潮州供水樞紐壩址位于韓江下游東、西溪口附近，它是以合理調配東、西、北溪水資源為主，結合航運、水環(huán)境保護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(chǎng)房、船閘、土壩等建筑物組成。攔河水閘為閘門(mén)控制的平底開(kāi)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(cháng)為25．5 m。
東溪右岸及西溪左岸各布置1座發(fā)電廠(chǎng)房，裝機容量分別為1．6萬(wàn)kW和2．4萬(wàn)kW，船閘布置在西溪右岸。
東、西溪攔河水閘的消能工原設計為混凝土消力池、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(cháng)為18 m，厚為800 mm，后接干砌石海漫長(cháng)為36 m，坡比為1：10。厚為600 mm(見(jiàn)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(xiàn)下降，破壞了原消能設計的水力學(xué)條件，消能達不到原設計的效果，使水流出池時(shí)流態(tài)紊亂，流速明顯增大，導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，面積合計約100 m。；3月27日，潮州供水樞紐通過(guò)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遠大于3月上旬出現的沖坑，沖坑面積發(fā)展到約2200 m。 其中主河床段18 m長(cháng)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(guò)了2006年的第2次洪水，洪水過(guò)后發(fā)現兩側的海漫邊緣也有損毀的痕跡。
1 攔河水閘消能工搶險
潮州供水樞紐西溪海漫出現了大面積的沖刷坑后，業(yè)主與設計單位為制定出消能工搶險方案進(jìn)行了仔細的研究和對比。
1．1 攔河水閘消能工搶險方案
潮州供水樞紐的具體搶險方案如下(見(jiàn)圖2)：
①將原一級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消力池和鋼筋混凝土海漫，將原有的一級消力池的尾坎加高1．0 m。鋼筋混凝土二級消力池形式為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，并設置一排消力墩。
②增設格賓石籠護墊海漫和雷諾護墊海漫。格賓石籠護墊抗沖流速可達到6 m／s，護墊為1：30的緩坡，長(cháng)40 m，厚50 cm，內裝填120～250 mm粒徑塊石。由于電站、船閘下游導流墻建基面高程為一1．3 m，因此海漫后接30 cm厚、60 m長(cháng)的雷諾護墊以防護下游河床免遭沖刷。
③在二級鋼筋混凝土消力池和格賓護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 攔河閘壩二級消力池及格賓護墊剖面
1．2 經(jīng)濟評價(jià)
為了制定出經(jīng)濟合理的搶險替代方案，設計擬定了4種方案，并進(jìn)行了經(jīng)濟比較(見(jiàn)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構，當遇到基底被掏空時(shí)，混凝土與漿砌石極易出現斷裂、沖毀等不利情況。干砌石海漫雖然成本相對較低，但其結構穩定性極差，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，導致海漫被破壞。格賓護墊海漫這種柔性護底材料不僅具有消能防護效果好，而且工程成本較低。
表1 水閘消能工搶險方案評價(jià)
注：以潮州2006年當地材料市場(chǎng)價(jià)作為參考
單位；高程／ha長(cháng)度／mm
2 格賓網(wǎng)石籠施工
2．1 格賓網(wǎng)石籠簡(jiǎn)介
格賓是由機編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構成的箱形結構，格賓的鋼絲是由厚鍍鋅低碳鋼絲制造而成的。為了提高格賓結構的強度，所有的鋼絲網(wǎng)面板邊端都采用直徑更大的鋼絲，對格賓的鋼絲可進(jìn)行厚鍍高爾凡處理來(lái)提高鋼絲的耐久性。當用于土壤或水呈酸性的污染
環(huán)境中時(shí)，還可對鋼絲采用覆塑等措施進(jìn)行保護。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構。格賓的規格及格賓網(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柔性結構，具有很好的適應變形能力，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(kāi)挖及反濾料鋪設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(kāi)挖及反濾料鋪設
為了防止水流對基礎沖刷程度加大，格賓石籠施工對基礎開(kāi)挖的平整度要求較高，在基礎開(kāi)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10 cm厚的粗砂，其質(zhì)地應堅硬，不應含有草根等有機雜質(zhì)，以免草根等腐爛造成基礎塌陷；②鋪設無(wú)紡土工布，土工布起到排水、反濾、隔離、加固和補強等作用，土工布應垂直水流方向從下游往上游鋪設，后鋪的土工布應搭接、覆蓋在下游土工布之上，并保證有20～30 cm的搭接長(cháng)度，鋪設時(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，鋪設松緊適度，保持連續性和完整性；③鋪設10 cm厚的粗砂反濾層；
④鋪設10 cm厚的級配碎石，碎石選用強度均勻、級配適當的未風(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的細石子填補。
砂、碎石墊層應攤鋪均勻，壓實(shí)前須灑水使砂碎石表面保持濕潤，并用小型壓路機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)運輸到工地，在現場(chǎng)進(jìn)行拼裝、組合。格賓網(wǎng)石籠的施工首先鋪設石籠底層的格賓網(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(cháng)條隔賓網(wǎng)與底層格賓網(wǎng)應垂直水流方向，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(lái)支撐，以保持隔網(wǎng)的垂直度。長(cháng)條形大格賓網(wǎng)內部的隔板網(wǎng)片安裝是按照1 m左右的間距，分別與兩側豎直隔板網(wǎng)連接并牢固。在連接時(shí)保持石籠隔板為豎直狀，以免對格賓網(wǎng)蓋面的耐久性造成影響(見(jiàn)圖5)。
圖5 格賓石籠施工示意
2.2.3 塊石填充
格賓石籠對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(guò)小會(huì )在水流沖刷時(shí)從網(wǎng)格中流失，若塊石過(guò)大則會(huì )造成格賓護墊的充填量不密實(shí)而難于滿(mǎn)足抗沖刷要求。
填充塊石施工時(shí)采用履帶式吊機吊運塊石，塊石吊運時(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(mǎn)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(cháng)短不限的成捆狀，寬度為2～3m。在施工現場(chǎng)將格賓網(wǎng)展開(kāi)直接試驗編號A的配合比能滿(mǎn)足抗壓強度、彈模和滲透 系數的設計要求。
表2 防滲墻塑性混凝土性能試驗結果編號
4 結語(yǔ)
塑性混凝土利用膨潤土(或粘土)取代普通混凝土中的部分水泥，降低了混凝土的強度、彈性模量，同時(shí)滲透性亦能滿(mǎn)足設計要求，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土用量和固定膨潤土用量變化水泥用量進(jìn)行試驗的方法，對塑性混凝土配合比設計是合適的。當水泥用量一定時(shí)，塑性混凝土的抗壓強度隨膨潤土摻量增加而降低，兩者呈線(xiàn)性關(guān)系；當膨潤土用量一定時(shí)，塑性混凝土的抗壓強度隨水泥用量增加而提高，兩者亦呈線(xiàn)性關(guān)系；彈性模量隨水泥用量的增加而提高；滲透系數則隨水泥用量的增加而變小。
塑性混凝土砂率大，當坍落度過(guò)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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