吉沙水電站首部樞紐施工導流設計

盧軍民，馬治國，吳朝月，薛寶臣

（中國水電顧問集團北京勘測設計研究院，北京 100024）

1 工程概況

吉沙水電站位于云南省迪慶州香格里拉縣 （中甸縣）小中甸鎮下游，金沙江支流碩多崗河上，為引水式電站，共安裝2臺60 MW立軸沖擊式水輪發電機組，總裝機容量120 MW。主要建筑物由混凝土閘壩、水道系統和地面廠房等組成。

碩多崗河徑流汛期主要由降雨補給，枯水期由冰雪、融水及深層地下水補給。該河流域呈狹長形，森林植被良好，水系呈羽狀分布，暴雨強度不大，屬于少暴雨雨區，汛期洪水過程一般為單峰形，歷時5～7 d。年最大洪峰流量多發生在7、8月份。

壩址河谷為侵蝕深切型溝谷，兩岸山體雄厚，呈北西向，西側壩址下游有一支溝——上吉沙溝，長約3 km；東側無河谷，岸線平直。河谷右岸主要為陡壁，坡度一般大于50°；左岸較緩，坡度約35°。河床高程為3114～3110 m，寬約20 m。壩址處地層傾向北東，走向與河谷一致，屬于縱谷。壩址區出露地層以石炭系中下統灰色結晶灰巖夾 （粉）砂質板巖和第四系松散堆積物為主。河床覆蓋層為沖積的砂礫石，不含泥，結構較松散，厚3～7 m，滲透系數為30～100 m/d，為強透水地層。

2 施工標準及導流方式

吉沙水電站工程為三等工程，主要永久建筑物等級為3級。根據DL/T 5397—2007《水電工程施工組織設計規范》的規定，確定首部樞紐工程 （攔河壩和引水隧洞進水口）的施工導流建筑物等級為5級。

首部樞紐施工導流是該工程施工導流的重點。壩址區河道狹窄，兩岸山勢陡峻，原始森林茂密，施工導流只能采用一次攔斷河流、導流隧洞泄流的方式。由于壩體規模不大，可研階段比較了全年基坑導流方案和枯水期基坑導流方案。枯水期基坑導流方案重點比較了11月1日～次年5月31日、11月1日～次年6月30日2個枯水時段。經綜合比較，11月1日～次年6月30日枯水時段導流不僅能滿足施工進度要求，且相應的導流工程量也適中。因此，首部樞紐工程施工導流采用枯水期基坑導流方案，枯水時段為11月1日～次年6月30日。即一次攔斷河流，枯水期采用圍堰擋水，左岸導流隧洞泄流，導流設計標準為枯水期 （11月1日～次年6月30日）10年一遇洪水，相應的洪峰流量為71.3 m3/s；汛期采用已建壩體擋水度汛，導流隧洞和沖沙底孔聯合泄流，汛期壩體擋水度汛標準為全年10年一遇洪水，相應的洪峰流量為197 m3/s。

3 導流程序

可研階段確定吉沙水電站工程施工總工期為39個月，首臺機組發電工期為36個月，即2004年1月進入準備期，2004年7月進入主體工程施工期，2005年11月上旬河床截流，2006年12月底首臺機組發電，2007年3月工程竣工。相應首部樞紐的施工導流程序為:2005年10月底前導流隧洞具備通水條件，2005年11月上旬河床截流，此后利用導流隧洞泄流，進行攔河壩工程施工，2006年汛前攔河壩澆至3125 m高程以上，同時完成引水隧洞進水口工程 （包括引水隧洞進口段）；2006年7月進入汛期后，利用導流隧洞和沖沙底孔聯合泄流，完成攔河壩剩余工程，2006年11月下旬導流隧洞下閘封堵，水庫開始蓄水。

招標階段業主要求2006年6月底首臺機組投產發電，并且由于導流隧洞工程進展較慢，河床截流調整到2005年1月上旬進行，2005年汛前攔河壩澆至3125 m高程以上，9月底澆至壩頂高程3137 m，2006年4月底前完成導流隧洞封堵，6月初沖沙底孔下閘，水庫開始蓄水。

實際施工情況為:導流隧洞于2004年10月27日開工，2005年1月15日貫通，2005年1月31日河床截流。此后利用導流隧洞泄流，進行攔河壩和引水隧洞進水口施工。由于種種原因，2005年汛前壩體和引水隧洞進水口未澆筑至3125 m高程。因此，汛期基坑過水，汛后恢復圍堰，導流洞泄流，繼續壩體及進水口施工。到2006年汛期壩體澆筑還未完成，并且下游右岸岸坡開挖支護處理尚未完成，因此在溢流表孔壩段預留缺口，利用缺口作為下游右岸岸坡開挖支護處理施工通道。2006年7月進入汛期后，溢流表孔壩段預留缺口與導流隧洞聯合泄流，其余壩段進行施工；2006年11月汛期結束后，恢復上下游圍堰，利用導流隧洞泄流，進行剩余攔河壩工程施工。2007年6月底完成導流隧洞封堵，2007年9月1日攔河壩壩體最后一倉混凝土收倉。

4 導流建筑物設計與施工

4.1 導流隧洞

壩址區河道順直，左岸為主要施工場地，交通方便，但由于左岸布置有引水隧洞進水口，為避免施工干擾，將導流隧洞布置在右岸。導流隧洞斷面形式為城門洞形，尺寸為4.0 m×4.5 m （寬×高），過流面積16.97 m2。洞身全長267.32 m，進水口底板高程3111.00 m，出水口底板高程3110.00 m，進水口10m段為平坡，其后為順坡，順坡坡度i=0.389%。導流隧洞洞身分為襯砌段和非襯砌段，襯砌段先噴錨支護，再襯混凝土，噴混凝土厚10～15 cm，襯砌混凝土厚40～60 cm；非襯砌段為降低洞壁糙率（隧洞計算糙率為0.03），噴10 cm厚混凝土，并設系統錨桿。導流隧洞鋼筋混凝土襯砌段頂部進行回填灌漿，孔、排距均為3 m，灌漿壓力0.15 MPa。導流隧洞在圍巖較差洞段進行固結灌漿，排距3 m，灌漿深度3 m，每排6孔，灌漿壓力0.3 MPa。導流隧洞洞身邊墻和頂拱根據實際開挖過程中地下水的出露情況，設隨機排水孔，間排距3 m×3 m，梅花形布置，排水孔孔徑50 mm，深入巖石3 m；排水孔孔口插入φ50 mmPVC管引水，PVC管入巖0.3 m。

為了后期導流隧洞封堵需要，在進水口設置進水塔，考慮下閘及啟閉機拆除的要求，塔頂啟閉機平臺高程可研階段確定為3134.0 m，塔身高23 m。在招標階段業主要求降低塔頂高程，經分析，由于發電目標調整為2006年6月，而壩體可在2005年完成，導流隧洞封堵可在2006年4月底前完成，導流隧洞封堵期擋水標準可采用枯水時段洪水標準，因此進水塔塔頂啟閉機平臺高程調整為3125.0 m，塔身高14 m，塔寬7.6 m，塔長7.85 m，相應要求導流隧洞封堵于2006年4月底前完成，并具備擋水條件。

實際施工時，導流隧洞于2004年10月27日開工，2005年1月15日貫通。導流隧洞接近貫通時，進水塔尚未施工，由于當時業主要求2005年1月31日河床截流，要求設計研究取消進水塔的可能性。為保證按要求截流，經仔細分析研究認為，取消進水塔是可行的，但由于進水口處河床較窄，導流隧洞封堵期洞口臨時圍堰布置條件較差，需要在導流隧洞過流前提前形成臨時圍堰布置條件。在施工過程中，根據現場開挖揭露的實際地質條件，設計對導流洞進出口及洞身的開挖支護方案進行了適當的調整，部分襯砌洞段采用鋼支撐噴鋼纖維混凝土。導流隧洞于2005年1月底通水，至2007年6月永久堵頭封堵，導流隧洞運行良好。

4.2 上、下游圍堰

攔河壩上、下游圍堰采用黏土斜墻土石圍堰，堰前設置黏土鋪蓋防滲，黏土斜墻及鋪蓋上鋪防護石渣。上游圍堰堰頂高程3119.0 m，最大堰高10 m，堰頂寬6.0 m，擋水面邊坡1∶2.0，背水面邊坡1∶1.5，堰頂軸線長約28 m，黏土鋪蓋長25 m；下游圍堰堰頂高程3114.0 m，最大堰高5.0 m，堰頂寬 5.0 m，擋水面邊坡 1∶2.0，背水面邊坡 1∶1.5，堰頂軸線長約21 m，黏土鋪蓋長12 m。上下游圍堰由承包商自行設計和施工，2005年1月～2月完成施工。

5 導流隧洞永久堵頭設計與施工

導流隧洞永久堵頭位于壩體防滲帷幕線上，壩體防滲帷幕延長后從其穿過。其建筑物等級為3級，設計標準與攔河壩相同。斷面形式為楔型，總長12 m，楔型段長6 m。在堵頭混凝土強度達到設計強度的70%后進行回填灌漿；在混凝土溫度冷卻至庫水位溫度后一次完成固結灌漿和接觸灌漿。堵頭混凝土內預埋冷卻水管和灌漿管道。設計時假定堵頭周邊的剪應力是均勻分布的，按柱狀封堵體抗滑穩定模式計算。施工時需在導流隧洞進、出口部位設置臨時圍堰擋水，進、出口部位河道較窄，圍堰布置難度較大，為減少圍堰布置難度，保證施工安全，堵頭施工避開汛期，要求在2007年4月底完成混凝土澆筑，6月底前完成固結灌漿和接觸灌漿，并具備擋水條件。

導流隧洞永久堵頭實際施工于2007年6月19日開始，6月20日～24日完成導流洞上下游圍堰的閉氣和洞內抽排水工作，6月25日開始混凝土澆筑，6月29日完成。在施工中應業主要求取消了冷卻水管的埋設，且由于汛前無法進行接觸灌漿，為保證汛期堵頭運行安全，長度由原來的12 m調整為15 m，要求接觸灌漿于汛后完成。

6 結語

吉沙水電站首部樞紐施工導流采用一次攔斷河流，枯水期圍堰擋水、導流隧洞泄流，汛期已建壩體擋水度汛、導流隧洞和沖沙底孔聯合泄流的導流方式。經實踐檢驗，導流隧洞運行安全，洞身結構經受住了考驗。