幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐項目施工導流方案優化與實施

王以斌，張如軍，李素麗，陳鉉文

(中國水利電力對外有限公司，北京 100120)

1 工程概況

幾內亞蘇阿皮蒂水電站為碾壓混凝土重力壩，最大壩高120 m，壩軸線長1 164 m，電站總裝機容量為450 MW，由左、右岸擋水壩段、引水發電壩段、導流底孔壩段、泄流底孔壩段和溢流壩段組成。工程規模為Ⅰ等大(1)型，總工期58個月。

項目所在流域年降水量較強，多年平均降雨量約2 000 mm。一年分旱季和雨季兩個季節，每年5月～10月為雨季，降雨量約占全年的95%以上，其中7月～9月3個月降雨量約占全年降雨總量的64%，8月份最大，約占全年降雨量的25%。每年11月至次年4月為旱季，干旱少雨。流域洪水主要由降雨形成，洪水過程為矮胖型，歷時長，基本上每年汛期發生一次大洪水。

2 導流方案優化和實施

2.1 大壩樞紐布置

2.1.1可行性研究階段

大壩從左向右的樞紐布置為左岸擋水壩段、引水發電壩段、溢流壩段、底孔壩段、右岸擋水壩段。其中底孔壩段全長51 m，共設有6孔，前期主要作用是導流，后期把左側2孔改造為泄流底孔，其余4孔采用混凝土進行封堵。具體如圖1所示。

在這種布置下，導流規劃采用分期方式進行，一期導流先形成右岸基坑，進行右岸擋水壩段和底孔壩段的施工，同時進行二期導流混凝土縱向圍堰、上下游引渠開挖等的施工，由束窄后的左側河床泄流；二期導流由右岸6孔底孔過流，在全年土石圍堰圍護下，進行溢流壩段、引水發電壩段、左岸擋水壩段和電站廠房的施工。

圖1 樞紐布置示意(可行性研究階段)

2.1.2施工階段

在蘇阿皮蒂水利樞紐項目的合同簽訂后，鑒于工期十分緊迫，為方便施工及運行期的調度管理，CWE組織參建各方對可行性研究階段的設計方案進行了優化：①把6個導流底孔壩段調整至左岸引水發電壩段和溢流壩段之間；②導流底孔的斷面尺寸由4.5 m×10 m(寬×高)調整為8 m×10 m(寬×高)；③原設計的導流底孔由6個調整為4個，并分成高、低位各2孔；④溢流壩段的溢流前緣寬度從231 m縮短為173 m；⑤取消導流底孔后期改造成泄流底孔的方案，直接設計成2孔泄流底孔；⑥為減少左岸廠房邊坡開挖量，將廠房整體朝河床右移38.5 m，盡可能將泄流底孔、導流底孔和引水發電壩段緊湊布置于主河床左岸側。優化后的大壩樞紐建筑物布置，從左向右調整為左岸擋水壩段、引水發電壩段、導流底孔壩段、泄流底孔壩段、溢流壩段、右岸擋水壩段。具體如圖2所示。

圖2 樞紐布置示意(施工階段)

在優化后的樞紐布置基礎上，調整了導流程序，即一期導流階段，先形成左岸一期基坑，主要進行左岸擋水壩段、引水發電、導流底孔、泄流底孔、部分溢流壩段和廠房的施工，水流由右岸導流明渠過流。

在二期導流階段，利用一期形成的高、低位導流底孔過流，在二期全年土石圍堰形成的基坑內，施工右岸擋水壩段及剩余溢流壩段。為加快施工進度，在土石圍堰填筑時，分成2個時期進行，首先完成枯水期圍堰填筑，在枯水期圍堰的保護下施工基坑，同時對枯水期圍堰進行加高，在當年的汛期來臨前(根據項目所在流域洪水的特點，一般在5月底以前)完成圍堰最終的填筑，滿足汛期洪水的圍擋能力。

2.2 二期縱向混凝土圍堰的優化

在可行性研究階段，二期上、下游縱向圍堰設計為混凝土重力墻結構，兩端分別與大壩和土石圍堰連接，設計混凝土工程量約6 000 m3。在施工階段，經過對圍堰的分析和優化，認為上游縱向圍堰直接填筑土石圍堰能夠滿足設計要求，不會造成縱向水流沖刷影響。僅在下游縱向圍堰布置長20 m的混凝土重力墻，分別與泄流底孔壩段和下游二期土石圍堰相接，實際混凝土工程量約300 m3，此優化減少了工程投入，提高了施工效率，完全滿足施工期導流要求。

表1 施工導流程序

2.3 實施程序

根據上述優化，蘇阿皮蒂水利樞紐項目采用一期全年土石圍堰先形成左岸基坑的導流方案，施工導流程序見表1。

2.4 導流實施

2.4.1一期導流

2016年旱季，在靠近右岸的原河床開挖導流明渠，由導流明渠直接導流。

2017年1月初，在左岸修筑一期土石圍堰，如圖3所示。右岸束窄河床，按照全年10年一遇洪水標準設計，對應的設計流量為2 500 m3/s，左岸修筑導流底孔、泄流底孔、引水發電、左岸擋水壩段和廠房。

圖3 一期導流布置示意

2.4.2二期導流

2018年1月上旬，左岸導流底孔壩段形成并具備過流條件，開始進行二期導流，如圖4所示。按照全年10年一遇洪水標準設計，對應的設計流量為2 500 m3/s，右岸填筑二期土石圍堰，開始修筑溢流壩段和右岸擋水壩段。

圖4 二期導流布置示意

二期導流后，在2018年1月～6月，利用幾內亞當地旱季流量小的特點，在導流底孔壩段下游搭設臨時貝雷橋(如圖5所示)，提高左右岸自卸汽車的運輸效率，在當年7月份汛期來臨前拆除。

圖5 下游臨時貝雷橋布置示意

2.4.3后期導流

2019年8月中旬，大壩具備初期蓄水條件，左、右岸壩體擋水，由泄流底孔+溢流壩段預留的缺口聯合泄流，此時導流底孔已下閘并完成了混凝土封堵，蓄水前按照全年50年一遇洪水標準，對應的設計流量為3 160 m3/s，蓄水后按照全年100年一遇洪水標準，對應的設計流量為3 410 m3/s。

到2020年7月，大壩土建工程計劃施工完成，由泄流底孔+溢流壩段聯合泄流，按汛期1000年一遇的洪水標準，對應的設計流量為4 200 m3/s。

2.4.4蓄水和調節

按合同要求，大壩在2019年9月要進行初期蓄水，達到9億m3庫容，以滿足為下游凱樂塔電站在旱季補水發電的目的。因此，在2019年8月下旬，導流底孔下閘后，開始進行初期蓄水，此時，通過調節泄流底孔工作弧門的開度控制下泄流量，一方面要滿足凱樂塔電站的正常發電，控制下泄流量在400 m3/s，另一方面要將多余的來水蓄到庫區中，直至水位達到164.5 m高程，滿足9億m3的庫容需求。

在2019年11月進入旱季以后，大壩進行調蓄，仍然控制泄流底孔的閘門開度，按月均凱樂塔電站單臺機滿發流量180 m3/s控泄，將164～130高程間的水量結合上游流量分攤到調節期各月中，盡可能等流量下泄，提高下游凱樂塔電站旱季發電量。

到2020年6月，蘇阿皮蒂大壩進入正式蓄水期，水庫水位從130 m高程蓄至死水位185 m高程，蓄水量為23.77億m3，項目發電前水流仍通過泄流底孔下泄，發電后泄流底孔閘門關閉，水流通過廠房發電后下泄。

3 實施效果

實踐證明，施工階段采用的一期先形成左岸圍堰的導流方案，廠房布置在一期基坑內，能夠為廠房多爭取到1年的工期，使得廠房的進度從關鍵線路變成次關鍵線路，為項目實施減少了工期壓力。隨之也減少了項目在設備、材料和人員方面的投入，節約了項目成本。并且因為所有的臨建系統，如砂石、拌合系統和前期的施工道路，都布置在左岸，對一期導流后形成的左岸大壩施工非常有利，工程整體進度優于先施工右岸的方案。

左岸一期土石圍堰完成后，大壩樞紐布置中，體型最為復雜、最占壓直線工期的引水發電和泄流底孔壩段都隨之開始施工，拉長了這2個關鍵部位的工期，后續的施工實踐證明，這2個關鍵部位的工期越長，對項目的總體進度越有利。

4 結 語

施工導流的規劃設計與實施，與工程整體的樞紐布置息息相關，蘇阿皮蒂水利樞紐項目將大壩泄流底孔、引水發電和導流底孔壩段集中布置于主河床左岸側，擋水壩段連續分置在兩岸壩肩，使得各建筑物的型式布置更加合理，在保證各建筑物功能的前提下，簡化了施工程序，方便了大壩快速化施工，減少了工期方面的壓力。