托口工程三期導流方案的研究與確定

張 群

（湖南五凌電力有限公司 長沙市 410002）

1 工程簡介

托口水電站樞紐建筑物由東游祠主壩（包括溢流壩、左岸碾壓混凝土重力壩、右岸粘土心墻堆石壩及左岸生態放水設施）、王麻溪副壩（包括匯融溪至王麻溪引水明渠、混凝土重力壩、發電廠房及尾水系統、通航建筑物等），及河灣地塊防滲工程等三大部分組成。工程以發電為主，兼有防洪、航運等綜合效益，水庫正常蓄水位250.00 m，死水位235.00 m，正常蓄水時庫容12.49億m3，電站總裝機容量為830 MW，多年平均發電量21.31億kW·h。

托口電站采用廠、壩分離布置，主壩區和廠房副壩區采用不同的導流方案。

東游祠主壩區采用分期導流方式：一期施工右岸粘土心墻堆石壩和右岸導流明渠，由左岸束窄河床泄流；在一期土石圍堰的保護下進行二期和三期共用、且結合9#壩段的縱向混凝土圍堰的施工。二期施工左岸6孔溢流壩及混凝土非溢流壩，枯水期由右岸明渠導流，汛期由右岸導流明渠和左岸溢流壩段內預留的4個8.00 m×12.50 m（寬×高)導流底孔及其上部缺口共同泄洪度汛。三期施工右岸3孔溢流壩，枯水期由左岸溢流壩內預留的4個導流底孔泄流，汛期由導流底孔和溢流表孔共同泄洪度汛。詳見圖1。

圖1 導流方案布置

2 三期導流初步方案

2012年4月底以前，由三期土石圍堰擋水，其設計擋水標準為11月1日～次年4月30日時段20年一遇洪水，洪峰流量為4 980 m3/s，相應上下游水位分別為210.14 m和201.04 m，上、下游圍堰堰頂高程分別為211.10 m和202.00 m；混凝土壩設計度汛洪水標準為全年50年一遇洪水，右岸粘土心墻堆石壩設計度汛洪水標準為全年100年一遇洪水。

3 存在的問題及解決的思路

3.1 存在的問題

移民進度滯后，上游圍堰擋水堰頂高程不能定為211.10 m。主壩上游約3.5 km有托口老鎮，4 km范圍內移民人口達1.8萬人，主要生活在高程（206.00～212.00 m） 的托口盆地上，目前正在新集鎮建房，尚未大規模搬遷。導流方案的確定必須以不淹移民為前提。

上游圍堰擋水堰頂高程211.10 m與已建縱向圍堰高程不匹配。縱向混凝土圍堰為一、二、三期基坑共用的，在一期工程施工中已完成，共分上游段、中間段和下游段三部分。上游段高程為204.00 m，中間段利用主壩9#壩段，高程為210.00 m，下游段高程為207.00 m。如果上游圍堰堰頂高程定為211.10 m，縱向圍堰上游段需要加高至210.50 m，與之相匹配。縱向圍堰加高將增加混凝土澆筑工程量6 000 m3，因混凝土入倉運輸只能端進，施工占直線時間1.5個月，截流時間將被迫推遲。

因此，上游土石圍堰擋水堰頂高程必須降低到206.00 m以下，同時又要滿足現行規范關于土石圍堰須采用20年一遇的設計洪水標準的強制性要求。

3.2 解決的思路

充分利用上游龍頭水庫三板溪電站的調蓄作用，降低與天然情況下同頻率的洪水的洪峰流量。

選擇枯水時段形成大基坑，搶筑主壩壩體；后期利用主壩與下游圍堰形成小基坑，繼續完成壩基不整合帶處理等工序復雜的施工項目。

研究復合式圍堰堰體結構形式，遇超標洪水時部分圍堰堰體能自潰，增加過洪能力，以確保不淹上游盆地的移民，過洪后能盡快恢復基坑。

4 導流方案的確定與相應的措施

4.1 考慮三板溪水庫調蓄的三期導流流量和圍堰高程

考慮三板溪水庫騰空庫容調蓄影響后，分別進行三板溪下泄與托口壩址同頻率、區間相應，以及區間與托口壩址同頻率、三板溪下泄相應兩種洪水組合，選取托口壩址最不利組合洪水，作為度汛時的設計洪水。托口壩址各頻率天然入庫洪水和考慮三板溪調蓄后的壩址組合入庫洪水洪峰流量見表1。

2012年4月底以前，由三期土石圍堰擋水，其設計擋水標準為11月1日～次年4月30日時段20年一遇洪水，洪峰流量為3 870 m3/s（考慮上游三板溪水電站只按發電下泄900 m3/s時的壩址組合洪水），相應上下游水位分別為204.86 m和200.13 m，上、下游圍堰擋水堰頂最終高程分別為205.80 m和201.10 m。

表1 2012年壩址各時段洪峰流量 m3/s

4.2 選擇不同時段確定圍堰的前后期高程

壩址不同枯水時段的天然洪峰流量和考慮三板溪水庫調蓄作用下的洪峰流量見表2。

表2 壩址各時段洪峰流量 m3/s

考慮三板溪調蓄后的壩址組合洪水，2012年托口主壩度汛水力學指標見表3。

表3 2012年主壩度汛水力學指標表

2012年3月底以前，由三期土石圍堰擋水，其設計擋水標準為11月1日～次年3月31日時段20年一遇洪水，洪峰流量為2 914 m3/s（考慮上游三板溪水電站只按發電下泄900 m3/s時的壩址組合洪水），相應上下游水位分別為202.91m和199.31m，考慮1m超高，上游圍堰擋水堰頂前期高程可定為204.00 m。這就與已建縱向圍堰高程相匹配，不需再加高了。期間，必須集中投入資源，將主壩壩體升至205.80 m高程以上。2012年3月底以后，上游由主壩直接擋水，與縱向混凝土圍堰下游段和下游土石圍堰形成小基坑，其擋水能力已滿足全年20年一遇的設計洪水標準。

4.3 慎密計劃，確保方案實施

該方案的關鍵是2012年3月底以前主壩壩體能否升至205.80 m高程以上；必須編制慎密計劃，并且論證其可行性和保證率。

三枯期間主壩混凝土澆筑生產計劃：

（1）2011年10月下旬進行右岸明渠截流，工程轉入三期施工。6#～8#壩段在三期圍堰保護下施工，混凝土澆筑從2012年1月開始，至2012年3月底澆筑至高程210.00 m，混凝土澆筑量為8.38萬m3，月平均澆筑強度2.79萬m3/月。

（2）1#～4#壩段混凝土2011年10月繼續澆筑，至2012年1月底澆筑至高程230.00 m，混凝土澆筑量為2.73萬m3，月平均澆筑強度0.68萬m3/月。2011年10月開始進行右岸粘土心墻堆石壩的施工，至2012年2月底填筑至高程230.00 m，共完成土石方填筑35.28萬m3，月平均填筑強度6.46萬m3/月。

（3） 5#壩段從2011年10月開始繼續澆筑，至2012年1月澆筑至高程230.00 m，混凝土澆筑量為1.36萬m3，月平均澆筑強度0.34萬m3/月。

（4）9#壩段從2011年11月繼續澆筑，至2012年1月底澆筑至高程223.50 m，混凝土澆筑量為1.05萬m3，月平均澆筑強度0.35萬m3/月。

（5） 10#～15#壩段混凝土2011年10月繼續澆筑，至2012年1月底澆筑至高程229.00 m，混凝土澆筑量為10.26萬m3，月平均澆筑強度2.56萬m3/月。

（6） 16#～17#壩段從 2011 年 11 月繼續澆筑，至2012年5月底澆筑至高程248.00 m，混凝土澆筑量為3.46萬m3，月平均澆筑強度0.49萬m3/月。

（7）18#壩段為生態機組進水口壩段，混凝土2011年11月繼續澆筑，至2012年5月底澆筑至高程248.00 m，混凝土澆筑量為1.55萬m3，月平均澆筑強度0.22萬m3/月。

各壩段混凝土累計月平均澆筑強度為5.25萬m3/月。

主壩砂石系統的生產能力可支持5.3萬m3的月混凝土澆筑強度，只要投入足夠的混凝土的運輸入倉設備，配備相應的人力資源，加強左右岸的均衡生產管理，該計劃能夠實現。從計劃表中可以看出2012年3月底以前主壩壩體能夠升至210.00 m，高于設定的205.80 m高程，小機坑方案是可行的。

4.4 優化圍堰結構，制定應急預案

上下游圍堰形式擬采用土石圍堰，詳見圖2。截流戧堤填筑高程200.0 m，頂寬12 m，上游下游坡比為1∶1.5，戧堤合龍后立即填筑土石混合料加高培厚戧體，堰頂高程達到204.0 m，上下游坡面坡比1∶2.0，之后進行防滲高噴灌漿。

圖2 三期上游圍堰典型斷面圖

后期增加子堰作為圍堰遇超標洪水的應急預案，詳見圖2。即在上游土石圍堰堰頂和縱向混凝土圍堰上游段填筑粘土子堰或粘土編織袋子堰達到205.8m，既滿足現行規范關于土石圍堰須采用20年一遇的設計洪水標準的強制性要求，保證了基坑內施工具有足夠的有效作業時間；同時遇超標洪水時該部分子堰堰體能自潰，增加過洪能力，以確保不淹上游盆地的移民。

5 結語

施工導流與度汛是水電工程建設過程中十分重要和復雜的環節。設計單位會依照國家現行規范編制施工導流與度汛方案，但庫區移民受工程導截流影響，強烈要求降低圍堰高程，減小汛期移民被淹的風險；而施工單位則希望提高圍堰擋水標準增加基坑內施工的有效作業時間，簡化圍堰結構方便施工。作為業主必須認真研究，科學論證，平衡各方關系，審慎確定切實可行的施工導流與度汛方案。這個工作不僅能直接節省投資，更重要的是能夠在移民進度滯后的情況下艱難推進樞紐工程的建設。