水電站工程施工導流的方案設(shè)計研究

□胡 皓（重慶精佳工程設(shè)計咨詢有限公司）

1 優(yōu)選施工導流設(shè)計方案的現(xiàn)實意義

水電站工程一般具備投資大、規(guī)模大、施工周期長、影響因素多等特點，一旦在投入使用中出現(xiàn)問題，就會釀成十分嚴重的后果，為此必須加強水電站工程施工質(zhì)量控制。施工導流是水電站工程施工組織設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，對水電站施工進度和質(zhì)量都有著直接影響。由于水電站工程建設(shè)受河流水流變化的影響程度較大，所以必須通過施工導流控制河道水流，形成工程施工干地。在水電站工程建設(shè)系統(tǒng)中，施工導流系統(tǒng)是其中一個子系統(tǒng)，具備施工環(huán)境差、影響因素復雜、不確定性多等特點，使工程建設(shè)存在著一定風險性。若施工導流方案設(shè)計失敗，就有可能拖延水電站工程的施工進度，并且造成人力、物力、財力的浪費。為了合理縮短水電站工程的建設(shè)工期，有效控制工程造價，確保工程建設(shè)質(zhì)量，就必須提高施工導流方案設(shè)計質(zhì)量。在施工導流方案設(shè)計中，涉及到施工分期、施工期通航、施工期度汛、圍堰工程、截留工程、導流建筑物類型選擇、臨時導流孔洞封堵、第一臺機組發(fā)電日期、泄洪等重大問題，這些問題是施工導流方案設(shè)計必須考慮的因素，因此應(yīng)當設(shè)計多個施工導流方案，以便在已知方案中決策出最優(yōu)方案，使其能夠滿足水電站工程建設(shè)的各項要求。

2 水電站工程施工導流的方案設(shè)計

某水電站以發(fā)電為主，兼顧航運，水庫的正常蓄水位236.80m，船閘布置在河床右岸，等級為Ⅴ級，發(fā)電廠布置在河床左岸。自然降水是該水庫壩址流域徑流的主要來源，多年平均流量為約為461m3/s，主要徑流量集中在汛期5-10月份，其余月份為枯水期，洪水多發(fā)生在6-10月，以7-9月最為集中，洪水最長歷時7 d。該水電站為Ⅱ等工程，主要建筑物級別為3級，按照我國現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求，該水電站枯水期圍堰為5級導流建筑物，電站廠房與船閘的高水圍堰使用限期為1個汛期，最大高度為18m，按4級導流建筑物標準進行設(shè)計。本工程的圍堰采用的是土石圍堰，5級導流建筑物按5-10 a洪水重現(xiàn)期進行設(shè)計，4級導流建筑物按10-20 a的標準進行設(shè)計。

2.1 導流方案

在對導流方案進行選擇的過程中，需要對電站廠房與船閘的施工安排進行協(xié)調(diào)，具體的導流施工方案有以下三種：一是先施工電站廠房和部分泄水閘，然后再對船閘和剩余的泄水閘進行施工；二是先對船閘以及與之相鄰的泄水閘進行施工，然后再對電站廠房及剩余的泄水閘進行施工；三是對電站廠房與船閘及其相鄰的泄水閘進行施工，然后再對剩余的泄水閘進行施工。采用第一種方案可以加快電站的投產(chǎn)速度，第二種方案則可加快船閘的投產(chǎn)速度，第三種方案可以實現(xiàn)電站和船閘的快速投產(chǎn)。在對上述三種導流施工方案進行選取時，主要考慮的因素是施工期間是否會造成斷航以及庫區(qū)施工期間是否存在臨時淹沒的問題。由于河段上通航的船只相對比較稀少，加之通航不是本水電站的主要任務(wù)，所以導流施工方案的選擇應(yīng)當以優(yōu)先施工電站廠房為前提，從而達到盡早投產(chǎn)發(fā)電的目的。鑒于此，擬定了兩個導流施工備選方案，通過技術(shù)經(jīng)濟性比較，優(yōu)選出最佳方案。

2.1.1 方案一

本方案共分為兩期進行施工建設(shè)，第一期先對位于左岸的電站廠房和與之相鄰的9.50孔泄水閘進行施工，第二期對位于右岸的船閘和剩余的8.50孔泄水閘進行施工。

2.1.2 方案二

該方案共分為三期進行施工建設(shè)，第一期施工與方案一相同，第二期為船閘施工，第三期為8.5孔泄水閘施工。

方案一與方案二的技術(shù)經(jīng)濟性比較結(jié)果如表1所示。

由表1中數(shù)據(jù)可以清楚地看到，方案一的導流施工費用較低，且機組發(fā)電工期較短，雖然斷航時間較長，但由于河段上的航運船只較少，并未造成太大的影響，總工期也比方案二少了5個月。鑒于此，在本工程中，應(yīng)當以方案一作為導流施工方案。

2.2 導流建筑設(shè)計要點

2.2.1 第一期枯水期圍堰設(shè)計

在一期枯水期圍堰設(shè)計時，堰頂高程要根據(jù)可擋5 a一遇枯期洪水標準進行確定，具體為設(shè)計水位加安全超高值和波浪爬高值，經(jīng)計算獲取的圍堰堰頂高程分別為230.60，230.70m。枯水期圍堰迎水面和背水面的邊坡分別為1：2.50、1:1.50，堰頂寬度為7.50m。圍堰迎水側(cè)和背水側(cè)均采取石渣護坡措施，堰基和堰體采用高噴板墻進行防滲處理。縱向枯水期圍堰堰頂高程要確保由上游枯水期圍堰堰頂高程逐漸過渡到下游枯水期圍堰堰頂高程，堰頂寬度均要控制在7.50m。

2.2.2 電站圍堰設(shè)計

電站圍堰堰頂高程的確定標準為可擋10 a一遇全年洪水，上游圍堰堰頂高程為243.30m，下游圍堰堰頂高程為242.40m。在階地上填筑電站上下游圍堰，堰頂寬度均為5m，迎水面與背水面邊坡都控制在1：2，并采取石渣護坡措施進行迎水側(cè)與背水側(cè)防護。在縱向圍堰設(shè)計時，圍堰結(jié)構(gòu)和堰頂寬與上下游橫向圍堰基本相同。由于縱向圍堰受導流期間迎水側(cè)流速的影響程度較大，所以要重點做好迎水側(cè)及堰腳的防沖保護措施，具體為：采用15 cm厚的混凝土面板對迎水側(cè)進行防護；采用鋼筋石籠護底對堰腳進行防護。

2.2.3 第二期枯水期圍堰設(shè)計

圍堰堰頂高程的確定標準為可擋5 a一遇枯期洪水，上游枯水期圍堰堰頂高程為230.70m，下游枯水期圍堰堰頂高程為230.60m。圍堰堰頂寬度要充分考慮二期施工截留及右側(cè)水深較大的影響，將上、下游枯水期圍堰堰頂寬度分別確定為14m、15m。選用河床礫石、石渣作為堰體填筑材料，并在堰基和堰體采取高噴板墻措施進行防滲處理。將二期縱向枯水圍堰與閘墩相結(jié)合，設(shè)計為直立式混凝土圍堰結(jié)構(gòu)，堰頂寬度為3.50m。

2.2.4 船閘圍堰設(shè)計

在本工程中船閘圍堰的高程按照10 a一遇洪水標準進行確定，上下游高程分別確定為243.40m和242.40m。圍堰的主體結(jié)構(gòu)形式、圍堰基礎(chǔ)的防滲漏形式均與電站廠房的圍堰相同。

表1 兩種導流施工方案的技術(shù)經(jīng)濟性比較表

3 結(jié)論

綜上所述，在水電站工程建設(shè)過程中，施工導流方案的選擇設(shè)計是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，由于其中涉及的內(nèi)容較多，所以必須從多方面進行綜合考慮，盡可能使所選的方案在技術(shù)經(jīng)濟性上達到最優(yōu)，這樣才能節(jié)省工程造價，加快施工進度，從而在最短的時間內(nèi)發(fā)揮出水電站的作用。

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