某水電站擴(kuò)建工程尾水圍堰設(shè)計(jì)

趙光輝?簡祥

1 項(xiàng)目簡介

某水電站位于廣西壯族自治區(qū)大化縣境內(nèi)紅水河上，壩址上游166km接龍灘水電站，下游83km有大化水電站，壩址以上控制流域面積106580km2，占全流域面積81.4%，電站總裝機(jī)容量1810MW，其中包括一期工程裝機(jī)容量1210MW，擴(kuò)建工程裝機(jī)容量600MW。

2 圍堰設(shè)計(jì)

2.1 圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

某水電站一、二期總裝機(jī)容量1810MW，校核水位以下總庫容33.55億m3，根據(jù)國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》DL5180-2003的規(guī)定，本電站樞紐工程為一等工程，相應(yīng)臨時(shí)性建筑物級別為4級，臨時(shí)性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為：土石結(jié)構(gòu)為20～10年一遇；混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu)為10～5年一遇。由于本項(xiàng)目為地下廠房，一旦失事將危及地下廠房及一期工程的正常運(yùn)行，從圍堰的重要性考慮，圍堰的擋水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按規(guī)范規(guī)定的洪水重現(xiàn)期的最高年限考慮，所以選擇圍堰擋水的設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為20年一遇。

2.2 圍堰使用時(shí)段確定

由于全年5年一遇洪水流量為15100 m3/s，對應(yīng)下游水位為177.0m，水位較高，如果修建全年圍堰需在子圍堰的保護(hù)下施工，而子圍堰束窄河床較大，水位雍高較大，束窄后河床平均流速較大，子圍堰很難形成，并且尾水部位工程量并不大，兩個(gè)枯水期能施工完成，故尾水圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選用枯水期圍堰。尾水圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選用枯水時(shí)段12月1日至次年4月15日20年一遇洪水，相應(yīng)流量2220m3/s，并能滿足一期工程四臺(tái)機(jī)組最大引用流量（4×580=2320 m3/s）。

2.3尾水圍堰布置方案

由于某水電站擴(kuò)建工程5年一遇全年洪水流量較大，尾水圍堰僅考慮枯水期圍堰，且要滿足一期四臺(tái)機(jī)滿負(fù)荷發(fā)電的要求，擬定以下三個(gè)方案：

方案一：過水土石圍堰，圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為一期工程四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)時(shí)最大引用流量2320m3/s，約相當(dāng)于枯水期12月1日至次年4月15日20年一遇洪水流量2220m3/s，河床束窄度39%，水位雍高1.87m，河床束窄后平均流速為5.7m/s，考慮安全超高，圍堰頂高程為162.10m。

圍堰迎水面和背水面坡度均為1：1.5，迎水面采用鋼筋籠護(hù)坡，圍堰頂及背坡采用1m厚的混凝土面板護(hù)坡，圍堰防滲采用高壓旋噴灌漿防滲。

方案二：混凝土圍堰，圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為一期工程四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)時(shí)最大引用流量2320m3/s，約相當(dāng)于枯水期12月1日至次年4月15日20年一遇洪水流量2220m3/s，河床束窄度22%，水位雍高0.95m，河床束窄后平均流速為4.52m/s，考慮安全超高，圍堰頂高程為161.2m。

子圍堰采用土石圍堰，子圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)一期工程四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)時(shí)最大引用流量2320 m3/s，河床束窄度62%，水位雍高5.53m，河床束窄后平均流速為9.24m/s，考慮安全超高，子圍堰頂高程為165.30m。

方案三：混凝土圍堰，混凝土圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)和圍堰頂高程同方案二。

子圍堰采用土石圍堰，子圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)一期工程兩臺(tái)機(jī)組滿發(fā)時(shí)最大引用流量1160 m3/s，河床束窄度52%，水位雍高2.96m，河床束窄后平均流速為7.0m/s，考慮安全超高，子圍堰頂高程為160.60m。

三個(gè)方案圍堰特性見表1：

雖然過水土石圍堰水位雍高比混凝土圍堰稍大，損失電量稍多，但方案二和方案三子圍堰束窄河床后平均流速分別達(dá)7m/s和9.24m/s，為保證拋投塊石料的穩(wěn)定，7m/s流速需塊石當(dāng)量直徑為1.2m以上，子圍堰很難形成。

三個(gè)方案圍堰的主要工程量見表2：

方案二和方案三中工程量均較方案一大，且方案二和方案三增加子圍堰，施工難度增大，施工工期增長。

經(jīng)過對上述三個(gè)方案從施工難度、工程量、工期進(jìn)行綜合比較論證，推薦方案一過水土石圍堰作為尾水圍堰方案。

3 尾水部位施工進(jìn)度分析

尾水圍堰施工從2011年11月至2011年12月底施工完成，工期2個(gè)月。尾水道路改造可與尾水圍堰施工同步進(jìn)行，從2011年10月中旬至2012年3月底，工期為5.5個(gè)月。尾水出口段土石方開挖工期2.5個(gè)月，從2012年1月至2012年3月中旬。尾水出口段混凝土澆筑在2012年洪水來臨前完成底板混凝土的澆筑，2012年枯水期恢復(fù)混凝土的澆筑，2013年2月底完成混凝土的澆筑。尾水出口閘門、起閉機(jī)及預(yù)埋件安裝與混凝土澆筑平行作業(yè)，2013年4月中旬尾水閘門下閘。2013年4月底完成尾水圍堰的拆除。

由于尾水圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為滿足一期工程四臺(tái)機(jī)組最大引用流量（4×580=2320 m3/s），所以在2012年汛期如果一期溢流壩不泄洪，可以繼續(xù)尾水出口混凝土的澆筑。

通過以上分析，尾水出口段在2011年和2012年兩個(gè)枯水期內(nèi)施工完成，尾水閘門在2013年4月中旬下閘是可以達(dá)到的，故尾水圍堰選用枯水期12月1日至次年4月15日是合適的。

4 結(jié)語

擴(kuò)建項(xiàng)目是水利水電工程中一項(xiàng)重要的工作。目前很多項(xiàng)目分二期進(jìn)行施工，在二期項(xiàng)目中如何進(jìn)行導(dǎo)流和圍堰施工對整個(gè)項(xiàng)目具有至關(guān)重要的影響。本文根據(jù)擴(kuò)建項(xiàng)目的特點(diǎn)，通過對某水電站擴(kuò)建工程尾水圍堰的布置方案進(jìn)行比較，同時(shí)對尾水部位施工進(jìn)度進(jìn)行詳細(xì)分析，論證了尾水圍堰選用枯水期圍堰是合適的。