糯扎渡水電站工程建設技術要點評述

艾永平

（華能瀾滄江水電有限公司，云南 昆明 650214）

1 工程概況

糯扎渡水電站是我國水電能源基地——瀾滄江流域規模最大的水電工程，具有發電、防洪、供水、養殖、旅游等綜合利用功能。電站總裝機5 850 MW，多年平均年發電量239億kW·h，調節庫容和死庫容分別為 113億m3和104億m3，庫容系數0.21，具多年調節特性，是 “西電東送”、 “云電外送”的重要骨干工程。該電站勘測規劃始于1986年；2003年10月可研報告通過審查；2011年3月通過國家核準。2004年開始籌建；2006年1月導流隧洞工程開工；2007年11月實現大江截流；2011年11月初順利下閘，開始初期蓄水。計劃于2012年8月首臺機組投產發電。

2 工程建設技術要點

2.1 樞紐布置

電站樞紐區右岸構造蝕變軟弱巖帶巖體質量差、規模大、分布廣，左岸關鍵區域地形、地質條件優越，土料場品質較穩定，儲量豐富，開采運輸條件好。充分合理地利用樞紐區的地形、地質及環境條件，是該工程最關鍵的技術要點。通過多方案的技術經濟比較，選擇了摻礫土直心墻堆石壩、泄水及引水發電建筑物主要集中在左岸的樞紐布置方案。樞紐布置的優選是實現 “安全可靠、經濟合理、生態環保”建設目標的重要基礎。樞紐布置的另一技術要點是 “永臨結合”，主要包括上游圍堰與大壩、下游圍堰與量水堰、導流隧洞與泄洪隧洞、尾水隧洞及尾調室的結合。在滿足施工及運行期工程安全和功能要求的前提下，減少了工程量，降低了工程投資。

2.2 主要建筑物

糯扎渡水電站建筑物規模巨大。其中，土心墻堆石壩壩高261.5 m，地震設防烈度為9度；開敞式溢洪道前溢流堰寬120 m、長1 445 m，最大流速52 m/s，泄洪能力31 318 m3/s；2條泄洪洞泄洪能力分別為3 395 m3/s和3 257 m3/s，最大流速分別為37.5 m/s和42 m/s，可防御最大可能洪水 （PMF時）39 500 m3/s；地下廠房長418 m、寬29 m、高81.6 m；3個尾調室高92 m，直徑27.8～29.8 m；布置了3層共5條導流洞，最大洞身寬16 m，高21 m；上游圍堰的碾壓填筑高度達82 m。

該工程工程量大，施工強度高。土石方開挖約5 300萬m3，土石方填筑約3 400萬m3，混凝土約430萬m3。準備工程工期22個月，主體工程工期57個月。

2.2.1 擋水建筑物

糯扎渡水電站的擋水建筑物——土心墻堆石壩是最重要的建筑物，如何保障其安全可靠、經濟合理，是該工程建設的核心問題，其技術要點包括：

（1）人工摻礫提高土心墻的抗變形能力和強度；心墻底部設置鋼筋混凝土墊層；上、下游均設置滿足反濾準則的多道反濾層及過渡層；擴大基礎部位反濾層的布設范圍，設置變形適應能力較強的接觸粘土層，以保障土心墻的抗滲穩定性。

（2）基于壩料特性試驗和壩體結構分區研究，優化壩體結構，選擇了較陡的壩坡，在滿足壩坡穩定要求的前提下，減少了壩體填筑量。在上游壩殼區利用部分軟巖料，使各樞紐建筑物的開挖石料得以充分利用。

（3）采用了較高的壓實度標準。摻礫土料按全料2 690 kJ/m3功能壓實度95%控制，研制了φ600擊實筒，定期復核全料壓實度。現場采用小于20 mm細粒595 kJ/m3功能的3點快速擊實法控制細料壓實度大于98%，現場含水率按細料595 kJ/m3功能小型擊實最優含水率的－3%～1%控制，實現了高效準確的現場質量檢測控制，滿足了快速施工的要求。

（4）加強固結和帷幕灌漿，保障右岸壩基軟弱構造蝕變巖帶的抗滲穩定性。

（5）在地震反應強烈的壩體高高程部位布設錨筋—扁鋼網，增強堆石體的整體性，以提高抵御9度設防地震及超標地震的能力。

以上技術采用 “合理利用開挖料”和 “心墻強、壩殼軟、壩坡陡、加筋、薄層、重碾”的方法，增強了大壩 （壩體和壩基）的抗滲穩定性和抗震能力。壩坡雖然較陡了，但大壩整體的系統安全性得到了提高，且降低了工程造價，實現了安全與經濟的最佳統一。

2.2.2 泄水建筑物

糯扎渡水電站的泄水建筑物具備宣泄最大可能洪水 （PMF時）的能力。為圍繞解決抗沖蝕破壞問題，采用了優選體型、合理分塊、摻氣減蝕、底板錨固和排水、優選原材料和配合比、嚴控過流面平整度等技術措施。為方便運行檢修，泄槽段設2道中隔墻。預挖消力塘形成有效的消能水墊和體形，開挖料用于大壩填筑，并采用護岸不護底的襯護方式。

溢洪道泄槽底板分塊采用了大分塊方式，由于約束強、溫差大，產生了較多的裂縫。采取化灌處理后，可滿足安全泄洪的要求。但是，如何在大分塊方式下避免或減少裂縫，尚需進一步研究。

2.2.3 引水發電建筑物

為消減低溫水對下游生態環境的負面影響，通過試驗研究，解決了引水發電系統進水塔結構和水力的技術問題，實現分層取水。地下廠房開挖尺寸大，在計算分析和工程類比的基礎上，采用監測反饋的技術手段，優化調整了支護參數。

地下引水發電系統洞室多、規模大、錯綜復雜，選擇合理的施工方法、施工分序和施工工藝是保證施工安全、質量、進度、投資的關鍵技術。 “平面多工序、立體多層次”的施工方法，有效地解決了大型洞室的快速施工問題； “預探預測、預錨預灌、弱爆破早封閉、強支護勤反饋”是解決不良地質洞段安全施工的有效方法。

2.2.4 導流建筑物及下閘蓄水

為滿足施工期和下閘蓄水期的防洪與供水要求，糯扎渡水電站布置了3層共5條導流洞。其技術要點：①在較短的準備期內完成了用于截流的斷面大、洞身長的導流洞開挖與襯護，解決了大跨度漸變段的開挖支護難題；②在一個枯水期內完成碾壓填筑高度達82 m的上游圍堰的施工；③在一個枯水期內完成3層共5條導流洞的下閘和封堵。

如何降低導流和下閘蓄水期的工程建設風險也是關鍵的技術問題。風險包括事故發生的機率和事故導致的損失。下閘蓄水階段，工程建設已接近尾聲，工程投入已很大且投產在即，此時段的風險控制應特殊對待。采用了盡可能降低風險的原則，調整了下閘封堵方案，5條導流洞全部增設了臨時堵頭，大大地降低了該時段的建設風險，提高了按期投產的保證性。

2.3 大壩質量控制

大壩質量涉及社會和公眾安全，必須完全可控在控。糯扎渡水電站大壩的質量控制以 “體系健全、運行有效、質量優良”為目標。針對土心墻堆石壩的難點和要點，設計、科研和業主單位在可研階段即開始策劃、研發大壩質量監控技術，建立了先進、科學、實用的在線監控系統，即 “數字大壩”監控系統，對大壩填筑進行了 “全過程、全天候”的實時監測和反饋控制。監控內容主要包括壩料運輸、碾壓軌跡、行走速度、激振力、碾壓遍數以及壓實厚度等。

2.4 環境保護

糯扎渡水電站建立了動物拯救站、魚類增殖站和珍稀植物園，并建設了分層取水口，最大限度地減免了工程對環境的不利影響，有效地保護、修復、改善了環境。主要技術措施包括：

（1）委托專業的漁業科學研究單位對特有魚種進行人工增殖放流。采取 “網捕過壩”的方式，保證上、下游魚類種群間遺傳基因的交流。

（2）委托專業的林業科學研究單位對工程施工區和水庫淹沒區的部分植物采取遷地移栽、采集種子等方法進行保護。

（3）委托專業的野生動植物繁育保護機構對庫區及施工區動物收救、暫養及放生。結合庫底清理及蓄水計劃，協調水庫淹沒涉及區的相關政府部門和單位共同救護受傷的野生動物。

（4）采用 “分層取水”措施，減輕水庫水溫分層導致的下泄低溫水對魚類繁殖的不利影響。

（5）制定水、大氣及聲環境保護措施及廢棄物處理措施，制定珍稀魚類保護區建設和自然保護區的管理措施。

2.5 安全監測

在常規監測的基礎上，糯扎渡水電站加強了對大壩的變形和滲流監測，并及早建立了反饋分析系統。主要包括：

（1）采用弦式沉降儀監測上游堆石體位移。

（2）采用剪變形計監測心墻與反濾間的錯動。

（3）心墻沉降監測的沉降環采用不銹鋼，將磁性被動探測改為主動發射，以提高儀器的耐久性。

（4）下游堆石體沉降監測改進為4管式水管沉降儀，比常規水管式沉降儀增加1根進水管，以提高儀器的可靠性及觀測精度。

（5）在科研試驗的基礎上，探索性地實施了光纖光柵測溫測流技術。

（6）為全面實時地掌控大壩的工作性態，確保大壩安全穩定運行，研發了 “大壩安全評價和預警系統”，為全面、快速的反饋分析提供了技術保障。

3 初期蓄水階段監控重點

初期蓄水階段是工程接受全面檢驗的關鍵時期，需要高度關注壩體后期沉降、心墻拱效應、心墻裂縫、滲透變形、下游壩坡穩定以及上游堆石濕化等問題。

土石壩安全監測的重點項目之一是壩體變形，這也是目前工程界普遍關注的監測項目，并作為控制大壩的填筑壓實標準和評價大壩工作性態的主要指標之一，把沉降量與壩高的比值作為控制指標。作為迄今為止仍屬 “經驗性”壩型的土心墻壩，國內外的工程經驗和教訓表明，失事和損壞多起因于滲透穩定問題。因此，滲流 （包括滲壓、滲量和水質）監測應作為初期蓄水階段的監控重點，必須實時掌握其變化情況 （包括小的變化），并及時分析評價。另一監控要點是多因素相關性分析，需要綜合滲壓、變形、應力等監測成果，對填筑、水位、溫度、降雨等因素進行相關性分析，以細致分析大壩狀態的變化規律。同時，還要考慮工程固有的相對薄弱部位，強化巡視檢查工作，高度關注滲流及變形的變化情況。以上這些監控要點，對于掌控 “超經驗、超規范”的高土心墻堆石壩的運行安全是至關重要的，特別是在初期蓄水階段更應當給予高度關注。

4 小 結

（1）樞紐布置充分合理地利用樞紐區的地質、地形及環境條件，并采取了永臨結合的布置方式，為實現 “安全可靠、經濟合理、生態環保”的建設目標奠定了基礎。

（2）擋水建筑物采用了 “合理利用開挖料”和“心墻強、壩殼軟、壩坡陡、加筋、薄層、重碾”的方法，實現了安全與經濟的最佳統一。

（3）泄水建筑物的優選體型、合理分塊、摻氣減蝕、底板錨固和排水、預挖消力塘、優選原材料和配合比、嚴控過流面平整度等技術措施，提高了抗沖蝕破壞的能力。但是，大分塊方式下溫控防裂問題尚需進一步研究。

（4）采用分層取水技術、開挖支護的監測反饋技術，以及采取合理的施工方法、施工分序和施工工藝，保障了大規模復雜洞室群的安全快速施工。

（5）遵循盡可能降低風險的原則，安排下閘蓄水階段的下閘封堵工作，以保障下閘蓄水的安全，提高按期投產的可靠性。

（6）對大壩填筑進行了 “全過程、全天候”的實時監測和反饋控制，這是大壩質量的重要保障。

（7）建立動物拯救站、魚類增殖站和珍稀植物園，設置分層取水口，最大限度地減免對環境的不利影響，有效地保護、修復和改善了環境。

（8）在常規監測的基礎上，加強了對大壩變形和滲流的監測，改進了監測設備，并應用新的監測技術。

（9）初期蓄水階段，在關注壩體變形的同時，高度關注滲流變化情況，并綜合滲壓、變形、應力等監測成果，對填筑、水位、溫度、降雨等因素進行相關性分析。同時，還要強化巡視檢查工作，全面掌握、分析大壩狀態的變化規律。

［1］ 馬洪琪.大型水電工程建設技術［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［2］ 中國水電工程顧問集團.糯扎渡水電站樞紐工程蓄水安全鑒定報告［R］.北京：中國水電工程顧問集團，2011.