長(zhǎng)河壩水電站導(dǎo)截流建筑物的布置與設(shè)計(jì)

郭 長(zhǎng) 江，　賀　溪

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都　610072)

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長(zhǎng)河壩水電站導(dǎo)截流建筑物的布置與設(shè)計(jì)

郭 長(zhǎng) 江，賀溪

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：根據(jù)長(zhǎng)河壩水電站壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件、水文條件及水工建筑物布置特性，闡述了導(dǎo)流建筑物的布置與設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流；圍堰；導(dǎo)流洞；導(dǎo)流建筑物布置；長(zhǎng)河壩水電站

1工程概述

長(zhǎng)河壩水電站為一等大(1)型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為1級(jí)建筑物，永久性次要建筑物為3級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為3級(jí)建筑物。

2施工導(dǎo)流規(guī)劃

2.1導(dǎo)流方式

壩址區(qū)呈“V”型河谷，兩岸自然邊坡陡峻，河床覆蓋層厚度大，透水性較強(qiáng)。

兩岸山體雄厚，基巖出露，具有良好的隧洞布置條件，長(zhǎng)河壩水電站采用一次斷流圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流、大壩基坑全年施工的導(dǎo)流方式。

2.2導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

初期導(dǎo)流，圍堰擋水，采用50 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量5 790 m3/s；

中期導(dǎo)流，大壩擋水，采用200 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量1 370 m3/s；

后期導(dǎo)流，大壩擋水，采用500 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量7 230 m3/s；

河床截流，采用11月上旬旬平均10 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量838 m3/s；

初期導(dǎo)流洞下閘，采用11月上旬旬平均10 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量838 m3/s；

中期導(dǎo)流洞下閘，采用5月上旬旬平均10 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量827 m3/s；

初期導(dǎo)流洞封堵，采用封堵時(shí)段20 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量1 080 m3/s；中期導(dǎo)流洞封堵，采用封堵時(shí)段20 a一遇重現(xiàn)期洪水，相應(yīng)流量5 180 m3/s。

2.3導(dǎo)流程序

導(dǎo)流時(shí)段為2010年11月至2017年8月，計(jì)劃于2010年11月截流，2016年11月初期導(dǎo)流洞下閘封堵，2017年5月中期導(dǎo)流洞下閘初期蓄水，2017年7月首批機(jī)組發(fā)電。

3導(dǎo)流建筑物的布置與設(shè)計(jì)

長(zhǎng)河壩水電站包括上下游圍堰、兩條初期導(dǎo)流洞及一條中期導(dǎo)流洞。初期導(dǎo)流洞、中期導(dǎo)流洞與三條泄洪洞、一條放空洞等永久泄洪建筑物共同布置于右岸。鑒于工程樞紐區(qū)地處峽谷條帶地段，泄水建筑物布置集中，故施工導(dǎo)流建筑物布置比較困難。導(dǎo)流建筑物布置情況見圖1。

3.1圍堰布置與設(shè)計(jì)

根據(jù)導(dǎo)流洞布置、基坑施工開挖范圍及上游圍堰運(yùn)行期要求，設(shè)計(jì)單位將上、下游圍堰分別布置于大壩軸線上、下游約550 m、500 m處。上游圍堰頂高程為1 530.5 m，最大堰高56.5 m，下游圍堰頂高程為1 486 m，最大堰高13.5 m。

圍堰結(jié)構(gòu)為土石類圍堰。圍堰基礎(chǔ)防滲采用塑性混凝土防滲墻型式，堰體均采用復(fù)合土工膜作防滲材料。

上游圍堰頂寬10 m，上、下游邊坡分別為1∶2和1∶1.8，基礎(chǔ)防滲采用懸掛混凝土防滲墻型式，深度為50 m；下游圍堰頂寬12 m，上、下游邊坡均為1∶1.75，基礎(chǔ)懸掛混凝土防滲墻深度為30 m。堰體均采用復(fù)合土工膜防滲型式。

圖1　導(dǎo)流建筑物布置圖

在工程招標(biāo)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)對(duì)圍堰方案進(jìn)行比選研究，確定圍堰堰體防滲型式不變，堰基防滲由懸掛型式調(diào)整為嵌入基巖的全封閉型式，其相應(yīng)的上、下游圍堰基礎(chǔ)防滲墻最大深度分別為82 m和78 m，墻體厚度為1 m。調(diào)整后的上游圍堰防滲墻面積為8 620 m2，下游圍堰防滲墻面積為9 680 m2。

3.2初期導(dǎo)流洞的布置與設(shè)計(jì)

工程施工采用斷流圍堰、隧洞泄流的導(dǎo)流方式。在其右岸布置兩條初期導(dǎo)流洞，進(jìn)出口高程均相同，兩條洞初期導(dǎo)流期間共同參與施工導(dǎo)截流任務(wù)。

兩條初期導(dǎo)流洞進(jìn)、出口底板高程分別為1 482 m和1 475 m，均按有壓洞設(shè)計(jì)，城門洞型斷面，尺寸為12 m×14.5 m，隧洞采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。1#導(dǎo)流洞長(zhǎng)度為1 061.076 m； 2#導(dǎo)流洞長(zhǎng)度為1 235.409 m。每條導(dǎo)流洞在進(jìn)口處通過中墩分設(shè)兩孔封堵閘門。

根據(jù)導(dǎo)流洞沿程圍巖條件和運(yùn)行工況，特別是封堵期高外水的作用，經(jīng)計(jì)算和工程類比分析后最終確定導(dǎo)流洞洞身結(jié)構(gòu)采用噴錨支護(hù)與鋼筋混凝土襯砌相結(jié)合的復(fù)合型支護(hù)型式。

導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段與出口段采用1～1.2 m厚混凝土襯砌，洞身段依圍堰類別采用0.6～1 m厚混凝土全斷面襯砌。洞室在開挖后，立即噴射5～10 cm厚的鋼纖維混凝土或掛網(wǎng)鋼纖維混凝土，頂拱與邊墻視塑性區(qū)的范圍布置錨桿，并在頂拱及邊墻局部設(shè)置排水孔。錨桿系統(tǒng)一般由按2 m間、排距布設(shè)φ25、長(zhǎng)度為4.5 m的錨桿，或者φ32、長(zhǎng)度為9 m的錨桿相間布置組成。

為提高圍巖的承載力，在導(dǎo)流洞進(jìn)出口段和封堵堵頭部位對(duì)圍巖實(shí)施圍巖固結(jié)灌漿處理。

初期導(dǎo)流洞單洞最大設(shè)計(jì)泄流流量為2 903 m3/s，平均流速17.86 m/s；壩體擋水度汛期間，單洞最大設(shè)計(jì)泄流流量為3 343 m3/s，平均流速為20.58 m/s。

1#、2#初期導(dǎo)流洞進(jìn)、出口邊坡巖體以塊裂結(jié)構(gòu)為主，淺表部卸荷拉裂明顯，巖體穩(wěn)定性較差。隧洞進(jìn)口段巖體大部分處于弱風(fēng)化弱卸荷帶內(nèi)，巖性以花崗巖為主，裂隙較發(fā)育，巖體以塊裂～鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，次為次塊狀結(jié)構(gòu)，以IV類圍巖為主，圍巖穩(wěn)定性較差。

考慮到河道岸坡陡峻且進(jìn)出口段出露的巖石類別多為Ⅳ類，為減小支護(hù)難度，減少導(dǎo)流洞進(jìn)出口邊坡的開挖對(duì)上部山體的穩(wěn)定影響，需要控制進(jìn)、出口的開挖坡高。進(jìn)口邊坡最大垂直開挖高度約為145 m；出口邊坡最大垂直開挖高度約為52 m。

導(dǎo)流洞進(jìn)出口邊坡級(jí)別為2級(jí)。進(jìn)口、出口邊坡受陡傾卸荷裂隙及順層裂隙控制，雖然在天然狀態(tài)下自然岸坡穩(wěn)定，但其安全裕度較小，開挖后需進(jìn)行加固處理。

為減少導(dǎo)流洞進(jìn)出口的開挖影響上部山體的穩(wěn)定，對(duì)初期導(dǎo)流洞布置采取“早進(jìn)洞、晚出洞、垂直開挖、強(qiáng)支護(hù)”的方式進(jìn)行削坡處理，每20 m高差設(shè)置一級(jí)3 m寬?cǎi)R道，該措施一方面便于后期預(yù)應(yīng)力錨索的補(bǔ)償張拉與邊坡加固補(bǔ)強(qiáng)施工，另一方面可以攔截上部的飛石，保障其下部的施工與運(yùn)行安全。

考慮到在Ⅳ和Ⅲ類巖體中垂直開挖50 m以上級(jí)別的高邊坡垂直開挖，且其坡內(nèi)陡傾卸荷裂隙發(fā)育，為保障施工期和運(yùn)行期的安全，必須對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)出口開挖邊坡實(shí)施加強(qiáng)支護(hù)措施。最終采用噴射1 cm厚鋼纖維混凝土或掛網(wǎng)噴鋼纖維混凝土、φ25、長(zhǎng)度為4.5 m的錨桿或φ32、長(zhǎng)度為9 m的錨桿單獨(dú)或相間布置，并與間距5 m、排距7 m的3 000 kN、2 000 kN或1 000 kN預(yù)應(yīng)力錨索相結(jié)合的方式隨開挖的進(jìn)行加固進(jìn)、出口邊坡。采用噴混凝土以封閉表面裂隙，與排水孔、截排水溝等措施相結(jié)合降低地下水位，以增加邊坡的穩(wěn)定性。

根據(jù)導(dǎo)流洞進(jìn)出口邊坡的地質(zhì)條件和布置條件，在邊坡開挖線以下按間距5 m、排距7 m、布設(shè)長(zhǎng)度為20～50 m，設(shè)計(jì)噸位為1 000～3 000 kN的壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索。

導(dǎo)流洞進(jìn)出口邊坡開挖加固方案支護(hù)參數(shù)見表1。

表1　進(jìn)出口邊坡開挖支護(hù)參數(shù)表

3.3中期導(dǎo)流洞的布置與設(shè)計(jì)

中期導(dǎo)流洞布置于壩區(qū)右岸，進(jìn)口段位于1#泄洪洞與2#泄洪洞之間，洞身段與1#泄洪洞立面交叉，出口位于1#泄洪洞出口上游60 m左右。由進(jìn)水塔、有壓洞段、弧形閘門工作室、無壓洞段和出口挑流坎段組成。

進(jìn)口底板高程1 545 m，岸塔式進(jìn)水口，塔頂高程取1 605 m，塔體尺寸為15 m×15 m×64 m。進(jìn)口設(shè)置平板封堵閘門，閘門孔口尺寸為7 m×9.5 m。塔體后接有壓洞段，總長(zhǎng)315 m，縱坡為1.45%，有壓洞洞身斷面形式為圓拱直墻型，斷面尺寸為7 m×9.5 m，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，頂拱回填灌漿，進(jìn)口段周邊固結(jié)灌漿。有壓洞段后接中期導(dǎo)流洞弧形工作閘門室，底板高程為1 541 m，閘門室最大跨度為20 m左右，高度42 m左右，閘門室內(nèi)設(shè)置弧形工作閘門，閘門孔口尺寸為7 m×8.5 m。 弧形閘門啟 閉 設(shè)備安裝高程為1 570.5 m處設(shè)閘室交通洞與之相連。弧形閘門室后接無壓洞段，總長(zhǎng)度為1 086.56 m，洞身斷面形式為圓拱直墻型，斷面尺寸為7 m×12 m，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，頂拱回填灌漿，部分洞段周邊固結(jié)灌漿。出口挑流鼻坎起挑底高程為1 490 m。

4結(jié)語(yǔ)

在采用設(shè)計(jì)方案適當(dāng)加固后，預(yù)應(yīng)力錨索穿過層間較大節(jié)理裂隙后既可以防止淺表部位的順層滑動(dòng)，又可以限制開挖邊坡部位塑性區(qū)的發(fā)展，從而進(jìn)一步提高了邊坡的穩(wěn)定性。

在對(duì)長(zhǎng)河壩水電站導(dǎo)流洞內(nèi)外觀測(cè)成果進(jìn)行分析后得知，施工期導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡巖體變形基本趨于收斂，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，至今未見異常情況出現(xiàn)。

郭長(zhǎng)江(1965-)，男，遼寧撫順人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水電工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)工作；

賀溪(1968-)，女，貴州貴陽(yáng)人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水電工程施工組織設(shè)計(jì)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

由中水五局公司承建的加查水電站主體工程開工

2015年12月30日，由中水五局公司承建的加查水電站主體工程舉行了開工儀式。自2014年初由中水五局承建的加查水電站“三通一平”等工程開工建設(shè)以來，經(jīng)過項(xiàng)目部廣大員工700多個(gè)日日夜夜的奮戰(zhàn)，高強(qiáng)度、高質(zhì)量地完成了導(dǎo)流明渠建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了混凝土澆筑日產(chǎn)量5 100立方米、月產(chǎn)量85 000立方米紀(jì)錄，創(chuàng)造了青藏高原水電建設(shè)的奇跡，為電站主體工程的開工奠定了基礎(chǔ)。加查水電站是雅魯藏布江干流中游桑日至加查峽谷段規(guī)劃5個(gè)梯級(jí)開發(fā)工程中的第5級(jí)水電站工程，位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)加查縣境內(nèi)，位于加查縣城上游約5公里，距上游梯級(jí)藏木水電站約8.5公里，距下游梯級(jí)冷達(dá)水電站約26公里。該電站由華能西藏公司投資建設(shè)。中水五局公司主要承建該電站大壩土建及金屬結(jié)構(gòu)安裝工程，2015年10月25日開工，2019年12月31日完工。

作者簡(jiǎn)介:

收稿日期:2015-11-05

文章編號(hào):1001-2184(2016)01-0022-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7；TV222