某抽水蓄能電站下水庫施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

王璟玉，蒲 寧

（中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州，311122）

1 工程概況

某抽水蓄能電站位于安徽省金寨縣張沖鄉(xiāng)境內(nèi)，裝機(jī)容量1 200 MW。電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房等建筑物組成，下水庫壩址位于燕子河左岸支流小河灣河口。下水庫主要建筑物由鋼筋混凝土面板堆石壩、溢洪道、下庫進(jìn)/出水口等組成。該抽水蓄能電站樞紐工程等別為一等大（1）型工程，上水庫大壩、輸水系統(tǒng)、地下廠房、開關(guān)站、進(jìn)廠交通洞、下水庫大壩及泄洪設(shè)施等永久性主要建筑物按1級(jí)設(shè)計(jì)，其他次要建筑物按3級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)導(dǎo)流工程建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì)。樞紐主體工程土石方明挖762萬m3，石方洞挖122萬m3，土石方回填530萬m3，混凝土及鋼筋混凝土56萬m3，鋼筋制安4.94萬t，固結(jié)灌漿45萬m，帷幕灌漿3萬m。工程施工總工期77個(gè)月。

2 水文地質(zhì)條件

金寨縣屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明、雨量充沛，降水量季節(jié)分布不均勻，雨季大部分發(fā)生在6～9月，洪水亦在這4個(gè)月內(nèi)發(fā)生。多年平均降水量1 383.4 mm，最大一日降水量272.9 mm（2005年9月3日）。

下水庫集水面積為7.96 km2，多年平均流量0.206 m3/s。小河灣溝總體流向NE向，溝谷狹長，平均坡降約113‰。壩址區(qū)溝谷呈“V”型，兩岸山體雄厚、地形對(duì)稱，兩岸地形坡度約20°～40°，河谷谷底寬約50 m。壩址區(qū)覆蓋層、全強(qiáng)風(fēng)化層厚度差異大，河底主要由漂卵石夾砂礫石組成，基巖為二長片麻巖和角閃巖。

3 施工導(dǎo)流方式

3.1 導(dǎo)流方式

根據(jù)壩址處地形條件，兩岸山體較陡，河谷谷底狹窄，結(jié)合大壩壩型及大壩填筑進(jìn)度（需經(jīng)歷兩個(gè)汛期）安排，下水庫不具備分期、分時(shí)段施工導(dǎo)流條件。故下水庫大壩施工導(dǎo)流采用全年圍堰一次斷流、隧洞泄流的方式，當(dāng)大壩體填筑高程超過堰頂高程，采用壩體臨時(shí)度汛擋水、隧洞泄流的方式。

圖1 下水庫施工導(dǎo)流平面布置圖Fig.1 Layout plan of the construction diversion

3.2 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

下水庫大壩為1級(jí)建筑物。根據(jù)DL/T 5397-2007《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物為4級(jí)，相應(yīng)的土石圍堰洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期10～20年，選定的大壩圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為全年重現(xiàn)期10年洪水，設(shè)計(jì)流量為145.0 m3/s。

根據(jù)施工進(jìn)度安排，下水庫大壩施工經(jīng)歷2個(gè)汛期，當(dāng)壩體填筑高程超過堰頂高程時(shí)，為壩體臨時(shí)斷面擋水度汛。根據(jù)DL/T 5397-2007《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，當(dāng)壩體填筑超過圍堰高程，攔蓄庫容＜0.1億m3時(shí)，壩體施工期臨時(shí)度汛洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)取重現(xiàn)期20～50年。下庫壩體填筑超過圍堰高程（高程198.89 m）時(shí)，攔蓄庫容約107萬m3，選定大壩度汛標(biāo)準(zhǔn)為全年重現(xiàn)期20年洪水，設(shè)計(jì)流量為185 m3/s。

4 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

4.1 導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)

左右兩岸地形基本對(duì)稱，均無影響隧洞布置的制約性地質(zhì)條件，由于永久泄放洞設(shè)置在右岸，為節(jié)省工程投資，將導(dǎo)流隧洞布置在右岸，與永久泄放洞相結(jié)合布置，工程施工前期作為導(dǎo)流隧洞，后期再改建為永久泄放洞。導(dǎo)流隧洞平面布置設(shè)3個(gè)轉(zhuǎn)彎段。由于大壩上游圍堰與大壩之間死庫內(nèi)設(shè)置為棄渣場，導(dǎo)流隧洞進(jìn)口移至壩址上游約680 m處，進(jìn)口高程190.00 m，出口位于大壩下游的燕子河上，出口高程160.90 m，隧洞洞身全長966.17 m，縱坡3.1%。

由于隧洞縱坡較陡，為避免隧洞泄流出現(xiàn)半有壓流及滿足隧洞開挖襯砌機(jī)械施工最小斷面、隧洞斷面最經(jīng)濟(jì)的要求，對(duì)隧洞進(jìn)口斷面進(jìn)行擴(kuò)大，即隧洞進(jìn)口采用較大斷面，洞身段采用較小斷面。設(shè)計(jì)小流量按進(jìn)口斷面控制無壓流計(jì)算過流能力，度汛大流量按洞身斷面控制有壓流計(jì)算過流能力，通過對(duì)不同洞徑尺寸隧洞的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定隧洞洞徑尺寸。進(jìn)口處洞徑4.5 m×6.2 m，長度為20 m；洞身段洞徑4.5 m×5.0 m（寬×高），均為城門洞型斷面，頂拱中心角120°。隧洞沿線圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，局部斷層處為Ⅳ類，由于導(dǎo)流隧洞后期將改建為永久泄放洞，為確保下水庫運(yùn)行安全，采用全洞段鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為0.6 m。

4.2 圍堰設(shè)計(jì)

土石圍堰具有地基適應(yīng)性強(qiáng)、能充分利用導(dǎo)流隧洞開挖料、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，故上下游圍堰均采用土石圍堰。

大壩上游圍堰采用粘土斜墻土石圍堰，設(shè)計(jì)擋水標(biāo)準(zhǔn)為全年重現(xiàn)期10年洪水，流量145.00 m3/s，相應(yīng)上游擋水水位為197.56 m，堰頂高程199.00 m，最大堰高12.0 m，圍堰堰頂寬度10.0 m，全長約57.0 m。上、下游側(cè)堰坡分別為1∶2.5和1∶1.5。利用導(dǎo)流隧洞的明挖石渣料作堰體，上游面設(shè)粘土斜墻防滲，粘土與石渣間設(shè)反濾層，堰基防滲采用開挖截水槽后回填粘土的形式。

下游圍堰位于小河灣出口與燕子河交匯處，設(shè)計(jì)擋水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期10年洪水，交匯處流量為2 390 m3/s，天然水位為154.65 m，堰頂高程155.50 m，最大堰高1.5 m。由于水頭較低，圍堰填筑量較小，為方便施工，下游圍堰采用粘土草包圍堰，堰頂寬3.0 m，長17.0 m，上、下游側(cè)堰坡采用1∶0.5。

5 導(dǎo)流建筑物施工方法

5.1 導(dǎo)流隧洞開挖及襯砌

導(dǎo)流隧洞基巖主要以角閃巖及二長片麻巖夾角閃斜長片麻巖為主。進(jìn)洞口處圍巖類別為Ⅳ類，洞身段進(jìn)、出口段Ⅲ～Ⅳ類為主，洞身中間段圍巖類別以Ⅱ～Ⅲ類為主，局部斷層為Ⅳ類，出口段圍巖類別為Ⅳ類。

導(dǎo)流隧洞開挖可由進(jìn)、出口兩個(gè)工作面同時(shí)全斷面掘進(jìn)，進(jìn)、出口明挖采用潛孔鉆和手風(fēng)鉆鉆孔爆破，推土機(jī)集渣，1.0 m3挖掘機(jī)或扒渣機(jī)配10 t自卸汽車出渣。洞身段采用全斷面開挖，人工簡易臺(tái)車配手風(fēng)鉆鉆孔，周邊光面爆破，小型扒渣機(jī)配拖拉機(jī)運(yùn)輸出渣。在開挖地質(zhì)條件較差的Ⅳ類圍巖地段時(shí)，采用噴錨支護(hù)、注漿小導(dǎo)管或超前錨桿支護(hù)，隨后進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌。

洞身混凝土襯砌采用鋼模臺(tái)車，3 m3混凝土攪拌車運(yùn)送混凝土至澆筑部位，轉(zhuǎn)混凝土泵送入倉，人工振搗澆筑。進(jìn)、出口部位由3 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸混凝土，卸入料罐后由汽車吊吊運(yùn)入倉，人工振搗澆筑。

5.2 圍堰填筑

上游圍堰為粘土斜墻土石圍堰，土石方填筑量約1.60萬m3，堰體的石渣填筑料采用導(dǎo)流隧洞的明挖和壩基開挖石渣，由10 t自卸汽車運(yùn)至工作面。粘土料由下庫庫內(nèi)土料場開采獲得，1.0 m3挖掘機(jī)挖裝，10 t自卸汽車運(yùn)至工作面填筑。

下游圍堰為粘土草包圍堰，土方填筑量約371 m3，填筑量較小，粘土料利用庫內(nèi)土料場表土，人工裝土堆填。

6 結(jié)語

施工導(dǎo)流是水利水電施工組織設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，是控制大壩施工進(jìn)度工期的關(guān)鍵線路，貫穿于大壩施工全過程。在該抽水蓄能電站招標(biāo)設(shè)計(jì)階段，緊密結(jié)合下水庫的流域氣象、水文及地質(zhì)條件，對(duì)下水庫大壩的施工導(dǎo)流方式、導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)方案、施工方案等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析。該抽水蓄能電站下水庫施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案，充分考慮了大壩施工進(jìn)度安排、建筑物永臨結(jié)合方案、庫內(nèi)棄渣場布置的影響及利用工程開挖料，為大壩施工創(chuàng)造了良好施工條件，對(duì)節(jié)約工程投資、減少工程棄渣、減少環(huán)保水保影響有重要意義?！?/p>

[1]DL/T 5397-2007,水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]DL/T 5208-2005,抽水蓄能電站設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].

[3]廖仕信.觀音巖水庫工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2014(6)：18-20.