地下暗河攔河大壩施工場地及交通道路布置方案選擇

蔣 燕

(廣西柳州水利電力勘測設計研究院 545005)

1 概況

浩坤水電站位于廣西凌云縣伶站鄉境內的澄碧河地下暗河上，是規劃的澄碧河上游第三個梯級水電站。工程區地處高峰叢洼地的灰巖地區，區內山峰高聳，坡峭陡峻，山峰之間發育著較多大規模天窗。天窗深不見底，周壁立直，高達數丈。區內古暗河、現代暗河發育，規模宏大，水文地質條件十分復雜。

浩坤水電站主要建筑物有暗河上的堵洞型攔河拱壩，泄洪隧洞，引水發電隧洞及電站廠房、升壓站、趕洞古暗河進口段防滲處理、浩高消溢洞防滲處理及交通工程等。本工程除攔河拱壩、泄洪隧洞及引水發電隧洞為地下工程外，發電廠、升壓站、趕洞古暗河進口段防滲處理、浩高消溢洞防滲處理及部分交通道路均為地面工程。地面工程的施工交通方便，場地平坦、開闊，便于施工布置，對于工程的施工進度及投資影響不大，而地下工程施工場地及交通道路的布置對于工程施工進度及投資影響較大，甚至影響到整個樞紐工程總體布置方案的可行性。本工程地下暗河堵洞型拱壩的施工條件尤為艱難。

2 堵洞型拱壩的水文要素

浩坤水電站壩址以上集雨面積1092km2，工程等級為Ⅱ等2級，總庫容3.24億 m3，發電裝機容量25.5MW，考慮到攔河大壩設于地下暗河上，暗河的泄流能力較小，泄洪建筑物及引水建筑物均為隧洞，泄流能力受洞徑及水頭的控制，主要建筑物失事后不會對下游造成嚴重災害，經上級主管部門審批同意，其主要建筑物定為Ⅱ等3級，設計洪水標準為P=1%，庫水位388.13m，校核洪水標準為 P=0.2%，水位397.01m，正常水位365.00m，死水位350.00m。

施工導流為臨時建筑物，根據規范規定，導流建筑物的洪水標準為枯水期3年一遇洪水，時段為11月～次年4月，相應洪峰流量為58.2m3/s，浩坤天窗圍堰前水位經調洪演算為315.50m，下游巖流天窗水位為313.50m。

3 堵洞型拱壩的布置

根據壩址的水文地質條件，經壩線、壩型方案比較，選擇堵洞型拱壩，布置于浩坤天窗下游約50m的暗河上。拱壩上游立視近似一個插花瓶形，基底高程271.00m，寬約 15.52m，拱頂高程 348.50m，寬約19.41m，拱壩最大高度77.50m，為C20混凝土拱壩，屬薄壁高拱壩，工程規模較大，工程等別為Ⅱ等。主要設計參數見下頁表，上游立視圖見圖1。

圖1 拱壩上游立視

堵洞型拱壩控制拱圓主要設計參數表

4 影響地下暗河堵洞型拱壩施工場地及交通道路布置的主要因素

4.1 壩址地形條件

浩坤地下暗河上游有兩個相鄰進口，均位于浩坤村北約500m處。左側進口洞底高程320m，洞內常年流水，暗河流經浩坤天窗、巖流天窗、弄林天窗，直至坡帖水庫，全長約5km。右側進口與左側進口相距約100m，洞底高程為332.80m，進口段洞體宏大，洞頂高程為364.0m，洞寬約50.0m。洞內坑洼不平，枯水期無水，洞底高程總體趨勢向下游逐漸降低，洞底積滿淤泥，洞長約490m，末端為盲洞。右側暗河在洞深約450m處拐向左側與左側暗河相匯。拐彎處洞底高程約為321.00m，仍高于左側暗河水面高程。

暗河在浩坤天窗下游進口處洞底高程約為303m，上部山體高程約為650m，上覆巖體厚達300多m。浩坤天窗至巖流天窗暗河全長約440m，暗河上部山體高程500～700m，暗河水面高程約為303m，暗河深埋于山體之下200～400m。該段暗河枯水期水面高程303～301m，水深1.00m左右，河床淤積物為砂卵石、塊石、枯木、淤泥、黏土等。據地勘工作查明，暗河底部的巖面高程為272.00～237.00m，河床淤積物厚約40～65m。位于浩坤天窗下游進口段洞頂高程為350.0m，再往下游逐漸降低，距浩坤天窗320處，洞頂高程為324.70m，再往下游15～60m，洞頂降至303m水面高程以下，暗河下潛為伏流，長約40m，此后再次出露成為暗河和巖流天窗相接。

自浩坤天窗以下至伏流段全長約310m，伏流段前約100m的范圍內洞寬有150m，其余部分洞寬16～17m。該段為壩址段，堵洞型拱壩位于浩坤天窗下游約50m暗河上，洞頂高程為345.00m，頂寬約3.00m，水面高程303m，水面處洞寬17.00m左右，水深1～2m;洞底巖面高程272.00m，寬約8.00m，河床淤積物厚達29m。

4.2 壩址地質條件

浩坤地下暗河所穿過的地層為泥盤系上統融縣組，巖性為灰～深灰色，厚層～塊狀灰巖，細晶結構，常含鮞粒及砂屑，巖石致密、質硬、性脆，暗河兩側及頂部均有巖石裸露，河床上部淤積物厚24.4～29.00m，主要由砂卵石、塊石、碎石、淤泥、黏土、炭化木等組成，下伏基巖面高程為272.00m。壩址附近有F5斷層通過，距左壩肩35m，設計對F5斷層需進行封堵處理。

5 大壩施工場地布置及交通道路布置方案選擇

浩坤水電站地下暗河大壩設計為堵洞型拱壩，壩基置于暗河下部的灰巖上，兩壩肩與新鮮的灰巖相接，河床土方開挖量3.17萬m3，明挖石方及廊道石方開挖1.74萬m3，壩體C20混凝土1.93萬m3。

浩坤暗河壩線位置的施工場地寬只有17m，非常狹窄，洞內常年流水，交通不便。距壩址暗河段上下游較近的浩坤天窗、巖流天窗上部山體高程分別為650m和500m，分別比暗河的水面高出347m和197m，加上山高坡陡，天窗四周為懸巖峭壁，交通道路不能有天窗進入，因此，大壩施工場地的布置及交通道路布置十分困難，且影響到工程進度、工程投資及樞紐總體布置方案的合理性。

5.1 浩坤天窗上部施工場地布置方案

百色市至凌云縣有4級公路從工程區的巖流天窗邊通過，民政部門扶貧建設的巖流天窗至浩坤村的鄉村道路正在施工，預計2006年初在電站開始施工時可以建成，因此根據工程區的地形、地貌及大壩的位置，可行性研究階段擬于浩坤天窗上部山坡上布置混凝土攪拌站，砂、石料場及生活設施。采用從浩坤天窗垂直運輸的交通方案解決大壩的施工問題。

5.2 浩坤天窗底部施工場地布置方案

考慮到浩坤地下暗河右側進口洞底高程較高，枯水期無水，洞體宏大，洞長490m，與下游的浩坤天窗相距較近，只需開挖155m的隧洞和擴寬少部分暗河寬度，以及清除浩坤天窗內的部分堆積物，就可以和浩坤天窗相通直至壩址。右側暗河洞的進口高程332.8m，高于暗河前明流段的常年枯水位322m，洞內最低地面高程321.00m，高于施工導流3年一遇洪水位315.50m。浩坤暗河右側洞的進口的上游只需于洞前明流段的河床部位修建300m的施工道路就可以和趕洞防滲處理工程的施工道路相接，因此，擬將大壩的施工場地布置在浩坤天窗的底部，該方案為方案二，詳見圖2。

圖2 大壩施工布置

5.3 方案比選

5.3.1 方案一

a.充分利用了巖流天窗至浩坤村的鄉村道路作為施工道路，但巖流天窗至浩坤之間的鄉村道路在浩坤天窗前段是由隧洞開挖而成，隧洞寬約5m，局部寬7～8m，在施工高峰期，過往車輛密度較大，交通擁擠，且影響村民的交通。

b.施工場地布置于浩坤天窗上部650.00m高程以上的山坡上，山坡陡峻，場地平整工程量較大。

c.施工場地布置于650m高程以上的山頂上，浩坤天窗的底部作為施工材料轉運站，地面高程310m左右，天窗底部距天窗頂垂直高差達347m。天窗巖壁陡峻，布置混凝土輸送管道尚且可以，但管道施工困難較大，維修艱難。

d.泄洪洞進口，布置于浩坤天窗的巖壁344m高程處，導流洞進口布置于泄洪洞進口垂直面以下312.00m高程處，方案一的大壩、泄洪洞及施工導流洞的施工機械設備、施工材料及施工人員進出，必須通過浩坤天窗的垂直升降設備來解決，因此，必須于浩坤天窗內布置垂直升降設備。而在天窗內布設347m的垂直升降設備實屬罕見，難以實施。

e.堵洞型拱壩河床土方開挖量3.17萬m3，明挖石方及廊道石方開挖1.74萬m3，還有泄洪洞、導流洞的石方開挖。這些開挖棄渣必須運出暗河，否則破壞生態環境，妨礙暗河泄洪，影響大壩的觀測與維修。但這些材料的運輸靠天窗內的垂直運輸設備倒運，運輸時間很長，不能滿足施工進度的要求，且運輸成本很高。也就是說必須于浩坤天窗底部修建施工道路，自303m高程盤旋而上至650.0m高程，高差347m，按9.00%的坡度加緩坡，公路最小長度達4km，而在浩坤天窗的附近很難找到合適的地形修建公路，沿天窗周壁修建施工道路，無法滿足施工道路縱坡的需求。

5.3.2 方案二

a.自趕洞防滲處理工程施工道路至暗河右側進口需修建300m的施工道路，右側暗河進口至浩坤天窗需修建施工道路757m，其中有155m為隧洞，洞徑8m。施工道路總長1.057km。

b.清除浩坤天窗內的堆積物約3萬m3，平整施工場3600m2，以便混凝土攪拌站的設置和部分砂石料的堆放，施工用的水泥、鋼材可堆放于暗河進口段洞內施工道路的兩側，鋼筋加工亦可設于該段洞內。生活設施布置于進口段的上游浩坤河明流段的岸邊。

c.該段道路的路面高程較低，最低擋水高程321m，因此，不能全年施工，只能在枯水期使用。

根據上述分析，方案一的缺點很明顯;方案二由于上述施工道路的設置，給大壩、泄洪洞、導流洞、施工圍堰等工程的施工機械設備人員和材料的進出帶來了極大的方便，滿足了大規模的施工交通和場地要求，加快了工程施工的進度。因此，推薦方案二為大壩施工場地布置及交通道路布置方案。

d.不再進行工程量及投資比較。

6 結語

浩坤水電站2005年底開始施工，地下暗河堵洞型拱壩的施工場地及施工道路的布置采用了方案二，2007年7月電站竣工發電。該工程可行研究階段估算工程總投資2.24億元，2006年初步設計工程概算總投資1.968億元，2007年工程竣工總投資2.122億元，比可研階段設計總投資少了1180萬元，其中電站施工部分工程投資由于施工方案優化節省工程投資約200萬元。上述情況說明于暗河上修建水力發電站，對主體建筑物的施工場地及交通道路的布置方案進行認真的研究是必要的。?