大華橋水電站工程設(shè)計優(yōu)化

黃海鋒，李 準，譚盛凜，陸冬生，王劍濤，張永輝

(中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司，北京 100024)

大華橋水電站位于云南省怒江州蘭坪縣兔峨鄉(xiāng)境內(nèi)的瀾滄江干流上，是瀾滄江上游河段規(guī)劃推薦開發(fā)方案的第6級電站。電站水庫總庫容2.93億m3，正常蓄水位以下庫容2.62億m3，安裝4臺單機容量為230 MW的立軸混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量920 MW。工程等別為二等大(2)型工程。電站樞紐主要建筑物由擋水建筑物、泄洪消能建筑物和引水發(fā)電建筑物等組成，引水系統(tǒng)平面上采用一管一機布置，尾水系統(tǒng)采用兩機一洞布置。

中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司從承擔大華橋水電站工程設(shè)計工作伊始，對工程的設(shè)計優(yōu)化工作高度重視，在工程前期研究階段結(jié)合工程實際開展了大量卓有成效的設(shè)計優(yōu)化工作。2012年編制完成了工程施工階段設(shè)計優(yōu)化策劃書，提出了設(shè)計優(yōu)化策劃和思路，在工程招標和施工圖設(shè)計階段，繼續(xù)結(jié)合工程實際開展設(shè)計優(yōu)化工作，取得了矚目的成績。

1 工程設(shè)計優(yōu)化原則

(1)確保工程安全。任何形式的設(shè)計優(yōu)化，都必須堅持確保工程安全，以滿足法律法規(guī)和相關(guān)規(guī)程規(guī)范強制性要求，不以降低工程安全度為前提。

(2)節(jié)能環(huán)保。設(shè)計優(yōu)化過程中，因地制宜，合理布置，節(jié)省工程占地和自然資源的消耗，并且能夠綠色環(huán)保。

(3)降低工程投資。設(shè)計優(yōu)化過程中，應(yīng)根據(jù)工程地形地質(zhì)條件，在確保工程安全的條件下，采用新設(shè)備、新工藝、新材料、新方法等科學合理地優(yōu)化設(shè)計，以降低工程投資。

(4)簡化施工，有利于加快進度。通過合理的設(shè)計，在不影響安全和美觀的前提下，簡化設(shè)計，統(tǒng)籌綜合考慮，減少施工難度，縮短施工工期。

(5)設(shè)計優(yōu)化項目以設(shè)計科研工作為基礎(chǔ)，經(jīng)充分論證，保證合理可行。

2 可研階段完成的主要設(shè)計優(yōu)化工作

2.1 廠址優(yōu)化

大華橋水電站預(yù)可階段開展了地面廠房、地下廠房的比選工作，地面廠房布置于壩址下游2.5 km的瀾滄江左岸，廠房后邊坡最大高度約為240 m。引水發(fā)電系統(tǒng)由電站進水口、引水隧洞、引水調(diào)壓井、壓力管道、地面廠房及其他附屬洞室等建筑物組成。引水系統(tǒng)采用“二機一洞”的布置方式，引水隧洞共兩條，平行布置，在每條引水隧洞末端各設(shè)置一座圓筒豎井式調(diào)壓井。每座調(diào)壓井后各接2條高壓管道，高壓管道在立面上呈斜井布置，垂直進廠。每個引水調(diào)壓井開挖直徑為37.3 m，開挖高度約為83.6 m。地下廠房布置于壩址下游左岸山體內(nèi)，利用壩址區(qū) “S”形彎曲河段，在左岸山體內(nèi)布置引水發(fā)電系統(tǒng)，引水發(fā)電系統(tǒng)由岸塔式進水口、引水壓力管道、地下廠房、尾水管洞、尾水調(diào)壓井、尾水隧洞及尾水出口等建筑物組成。地下廠房開挖跨度26 m，尾水調(diào)壓井采用矩形長廊阻抗式，開挖跨度24 m。預(yù)可研階段結(jié)合地形地質(zhì)、樞紐布置、運行條件、施工組織、施工進度及投資方面綜合比較，初選地面廠房作為代表性廠址。

可研階段，隨著地勘工作的不斷深入，特別是地下廠房及尾水調(diào)壓室等大型地下洞室地質(zhì)探洞所揭露的地質(zhì)情況的綜合分析判斷認為：地面廠房基礎(chǔ)條件雖然滿足設(shè)計要求，但后邊坡較高，巖體風化、破碎，傾倒卸荷明顯，高邊坡穩(wěn)定突出，支護工作量及處理的難度均較大，對環(huán)境的破壞較大，極易造成水土流失，對瀾滄江這種狹窄性“V”形河谷適應(yīng)性較差，抗地震風險能力較低。地下廠房布置在大壩左岸反“S”形彎山體內(nèi)，巖性為板巖和石英砂巖互層，板巖占60%，砂巖占40%，砂巖最大出露厚度20 m，板巖一般小于10 m。砂巖單軸飽和抗壓強度較高，一般達80～180 MPa，屬堅硬巖石；板巖單軸飽和抗壓強度較低，一般為20～60 MPa，屬于較軟～中等堅硬巖石，圍巖分類以Ⅲ類圍巖為主，在合理確定廠址位置以及廠房軸線的情況下，具備布置大型地下洞室的條件；同時，由于大華橋庫區(qū)存在大華、拉古兩大近壩滑坡體，兩大滑坡體為5 000萬m3級的巨型滑坡體，考慮極端情況，一旦在地震等作用下兩大滑坡體產(chǎn)生快速下滑，地下廠房對地震及其次生災(zāi)害的抵抗能力強，安全性高，且地下廠房方案投資略優(yōu)于地面廠房。綜合各方面的因素，可研階段最終確定大華橋采用左岸地下廠房布置方案。將引水發(fā)電系統(tǒng)布置于壩址下游左岸山體內(nèi)，利用“S”形河道下彎地形裁彎取直布置，采用首部開發(fā)方式，壓力管道采用“一管一機”布置，尾水系統(tǒng)采用“兩機一洞”的布置方式。

在廠房洞室開挖過程中，未暴露大的地質(zhì)問題，沒有出現(xiàn)塌方、掉塊等現(xiàn)象，且大華橋地下洞室的成洞質(zhì)量得到了國家質(zhì)量監(jiān)督總站高度評價。目前，大華橋機組已經(jīng)投產(chǎn)。從施工期和運行期圍巖的監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，地下洞室圍巖穩(wěn)定，電站運行情況良好。

2.2 泄洪建筑物體型優(yōu)化

大華橋水電站預(yù)可研階段泄洪消能排沙建筑物由表孔、左右泄洪沖沙底孔組成。根據(jù)工程任務(wù)要求、泄洪排沙要求、工程地形地質(zhì)條件及水力學計算成果，初擬采用5個溢流表孔、2個泄洪排沙底孔聯(lián)合泄洪排沙。

表孔采用開敞式溢流堰，5個表孔堰頂高程1 465.00 m，孔口尺寸為14 m×14 m(寬×高)。消能采用挑流消能方式。泄洪沖沙底孔的孔口及進口高程的設(shè)置，需滿足泄洪、排沙及宣泄常遇洪水、水庫沖沙減淤的要求。左右各設(shè)置1個泄洪沖沙底孔。進口底板高程1 426.00 m，孔口尺寸為5 m×8 m(寬×高)。消能布置采用異型鼻坎挑流消能布置形式。

在預(yù)可階段設(shè)計成果基礎(chǔ)上，經(jīng)工程類比分析并考慮泄洪底孔泄放洪水規(guī)模、消能難度等，可研階段泄洪底孔孔口尺寸定為6 m×8 m。

經(jīng)水文分析計算，大華橋水電站壩前50年淤積高程為1 396.45 m，原設(shè)計泄洪建筑物已滿足排沙要求。但考慮到大華橋水電站庫區(qū)內(nèi)滑坡體較多，且水庫蓄水后容易發(fā)生庫岸再造，可能導(dǎo)致壩前淤積加重。為保證電站及攔河壩的正常運行，設(shè)置一定數(shù)量的泄洪底孔是必要的。根據(jù)水庫運行、沖沙要求，設(shè)置6 m×8 m泄洪底孔和設(shè)置兩孔的布置方案進行比較。

方案一：表孔5孔14 m×14 m，泄洪底孔2孔6 m×8 m；溢流表孔布置在河床主河道位置。2泄洪底孔分別布置在表孔壩段兩側(cè)，采用長有壓式進水口，前端設(shè)事故閘門，長壓段出口處設(shè)工作弧門，其后出口連接明渠泄槽，下游挑流鼻坎采用異型導(dǎo)向鼻坎，使挑射水流落在主河道內(nèi)。

方案二：表孔5孔14 m×17.5 m，泄洪底孔1孔6 m×8 m；溢流表孔布置在河床主河道位置。為保證進水口門前清，1孔泄洪底孔布置在表孔壩段左側(cè)靠進水口側(cè)，采用長有壓式進水口，前端設(shè)事故閘門，長壓段出口設(shè)工作弧門，其后出口連接明渠泄槽，下游消能工采用異型導(dǎo)向鼻坎，使挑射水流落在主河道內(nèi)。

經(jīng)比較，雖然兩個底孔方案底孔泄洪水流對稱，有利于消能和減少下游河道沖刷；但是2底孔方案需增加開挖量、混凝土和鋼筋用量且泄洪霧化范圍增大，增加壩體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，不利于發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的優(yōu)勢。而布置1個底孔，可減少泄洪霧化影響范圍而減少防護范圍，有利于發(fā)揮碾壓混凝土快速施工優(yōu)勢，縮短工期。泄洪底孔出口異型鼻坎體形的設(shè)置，可調(diào)整水流出流方向和落點，保證泄洪底孔的消能效果和下游流態(tài)的穩(wěn)定，從而減少對下游河道的沖刷。

綜上所述，大華橋水電站泄洪建筑物最終采用5個溢流表孔、1個泄洪底孔聯(lián)合泄洪。

2.3 調(diào)壓室穩(wěn)定斷面面積優(yōu)化

大華橋水電站采用首部開發(fā)方式，經(jīng)過計算需布置尾水調(diào)壓室。調(diào)壓室穩(wěn)定斷面面積按規(guī)范采用托馬(Thoma)準則計算并乘以系數(shù)K(一般可采用1.0～1.1)決定。即

A=KAth=KLA1/2ga(H0-hw0-3hwm)

(1)

式中，Ath為托馬臨界穩(wěn)定斷面面積，m2；L為壓力尾水道的長度，m；A1為壓力尾水道斷面面積，m2；H0為發(fā)電最小靜水頭，m；α為自水庫至調(diào)壓室水頭損失系數(shù)，(包括局部水頭損失和沿程摩擦水頭損失)，s2/m；ν為壓力尾水道流速，m/s；hw0為壓力尾水道水頭損失，m；hwn為尾水管后延伸段水頭損失，m。

經(jīng)過計算，A=1 382 m2(K=1.05)。根據(jù)NB/T 35021—2014《水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》條文說明第5.1.1條論述，托馬公式是以孤立電站小波動的穩(wěn)定性確定斷面面積的。近年來，隨著電力系統(tǒng)容量的增大和電器裝置的完善，國內(nèi)外均有一些水電站，尤其是容量較小或不承擔調(diào)峰、調(diào)頻的水電站在設(shè)計中考慮系統(tǒng)或調(diào)速器的作用等而采用了小于托馬公式的調(diào)壓室斷面面積。然而，對于承擔調(diào)峰、調(diào)頻容量較大或事故備用的水電站，調(diào)壓室實際斷面積不宜小于托馬臨界穩(wěn)定斷面面積對于低水頭、大流量的水電站，調(diào)壓室實際斷面面積常大于式(1)計算的托馬臨界穩(wěn)定斷面面積較多，最終應(yīng)根據(jù)水力過渡過程計算確定。大華橋水電站額定水頭62.5 m，額定流量413.8 m3/s，屬于低水頭、大流量電站，但基本不承擔調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)?？裳须A段開展了水道系統(tǒng)整體水工模型試驗和過渡過程計算工作，對尾水調(diào)壓室的有效面積進行了優(yōu)化。經(jīng)過充分論證，取單個調(diào)壓室有效面積為1 266 m2，約為計算面積的85%。大波動和小波動穩(wěn)定性計算分析驗證表明，此面積是可行的，能夠滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電品質(zhì)的要求。優(yōu)化后，調(diào)壓室開挖跨度可減少1.5 m，減少開挖量約18 000 m3，不僅節(jié)省了工程投資，還縮短了施工工期。

2.4 料源優(yōu)化

大華橋水電站壩址附近河道為狹窄性“V”形河谷，沿岸沒有大面積的河漫灘分布，天然砂礫料料源缺乏，混凝土骨料全部采用人工骨料。

由于工程區(qū)巖性主要為板巖及板巖與石英砂巖互層狀出露。其中，板巖飽和抗壓強度較低且易開裂成碎片狀，難以作為混凝土骨料使用。石英砂巖強度較高，質(zhì)量滿足混凝土骨料要求，但嵌夾于板巖之間且層厚僅數(shù)米，施工開采比較困難。所以，地下工程開挖料不適宜作為混凝土骨料料源。

預(yù)可研階段開展了料源的必選工作，工程樞紐區(qū)30 km范圍內(nèi)可供比選的料源有：花坪河砂巖料場、干筆河砂巖料場、營盤玄武巖料場。花坪河砂巖料場距離壩址4 km左右，可采石料約100萬m3；但石料嵌夾于陡傾角的板巖之中，后期開采難度較大，預(yù)計棄料率可達38%。料石強度等指標可以滿足骨料要求，但石料具潛在堿活性。干筆河砂巖料場位于壩址下游6 km處的瀾滄江右岸，僅分布在干筆河的右側(cè)，料場有六庫至蘭坪三級公路與壩址相通，交通方便。該料場可采石料約126萬m3，但料石嵌夾于陡傾角的板巖之中，剝離量較大，隨著后期開采深度的增大，預(yù)計棄料率可達45%；料石強度等指標可以滿足骨料要求，石料具潛在堿活性。營盤料場位于壩址上游約34 km處的瀾滄江左岸山體中，料場有營盤至中排簡易碎石路通過，營盤至壩址為蘭坪通往六庫的三級柏油公路，交通條件較便利，該料場儲量約2 500萬m3，料石強度等指標基本滿足骨料要求。根據(jù)化學法及巖相法試驗成果，巖石不具堿活性。綜上所述，預(yù)可研階段推薦選用營盤人工骨料場，巖性為玄武巖。

大格拉灰?guī)r料場位于大華橋水電站上游約60 km處，是黃登水電站混凝土骨料料源。鑒于大華橋水電站和黃登水電站同期建設(shè)，且大格拉料源及黃登水電站砂石加工系統(tǒng)可同時滿足黃登、大華橋水電站用料需求，大華橋水電站混凝土料源有條件與黃登水電站的混凝土料源及砂石加工系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。

在可研階段，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，采用大格拉料源方案具有如下優(yōu)點：

(1)骨料為灰?guī)r，拌制的混凝土極限拉伸值、干縮等變形性能與玄武巖拌制的混凝土相比具有一定優(yōu)勢。加工過程中的石粉含量可調(diào)性較玄武巖好，更有利于攔河壩混凝土溫控。

(2)可減少施工占地，有利于環(huán)境保護。

(3)與營盤料源方案綜合比較，大華橋和黃登水電站綜合投資可減少3 616萬元。

綜合比較確定，采用大格拉料源方案具有混凝土性能較好，可減少施工占地，有利環(huán)境保護及節(jié)省投資。因此，可研階段推薦采用大格拉灰?guī)r作為大華橋主體工程混凝土骨料料源，通過黃登電站大格拉砂石加工系統(tǒng)加工，公路汽車運輸成品骨料至大華橋，不在工地設(shè)置專門料場及砂石加工系統(tǒng)。

3 招標詳圖階段完成的主要設(shè)計優(yōu)化工作

3.1 大壩建基面抬高優(yōu)化

2015年初，根據(jù)可研階段勘測成果，結(jié)合上游膠凝砂礫石(CSG)圍堰揭露的地質(zhì)情況，設(shè)計人員對大壩建基面抬高的可能性進行了分析，并提出了初步的抬高方案。方案一考慮將河床段壩基建基面從1 375.0 m整體抬高至1 378.0 m，長約84 m，寬約95 m。方案二考慮將河床段壩基局部抬高，其中上游側(cè)37 m維持原建基面高程1 375.0 m不變；下游側(cè)長約47 m，寬約95 m，建基面抬高至1 378.0 m。

2015年4月，壩基建基面根據(jù)優(yōu)化的預(yù)案(1 378.0 m)基本開挖到位，地質(zhì)專業(yè)人員及時開展了地質(zhì)測繪、地質(zhì)編錄，結(jié)合物探測試成果對壩基巖體進行工程地質(zhì)分類，并提出了不同巖體的力學參數(shù)指標建議值。設(shè)計人員根據(jù)建基面巖體力學指標，復(fù)核河床壩段的建基面巖體利用標準，對大壩穩(wěn)定、滲透、變形等進行了復(fù)核計算，對河床壩段建基面開挖方案進行設(shè)計調(diào)整，在滿足大壩安全的基礎(chǔ)上節(jié)省工程投資，最終推薦方案一。該方案共減少開挖量和混凝土澆筑量各約36 000 m3，節(jié)省投資約2 000萬元。

結(jié)合現(xiàn)場施工道路布置，通過優(yōu)化大壩水平建基面，方便了大壩、進水口、膠凝砂礫石圍堰開挖及后期混凝土澆筑，減少了壩基范圍內(nèi)開挖及混凝土工程量，設(shè)計優(yōu)化后的壩基消除或減少了壩體建基面前高后低現(xiàn)象，改善了壩體穩(wěn)定和應(yīng)力條件；并有較明顯的經(jīng)濟效益，有利于加快工程建設(shè)進度。根據(jù)大壩壩基開挖后揭示的地質(zhì)條件，調(diào)整了巖體力學參數(shù)，開展了各壩段抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力復(fù)核計算工作，確保大華橋大壩安全穩(wěn)定運行；同時，加快了工程施工進度，為Ⅰ枯末由基礎(chǔ)開挖向混凝土澆筑轉(zhuǎn)序提供了有力保障。

3.2 大壩度汛缺口優(yōu)化

大華橋水電站可研階段控制首臺機組發(fā)電工期的關(guān)鍵項目為地下廠房，攔河壩基坑及缺口過流并沒有延長首臺機組發(fā)電工期。根據(jù)工程實際施工進度，引水發(fā)電系統(tǒng)將可能較大壩工程提前具備發(fā)電條件；因此，研究如何加快攔河壩施工進度，對縮短攔河壩建設(shè)工期，使工程提前發(fā)揮效益具有重要意義。原施工導(dǎo)流方案預(yù)留缺口位置為表孔壩段，而表孔溢流面常態(tài)混凝土、門槽二期混凝土、閘門安裝等工序及工藝復(fù)雜，缺口壩頂施工為整個攔河壩施工的關(guān)鍵線路。為此，設(shè)計人員通過科研立項，聯(lián)合四川大學、武漢大學，于2012年至2017年進行了大華橋水電站大壩預(yù)留缺口布置方案優(yōu)化研究工作，分別開展了大壩預(yù)留缺口布置優(yōu)化方案水力學試驗研究和大壩預(yù)留缺口布置優(yōu)化方案溫控研究，在此基礎(chǔ)上對缺口具體布置方案進行優(yōu)化研究，并提出優(yōu)化后的設(shè)計方案。推薦大壩預(yù)留缺口布置方案為：Ⅱ汛大壩預(yù)留缺口布置在④號至⑦號壩段，寬70 m，高程為1 405.0 m。Ⅲ汛大壩預(yù)留缺口布置在④號至⑧號壩段，寬67.5 m，高程為1 449.5 m。該方案水力學條件較好，大壩總體施工組織、進度方面安排合理，Ⅳ枯工程量小，生產(chǎn)相對均衡，按期發(fā)電的保證率高。推薦的優(yōu)化方案在保證工程安全、施工強度合理的前提下，加快了壩體施工進度，為電站提前發(fā)電、增加收入創(chuàng)造了條件，電站提前至2017年12月底具備下閘蓄水條件，為導(dǎo)流隧洞封堵預(yù)留出更長時間，增加了2018年工程度汛的安全度。首臺機組發(fā)電工期提前至2018年5月，與可研成果比較，首臺機組發(fā)電時間提前7個月，可增加發(fā)電量約13.95億kW·h。

推薦的缺口布置方案已在大華橋電站大壩施工過程應(yīng)用，并經(jīng)歷了Ⅱ汛、Ⅲ汛缺口過流的考驗。

3.3 上游圍堰堰型優(yōu)化

可研階段上游過水圍堰推薦采用碾壓混凝土(RCC)過水圍堰，圍堰頂高程1 426.0 m，圍堰建基面高程為1 377.0 m，最大堰高49.0 m，堰頂寬7.0 m，圍堰上游面垂直，下游面堰頂至1 390.0 m高程坡比1∶0.7，在1 390.0 m高程設(shè)置寬12 m挑流平臺，1 390.0 m高程至基礎(chǔ)建基面垂直坡布置。圍堰碾壓混凝土工程量約7.35萬m3。主體工程及上游圍堰碾壓混凝土骨料均采用上游梯級黃登水電站大格拉石料場灰?guī)r骨料作為料源，公路里程約60 km。

由于混凝土骨料運距較遠，上游碾壓混凝土圍堰投資達6 000萬元以上。根據(jù)近年膠凝砂礫石技術(shù)的發(fā)展及大華橋水電站基坑天然砂礫料的儲量、級配及開采條件，施工圖階段，設(shè)計以科技攻關(guān)及試驗研究做支撐，開展了大華橋水電站膠凝砂礫石圍堰堰型研究工作，發(fā)明了新型的大流量高水頭防沖刷、防滲過水的圍堰結(jié)構(gòu)，為世界最高與堰上水頭最大的膠凝砂礫石圍堰。

上游CSG過水圍堰頂高程1 426.0 m，圍堰頂寬為7.0 m，堰頂長約125.0 m。圍堰基礎(chǔ)建在基巖上，堰體最大高度57.0 m。圍堰上游迎水面邊坡1∶0.5，下游背水面邊坡1∶0.6，在1 390.2 m高程設(shè)置一平臺，1 390.2 m高程至基礎(chǔ)建基面垂直坡布置。圍堰堰頂澆筑1.0 m厚C20常態(tài)混凝土，上游迎水面與堰基設(shè)變態(tài)CSG作為防滲層，迎水面變態(tài)CSG厚度為1～2 m，堰基變態(tài)CSG厚度為0.6 m，圍堰下游背水面根據(jù)施工需要設(shè)1 m厚變態(tài)CSG。

CSG圍堰自2014年11月開始備料，2015年3月開始澆筑，于2015年6月初施工完畢，共澆筑CSG工程量約12萬m3。2015年8月CSG圍堰實現(xiàn)第一次過流，最大過堰流量2 390 m3/s，2016年8月實現(xiàn)第二次汛期過流，最大過堰流量3 670 m3/s，2015年、2016年及2017年汛期CSG圍堰經(jīng)歷了多次洪水的考驗，圍堰運行狀態(tài)良好。

與可研階段(RCC)圍堰相比，CSG圍堰就地取材，施工簡便，施工速度較快，技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。實施后驗證，在保證工程安全的前提下，CSG圍堰較RCC圍堰節(jié)省工程直接投資約2 480萬元。

3.4 進水口布置形式優(yōu)化

大華橋水電站進水口處的邊坡陡峻，自然坡度60°～70°，出露基巖為石英砂巖與板巖互層，基本無強風化層分部，弱風化層水平厚度20～30 m，巖體風化和卸荷不明顯?？裳屑罢袠穗A段選擇岸塔式進水口，前緣基本沿河道水流方向布置，基礎(chǔ)面全開挖而成。4個進水口呈“一”字形并排布置，單管單機引水，每個進水口順水流方向長26.5 m，寬29 m，均由攔污柵框架與閘室兩大部分組成，依次布置攔污柵、檢修閘門和事故閘門。進水口底坎高程為1 449.0 m，建基礎(chǔ)面高程1 446.0 m，塔頂高程同壩頂高程為1 481.0 m。進水口后邊坡開挖坡比為1∶0.3，最大臨時邊坡高度約130 m，最大永久邊坡高度約90 m。

在施工圖階段，考慮到在如此陡峭的地形情況下，開挖如此高的邊坡，不僅開挖量和支護量較大，而且施工難度和風險也較大。為此，計算和分析論證后將進水口位置適當前移，將1號、2號進水口基礎(chǔ)開挖面高程由1 446.0 m調(diào)整至1 430.0 m，將3號、4號進水口基礎(chǔ)開挖面高程由1 446.0 m調(diào)整至1 437.0 m，進水口底板高程1 449.0以下采用混凝土基礎(chǔ)+懸挑牛腿結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)保持不變，可有效降低進水口后緣開挖坡度的高度約30 m，降低了施工難度。

3.5 左岸壩肩及進水口開挖坡比優(yōu)化

左岸壩肩巖石為砂巖、板巖互層結(jié)構(gòu)，板巖屬較軟巖石，抗風化性較弱。可研階段左岸壩肩設(shè)計最高開挖高程約1 608.0 m，施工期臨時邊坡高度約230 m。

進水口邊坡巖性組合為板巖與石英砂巖互層狀出露，以層狀結(jié)構(gòu)為主。施工圖階段臨時邊3坡約100 m，塔頂高程以上永久邊坡高度約65 m。

在邊坡準備開挖時，由于左岸天然邊坡陡峻，施工道路布置困難，施工難度巨大，出于方便施工、減少施工難度、加快施工進度的考慮，根據(jù)“高清坡、低開口、陡開挖、強支護”的開挖支護原則，經(jīng)設(shè)計計算和分析論證后，將進水口及左壩肩1 480.56 m高程以上邊坡由1∶0.3開挖邊坡調(diào)整為直立開挖，并結(jié)合開挖后揭示的地質(zhì)情況也加強了相應(yīng)的支護。

為確保施工期壩頂?shù)缆窌惩?，方便施工設(shè)備及材料運輸，將進水口1 465.00～1 480.56 m高程邊坡也調(diào)整為直立邊坡，保證施工期壩頂?shù)缆? m的寬度。

優(yōu)化后，進水口1 480.56 m以上永久邊坡最大高度由65 m減少為30 m，左壩肩1 480.56 m以上永久邊坡最大高度120 m減少為不足20 m，減少了開挖及支護工程量；大大降低了施工難度，縮短了左岸壩肩及進水口邊坡開挖支護的施工工期，為大壩的提前澆筑以及電站的提前發(fā)電奠定了良好的基礎(chǔ)；左岸壩頂公路的拓寬方便了壩肩及進水口開挖支護的施工，加快了施工進度，減少了工程投資。

經(jīng)過開挖過程及運行期邊坡監(jiān)測資料數(shù)據(jù)顯示，邊坡變形收斂，邊坡穩(wěn)定。

3.6 地面副廠房布置優(yōu)化

地面副廠房位于地面開關(guān)站左側(cè)，兩建筑物之間設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，寬度為18 cm。原地面副廠房平面尺寸為23.6 m×21.0 m，共分7層布置，結(jié)構(gòu)高度同地面開關(guān)站為30.0 m，開關(guān)樓與地面副廠房屋頂設(shè)置4回出線構(gòu)架。施工中，根據(jù)華能瀾滄江水電股份有限公司整體安排，明確大華橋水電站暫按一回出線考慮，另外三回暫不考慮建設(shè)，為加快工期，節(jié)約工程投資，同時充分利用前方營地閑置建筑物，對地面副廠房布置及結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，具體如下：

(1)取消地面副廠房首層以上各樓層，結(jié)構(gòu)高度由30 m調(diào)整為5.1 m；

(2)原地面副廠房二層的通信設(shè)備室和通信電源室合并，與通信蓄電池室均移至前方營地值守樓；

(3)原地面副廠房四層的二次盤室移至地面開關(guān)樓二層盤室移至地面開關(guān)樓二層；

(4)原地面副廠房二層蓄電池室移至前方營地值守樓；

(5)消防水箱挪至地面開關(guān)樓樓梯頂板上；

(6)為滿足建筑消防要求，原地面副廠房5.1 m標高以上設(shè)室外鋼樓梯至開關(guān)樓14.20 m標高和30.0 m標高，總高度24.9 m。

上述優(yōu)化滿足機電設(shè)備布置要求，加快了施工進度，確保了電站提前發(fā)電目標的按期實現(xiàn)，同時直接節(jié)約工程投資220萬元。

4 結(jié) 語

大華橋水電站自可研、招標詳圖階段開始，每個設(shè)計階段均非常注重設(shè)計優(yōu)化工作，結(jié)合地勘工作的不斷深入，對樞紐區(qū)地質(zhì)認識的不斷提高，在確保工程安全的前提下，深入細致地開展設(shè)計優(yōu)化工作。除了以上介紹的設(shè)計優(yōu)化之外，在大華橋水電站施工總布置、施工道路布置、地下洞室開挖支護、廠房排水、大壩混凝土分區(qū)、大壩灌漿等方面還開展了大量的設(shè)計優(yōu)化工作，充分體現(xiàn)了動態(tài)設(shè)計的理念。這些設(shè)計優(yōu)化工作雖然增加了不少設(shè)計工作量，但有效降低了施工難度，加快了施工進度，節(jié)省了工程投資，也為電站提前發(fā)電奠定了良好的基礎(chǔ)。由于開展設(shè)計優(yōu)化工作，實際上是一種創(chuàng)新，改變了某些設(shè)計人員傳統(tǒng)的設(shè)計思路和習慣，有利于開拓設(shè)計視野，創(chuàng)新設(shè)計思路，提高設(shè)計水平。