龍背灣水電站工程施工導流度汛方案變更優(yōu)化設計

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(中國水電建設集團十五工程局有限公司，西安 710065)

1 工程概況

龍背灣水電站工程位于湖北省竹山縣堵河支流官渡河上，為第一級電站、龍頭水庫，下距兩河匯合口45.6km，距竹山縣城90km。工程以發(fā)電為主，兼有航運、旅游開發(fā)等綜合效益。工程規(guī)模為大(2)型，工程等別為Ⅱ等。主要建筑物大壩為1級建筑物，其他永久建筑物如溢洪道、引水系統(tǒng)和電站廠房均為2級建筑物。水庫正常蓄水位520m，最大庫容8.3億m3，電站總裝機2×90MW，電站設計引用流量170.6m3/s。

大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂軸線長度465m，壩頂寬10m，壩頂高程524.30m，最大壩高158.3m，壩體總填筑量約700萬m3。

2 原導流方案及導流建筑物

攔河壩施工期導流采用河床一次斷流，上、下游土石圍堰擋枯水期洪水，汛期壩體臨時度汛斷面攔洪，左岸布置2條導流隧洞泄流的方案。

2條導流隧洞為8m×10m城門洞形，低、高錯層布置，均布置在左岸。低導流洞進口高程393.00m，出口高程389.00m，洞身長度606m，采用鋼筋混凝土全斷面襯砌；高導流洞進口高程406.00m，出口高程394.00m，洞身長度500m，同樣采用鋼筋混凝土全斷面襯砌。

上游圍堰位于壩軸線上游約480m處，采用不過水圍堰，堰頂高程412.00m，考慮上游圍堰作為壩前跨河交通道路，堰頂寬度取10m。圍堰防滲采取塑性混凝土截滲墻上接黏土心墻的防滲形式。截流戧堤頂寬8m，頂部高程406.00m，上、下游邊坡1∶2。

下游圍堰布置在壩軸線下游約910m處，采用不過水圍堰，堰頂高程398.00m，堰頂同樣作為下游跨河交通道路，寬度取10m，圍堰采用高壓旋噴墻進行防滲。

3 問題提出

基于對原導流度汛方案截流前后設計施工進度安排，結合現(xiàn)場施工條件，按原設計導流度汛方案實現(xiàn)一次斷流臨時度汛斷面難度較大，防洪度汛風險較大，因此考慮對原有的施工導流(度汛)方案進行變更設計。

3.1 原方案度汛前施工強度分析

3.1.1 圍堰高噴防滲墻施工

上、下游圍堰高噴灌漿總進尺6786m，包括高噴灌漿施工，以及高噴灌漿前的試驗、高噴灌漿后的質量檢查和驗收，施工時間僅21d，施工時間明顯偏緊，高噴完成時間將延后。

3.1.2 基坑開挖施工

該工程基坑395.00m高程以下最大開挖深度29m，開挖總量57.58萬m3，其中石方開挖11.63萬m3(含保護層開挖0.51萬m3)、砂卵石開挖45.95萬m3，按進度計劃要求在77d內完成，日平均開挖運輸強度達0.75萬m3，月平均開挖運輸強度22.5萬m3，其中石方開挖運輸強度4.53萬m3。

截流后趾板深基坑開挖作業(yè)倉面越來越小，排水工作量增大，施工機械開挖運輸難度增加，而且基坑內岸坡及河床趾板均有1.5m厚的保護層開挖，需采取手風鉆淺孔小藥量控制爆破，高強度開挖運輸施工難以在大壩趾板基坑內實現(xiàn)，延長開挖運輸工期的可能性較大。

3.1.3 大壩基礎密實處理

在對大壩基礎表層砂卵石清挖后，根據(jù)探坑試驗成果，確定大壩基礎密實處理方式，目前暫按碾壓考慮；若根據(jù)試驗結果需采取基礎強夯處理，則將大大增加基礎處理時間，影響大壩臨時斷面填筑有效施工時間，影響防洪度汛安全。

3.1.4 大壩度汛斷面填筑施工

原設計度汛斷面上、下游相鄰高差過大，按30m高差控制，下游臺階寬度50m，新確定的度汛斷面填筑方量在150萬m3以上，通過充分備料和增加設備投入，在右岸臨時交通隧洞及時完工、相應上壩運輸?shù)缆吠ㄐ袩o阻的條件下，該填筑強度是可以實現(xiàn)的。

3.1.5 擠壓邊墻施工

擠壓邊墻最低高程為366.80m，相應長度110m，最高高程為440.00m，相應長度307m。從開始施工到度汛斷面完成，擠壓邊墻高度73.2m，每層0.4m高，擠壓邊墻共183條。

根據(jù)原計劃安排，大壩臨時度汛斷面施工工期121d，河床趾板混凝土的澆筑與待強至少還需要2周時間，這也是制約擠壓邊墻施工的關鍵工序，另外還有跨春節(jié)施工和其他不利天氣影響，大壩度汛斷面擠壓邊墻有效施工時間不到100d，這就要求大壩連續(xù)4個月平均每天保證擠壓邊墻及下游填筑體上升2層，才能滿足防洪度汛需要。

顯而易見，僅從擠壓邊墻施工進度來看，大壩在4個月內完成度汛斷面的上升有較大難度。

3.2 現(xiàn)場施工條件

3.2.1 石料場

目前砂石料系統(tǒng)已完成招標，大壩主堆石和過渡料與砂石系統(tǒng)共用R3料場，實施過程中相互干擾及協(xié)調難度均很大，料場附近并不十分開闊，一定程度上也將影響壩料開采強度和備料工作。同時R3料場受移民征地影響，其剝離開采尚待時日。

3.2.2 運輸條件

R3石料場位于大壩上游原馬廠河電站后山，大壩各填筑料主要從下游運輸上壩，唯一聯(lián)系大壩上下游交通的是右岸臨時交通隧洞，運輸條件單一。R3料場經(jīng)交通隧洞距大壩3～4km。

3.2.3 左岸導流隧洞

目前正進行左岸高低導流隧洞的施工，高導流隧洞進出口的洞臉邊坡部分開挖，低導流隧洞正待進洞。龍背灣山體不僅單薄，從現(xiàn)場開挖揭示的地質條件來看，隧洞穿越地層巖石條件較差，成洞條件不好，山體開挖隧洞過多對山體影響較大，且高低導流隧洞相距較近，不論平行集中施工，還是搭接施工，兩洞施工均相互干擾，影響各自的施工進度。

4 施工導流(度汛)變更設計

根據(jù)該工程區(qū)的地形地質條件，結合其他建筑物的布置、土石方平衡及現(xiàn)場施工情況等因素，確定施工導流仍為一次攔斷河床圍堰擋水、隧洞導流的方式。

結合類似工程經(jīng)驗和該工程實際，提出以下兩種變更設計方案進行比較。

4.1 枯水圍堰方案(先期進行基礎防滲處理)

仍采用枯水期不過水圍堰擋水，高低2條導流隧洞導流，汛期臨時壩體擋水，2條導流隧洞泄洪度汛。導流度汛標準均不發(fā)生變化，只是為爭取截流后有更多的有效時間給大壩施工，先期將上、下游圍堰的基礎防滲處理安排在截流前的一個枯水時段內完成。

4.2 全年高圍堰方案

全年高圍堰填筑料主要是直接利用建筑物開挖料，高圍堰規(guī)模在滿足進度和安全的情況下可盡量大些，結合現(xiàn)場低導流隧洞已正在實施現(xiàn)狀，取消高導流隧洞，采用單一的低導流隧洞泄洪，以減小導流建筑物規(guī)模，節(jié)省工程投資。

通過調洪、抗滑、滲流計算及穩(wěn)定分析，確定全年高圍堰斷面結構設計如下：

4.2.1 上游圍堰設計

圍堰頂部高程445.00m，圍堰頂寬10m，防滲墻施工平臺403.50m高程以上，上游邊坡1∶2.5，下游邊坡1∶2.0，上游坡404.00m高程以上不設馬道，下游坡426.00m高程設一級馬道，寬5m，406.00m高程的下游為建筑物開挖料棄料平臺，可進行現(xiàn)場大壩生產性碾壓試驗，試驗后的平臺可作為施工布置區(qū)，該平臺同時對高圍堰下游堰腳有保護作用。

4.2.2 下游圍堰設計

該方案上、下游圍堰施工同在截流的枯水時段內進行，下游圍堰基礎及堰體部分均采用高壓旋噴防滲，避免分期互導施工的平臺附加量及對松樹嶺水庫水位的要求，簡化施工程序，節(jié)約工程投資。

a.圍堰防滲體設計。下游圍堰高壓旋噴墻有效厚度為0.6m，入巖深度不小于0.5m。防滲墻施工平臺高出設計水位不小于2.0m。

通過上游高圍堰攔蓄洪水后，全年P=5%標準洪水通過低導流隧洞后下泄流量為1538.5m3/s，考慮到還有支溝來水，下游圍堰處的設計洪水洪峰流量為1550m3/s，對應水位為394.90m，防滲體考慮一定的安全超高，取防滲體墻頂高程為396.00m。

b.圍堰體結構設計?？紤]下游圍堰作為截流后兩岸的聯(lián)系交通，取防滲平臺(即堰頂)高程為398.00m，頂寬10m，上、下游邊坡均為1∶2.0。

4.3 全年高圍堰與枯水圍堰方案比較

a.全年高圍堰填筑施工充分直接利用建筑物開挖料，避免了料源準備不足或運輸?shù)缆返闹萍s，圍堰填筑料的供應有充分保證，有利于高圍堰的按期完成，不確定因素少，防洪度汛安全有保障。

b.相對于枯期低圍堰，全年高圍堰避免了汛期由于低圍堰經(jīng)常過水帶來的大壩上游基坑清理工作，避免了大壩滲漏水對大壩下游部分填筑及下游廠房施工的影響，大壩施工一期面板、壩前鋪蓋、河床及部分岸坡趾板灌漿等項目施工也更加靈活，施工強度更加均衡。

c.利用建筑物開挖料進行全年高圍堰施工，節(jié)省了渣場水土保持的費用。

d.該工程施工場地狹窄，可對全年高圍堰與大壩河床趾板間、大壩下游與下游圍堰之間河段，經(jīng)適當平整后作為施工場地進行布置。

e.可大幅縮小導流建筑物規(guī)模，不考慮大壩下游應急備料，節(jié)省臨時建筑物工程投資和措施費用。

綜合分析全年高圍堰導流方案優(yōu)于枯水圍堰導流方案。

5 結 語

龍背灣水電站工程目前施工進展順利，大壩二期混凝土面板已于2014年6月底澆筑完成。通過3年多來的施工體會，該工程通過對導流度汛方案的變更優(yōu)化設計，取消了高導流隧洞，施工導流度汛采用全年高圍堰擋水，一汛(截流后的第一汛期)大壩回填未超過上游圍堰頂部高程，二汛前將壩體上升到壩體擋水度汛高程(460.00m)以上，該填筑方式不影響大壩施工工期，方便了大壩施工，施工強度更加均衡，進度和工程質量均有保障；由于取消了高導流洞，全年高圍堰擋水度汛，省去了大壩下游的應急備料，節(jié)省了工程投資；同時，施工過程中不確定因素相應減少，防洪度汛安全也得到了極大保障。