土土料采用防雨布进行覆盖，以便在心墙填筑具备复工条件时能够快速供料。土料装车上坝前应进行含水率等指标的试验检测，避免不合格料上坝。后期将在掺拌场建砾石土料防雨棚，用来保护已掺拌好的砾石土料不受降雨的影响。

ⓓ土料运输。由于掺拌场距心墙较远，为减少运输途中雨水对土料含水率的影响，运输车辆采取覆盖防雨布的措施。

ⓔ填筑面施工。采取小仓面快速轮换施工。将心墙填筑面划分为摊铺区、碾压区、检测区、合格区等仓面，开展流水作业，既能提高施工效率，又能加快雨前防雨处理，提高雨后复工速度。

ⓕ填筑面雨前措施。根据气象预报，雨前将已平整但尚未碾压的松土采用震动平碾进行快速碾压形成“龟背状”，即将平碾碾后的填筑面稍向上游、下游倾斜，坡度取2%，以利于排水，完成后将心墙填筑面上的机械设备撤离至坝壳区。

ⓖ填筑面覆盖防护。接触黏土采用防雨布覆盖；经过现场实践，砾石土全仓面覆盖防雨布成本高、效果不理想，故后期对砾石土取消防雨布覆盖措施。

ⓗ盖板截雨。左右岸盖板混凝土灌浆施工前已构建截水槽，可汇集降雨时从盖板流入心墙的雨水，并及时引排。

ⓘ复工措施。雨后根据天气情况进行翻晒处理，必要时组织人工采用“盆舀桶装”的方式及时清理填筑区积水，局部受雨浸泡土料需进行换填；严格按照复工程序，当土料各项指标达到设计要求后，快速复工。

ⓙ管理措施。成立雨季施工专项研究小组和现场气象研判小组，对雨季施工影响因素及施工措施进行深入研究，监控人员每半小时发布气象云图，对降雨强度、云团走势进行预报，及时指导现场施工。

5 雨季施工效果

2017年3月底即出现降雨，且降雨量、降雨时长总体呈现增长趋势。在采取有效的雨季施工措施并不断改进后，降雨前防护和降雨后复工有序开展，降雨对心墙施工的影响得到有效控制，5—8月心墙填筑月实际上升高度均超过合同计划，合同填筑高度与雨季实际填筑高度对比如下图所示：

合同填筑高度与雨季实际填筑高度对比

根据检测成果，心墙土料雨后复工前检测结果与非降雨时段基本一致，雨季心墙料源质量、压实质量及施工过程参数控制均满足设计要求。

实践表明，通过采取上述各项雨季施工措施，降低了降雨对心墙填筑的影响，在确保填筑质量的同时，有效提高了心墙砾石土雨季的填筑强度。

6 结 语

针对雨季不确定因素多、土料对降雨敏感性强、施工组织复杂、可借鉴经验少等困难，两河口水电站采取的雨季施工措施取得了较好的效果。后期将进一步研究雨季施工影响因素及应对措施，试验并采用一种截水、防雨保护接触性黏土的措施，研究覆盖材料的机械化快速收放措施和雨后高含水表层土料铲除措施。强化技术创新及管理创新，打造优质工程、精品工程，为类似工程建设提供技术支撑和可借鉴的经验。