馬堵山水電站施工導(dǎo)流方案設(shè)計

宋書卿 曲艷聰

中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司 510610

摘要：馬堵山水電站位于云南南部地區(qū)河流，河流洪水具有暴漲暴落特點，給施工導(dǎo)流帶來了一定的難度。本文根據(jù)地質(zhì)地質(zhì)及大壩建筑物布置的特點，論述了導(dǎo)流建筑物的布置與設(shè)計、施工導(dǎo)流方案與標(biāo)準(zhǔn)的選擇、施工導(dǎo)流程序等。其施工導(dǎo)流設(shè)計對其他一些工程，特別是位于典型山區(qū)河流的工程具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：馬堵山水電站；導(dǎo)流；過水圍堰；截流；導(dǎo)流洞

1工程概況

馬堵山水電站位于我國云南境內(nèi)某國際河流下游段，壩址以上集水面積31356km2，占我國境內(nèi)集水面積的41.1%。樞紐主要任務(wù)以發(fā)電為主，水庫總庫容5.51億m3。主體建筑物由碾壓混凝土重力壩、左岸引水隧洞、左岸岸邊廠房等組成。河床高程140.5m，正常蓄水位217m，壩頂高程222.5m，最大壩高107.5m。電站總裝機容量288MW。

2 施工導(dǎo)流設(shè)計條件

（1）地形。壩段區(qū)屬低山剝蝕構(gòu)造地貌，山陡水急，河谷狹窄，為 “V”型峽谷。兩岸山體渾厚，地形坡角25°～45°，枯水期水面寬70～90m。

（2）地質(zhì)。壩址區(qū)以中厚～厚層的白云質(zhì)大理巖為主，巖層產(chǎn)狀相對穩(wěn)定，風(fēng)化卸荷淺。河床覆蓋層厚度15m～20m，主要為含泥砂礫卵石層。

（3）水文。壩區(qū)屬熱帶季風(fēng)雨林區(qū)，年平均氣溫在21℃以上，該區(qū)年平均降水量為1500mm～2000mm，徑流年內(nèi)分配極不均勻，每年6月～11月為汛期，徑流量占年徑流量的80%以上，12月～翌年5月為枯水期，徑流量不足年徑流量的20%。

3導(dǎo)流方式

經(jīng)過對河流水文特性、壩址地形地質(zhì)條件及水工樞紐布置特點等綜合分析后，河谷形狀系數(shù)為2.3，確定本工程導(dǎo)流方式為一次攔斷河床、隧洞導(dǎo)流方式。本導(dǎo)流方式根據(jù)圍堰是否過水又可分為全年圍堰方案及過水圍堰方案。

全年圍堰方案雖然可以縮短工期，但是由于需要采用兩條12×15的大斷面導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流，上游圍堰高度40m。導(dǎo)流工程投資大，作為國際河流圍堰失事后果嚴(yán)重，因此施工導(dǎo)流方案選擇過水圍堰方案。

4 導(dǎo)流建筑物等級及標(biāo)準(zhǔn)

馬堵山水電站工程為二等大（2）型工程，樞紐主要建筑物如擋水及泄水建筑物、引水系統(tǒng)及發(fā)電廠房均為2級建筑物，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。導(dǎo)流建筑物導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SDJ338-89）確定。

（1）枯期?？萜趪邔?dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選枯期10年一遇流量Q10%=1412m3/s（上游電站調(diào)蓄后）。

（2）一汛。一汛通過圍堰堰頂和導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄流度汛，采用全年10年一遇重現(xiàn)期洪水作為圍堰過水時的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)流量Q10%=4300m3/s。

（3）二汛。二汛采用大壩臨時擋水，導(dǎo)流隧洞、泄洪排沙底孔及溢流表孔（或缺口）聯(lián)合泄洪度汛，此時庫容大于1億m3，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選擇全年50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)流量Q2%=7700m3/s。

（4）封堵期。三枯導(dǎo)流隧洞下閘封堵，按規(guī)范要求，可采用封堵期5～20年一遇封堵期洪水標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用封堵期12月～翌年4月、10年一遇洪峰流量，相應(yīng)流量Q10%=807m3/s。

5 枯期導(dǎo)流時段比選

確定枯期導(dǎo)流方案后，針對不同導(dǎo)流時段進行了比選。主要結(jié)合進度及不同時段導(dǎo)流技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，比選了枯期6個月、枯期7個月、枯期8個月三個導(dǎo)流方案。綜合經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，選取7個月（11.15～翌年6.15）作為枯期時段。

6 導(dǎo)流及度汛程序

（1）第一年8月～第二年10月底，進行導(dǎo)流隧洞施工及兩岸壩肩開挖，原河床過流。

（2）一枯（第二年11月15日～第三年6月15日）導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流，上下游圍堰擋水。汛前壩體上升至130m高程。

（3）一汛（第三年6月15日～第三年11月15日）導(dǎo)流隧洞及圍堰過流聯(lián)合泄流度汛。一汛期間，基坑內(nèi)停止施工。

（4）二枯（第三年11月15日～第四年6月15日）繼續(xù)進行大壩及廠房施工，二汛前9#～11#壩段高程填筑至185m（作為二汛度汛缺口），其余壩段填筑至195m。

（5）二汛（第四年6月15日～第四年11月15日），大壩預(yù)留缺口、導(dǎo)流隧洞及沖沙孔聯(lián)合泄流度汛。為保障進度，利用汛中搶枯，晚間施工等措施，使缺口壩段與兩岸擋水壩段交錯上升。缺口壩段上升到溢流面高程200m后，溢流壩段閘墩隨兩岸壩段一起上升至215m。

（6）三枯（第四年11.15～第五年4月），大壩竣工，水庫蓄水，第五年1月初下導(dǎo)流隧洞進水口閘門，進行導(dǎo)流隧洞封堵，封堵期為第五年1月～同年4月。

7 主要導(dǎo)流建筑物設(shè)計

7.1 上、下游過水圍堰

上、下游圍堰相距約700m，上游圍堰最高擋水水位為164.0m，下游圍堰最高擋水位為148.1m，上下游圍堰水頭差15.9m。為降低上下游圍堰的高差、減小圍堰過水時的流速，在上游圍堰上設(shè)計自潰子堰，并且抬高下游圍堰高程來分擔(dān)總水位落差。經(jīng)水力學(xué)計算比選，上游圍堰主堰高程161.0m，子堰高度設(shè)置為3.6m，挑流平臺高程150.0m；下游圍堰高程153.0m。

上游圍堰堰頂長度135m，最大高度為25m，堰頂寬17m。背水面在150m高程留10米寬挑流平臺，平臺以上坡度為1：6，以混凝土護面楔形塊護坡；平臺以下坡度為1：2，以鋼筋籠塊石護坡。為滿足度汛過水、抗沖穩(wěn)定等要求，圍堰表面根據(jù)所處高程和受洪水沖刷程度不同采用多種防護型式，主要以混凝土頂蓋結(jié)合鋼筋籠護坡的型式防護，迎水面堰腳拋塊石護坡，背水面坡腳以下設(shè)20m長鋼筋石籠鋪蓋，以防堰腳沖刷。

下游圍堰軸線在廠房下游約50m處，堰頂高度153.0m，最大堰高13.0m，堰頂長度165m，堰頂寬10m。迎水面坡度1：3，采用混凝土護面楔形塊護坡，在144.0m高程設(shè)一護腳防沖平臺，以鋼筋石籠保護；背水面坡度1：2.5，以鋼筋石籠保護。

圖二 上游圍堰結(jié)構(gòu)圖

7.2 導(dǎo)流洞設(shè)計

在左岸布置一條導(dǎo)流隧洞。導(dǎo)流隧洞洞長為773.0m，底坡為1.94‰。進、出口圍巖厚度均大于0.6倍內(nèi)水壓力，洞身埋深大于2.5倍洞寬。導(dǎo)流隧洞為10m×14m（寬′高）城門洞型，過流面積130m2。考慮各運行工況內(nèi)外水壓力及圍巖條件，導(dǎo)流洞全斷面采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度100cm～200cm。

8 結(jié)語

（1）對于采用一次攔斷河床，隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方式，應(yīng)結(jié)合水文特性、水工建筑物布置特點，從工期、技術(shù)、經(jīng)濟上對全年圍堰與枯期圍堰導(dǎo)流方案進行綜合比較。

（2）對于采用枯水期圍堰擋水方案，應(yīng)結(jié)合施工工期、施工強度、導(dǎo)流建筑物規(guī)模對施工期擋水時段進行比選。

（3）位于洪水暴漲暴落、年內(nèi)分配極不均勻的峽谷型山區(qū)河流的中小型水電樞紐工程，為了減小導(dǎo)流建筑物規(guī)模，采用枯期圍堰擋水，汛期圍堰過水的導(dǎo)流方案具有一定的經(jīng)濟性。但是需要結(jié)合水力模型試驗，確定好上、下游過水圍堰的高度差，優(yōu)化上下游圍堰的水力條件，確保上、下游圍堰過水期間的安全穩(wěn)定。同時過水圍堰的防護及施工質(zhì)量也需要引起足夠的重視。

參考文獻：

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