浅谈桃源水电站施工导流设计与实践

'水力发电第40卷第6期2014年6月桃水电玷施工导琉设计与实践虞东亮，陈钰，周洁，吴文洪(中国水电顾问集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙410014)摘要：桃源水电站汛期洪水流量大，施工期通航及两岸堤垸防洪要求高，结合枢纽布置方案，制定了合理的施工导流及施工期临时通航、度汛方案。工程分两期施工：利用双洲岛作为纵向围堰，一期围右河槽，进行右河槽11孔泄洪闸、厂房、船闸及土石副坝等工程的施工，由左侧原主河槽过流、通航，汛期一期基坑参与泄洪；二期围左河槽，进行左河槽l4孔泄洪闸及土石副坝等工程施工，由右岸11孔泄洪闸泄流，一期已完建的船闸进行二期施工期临时通航．利用二期围堰挡水发电，汛期二期基坑参与泄洪。关键词：施工导流；施工期通航；度汛；桃源水电站DesignandImplementationofConstructionDiversionforTaoyuanHydropowerStationYUDongliang，CHENYu，ZHOUJie，WUWenhong(HydroChinaZhongnanEngineeringCorporation，Changsha410014，Hunan，China)Abstract=Aslargefloodflowinfloodseasonandtightdemandonnavigationandfloodcontrolduringconstructionperiod，theschemeofconstructiondiversion，temporarynavigationandflooddischargeofTaoyuanHydropowerStationprojectisdevelopedbasedongenerallayoutofhydraulicstructures．Two-phaseconstructiondiversionschemeisused．InPhaseIdiversion,theShuangzhouIslandsisusedaslongitudinalcofferdamandtherightriverchannelissurroundedbycofferdamstoconstructionfight-bank11dischargesluices，powerhouse，shiplockandearthauxiliarydam，andtheleftriverchannelisforflowdischargeandnavigationandthefloodinseasonisdischargedbyleftriverchannelandPhase—Ipit．InPhase-IIconstruction，theleftfiverchannelissuroundedbycofferdamstoconstructright-bank14dischargesluicesandearthauxiliarydam,thenavigationisconductedbyshiplock,theflowisdischargedbyfight-banksluices，thefloodinseasonisdischargedbyright-banksluicesandPhase-IIpit,andsomegeneratingunitswillbeputintooperation．KeyWords：constructiondiversion；navigationduringconstructionperiod；flooddischarge；TaoyuanHydropowerStation中图分类号：TV551．16(264)文献标识码：B文章编号：0559—9342(2O14)O6—0030-05桃源水电站位于湖南省常德市桃源县城附近的沅分明坝址控制流域面积8．67万kru，多年平均流水干流上，是沅水干流最末一个水电开发梯级，该电量2060nl3／S，实测最大流量(1996年)29100in／站上游距凌津滩水电站38．2km，坝址紧临桃源县城，s。汛期为每年4月至9月．汛期洪峰流量大，相对左、右岸分别为桃源县漳江垸和浔阳垸。工程开发任历时长，流量变化具有洪中有枯、枯中有洪的特点。务以发电为主，兼顾航运、旅游等综合利用。电站主1．2地形地质要由泄洪闸、发电厂房、船闸等水工建筑物组成。水坝址位于桃源沅水大桥下游约2kin处．左岸库正常蓄水位39．50Ill，相应库容1_28亿in，装有9为桃源县城，右岸为漳江镇，河中分布有长约2．9台单机容量20Mw的贯流式机组．电站多年平均发kin、宽约550rfl的双洲岛，双洲岛中央部位有顺电量7．93亿kW·h。_T程于2010年10月正式开工，河向的汊沟将双洲一分为二。坝址为典型的平原首台机组于2013年10月底正式投产发电。河谷，枯水期左河槽水面宽约600m、水深2～61施工导流设计条件收稿日期：2014—04—031．1水文气象作者简介：虞东亮(1969一)，男，安徽宿松人，高级丁程师沅水属典型南方河流，流域内温湿多雨，四季从事水电工程施工组织设计T作．囫mer∽crVo1．40N0．6 ／J＼／JⅨ￡u_上卜u月一槽左右槽l4蚕布侧孔置布泄l洪景1孔闸发泄，电萎双洪厂洲闸房妻靠，妻及厂航萎右房及槽及泄流泄右篝流槽；③，爨三左由期槽束围通窄左航后槽；的1②左4孔二河泄期床洪通围奏：：薹：娶一辇。、，=．～’一。～：’二I⋯⋯萋曼围二难摹堰期，落通河航在床保主束证河窄率床率低，较。施大一工，汛难度前度汛船大困闸；槽置临侧14时布孔船置泄闸发洪电，闸黧双厂，洲房双靠洲，右布孔②由泄临二洪时期船闸围，左闸通由岸左航船侧，闸河右及床槽14泄11孔流孔泄及泄通洪洪航闸闸；，3二量6期400临0m～时35／s船0，0闸0通通m航航保，，证通率航8保区5．证5间％流率；1：二⋯二一=⋯一。：⋯二=⋯J：^二．’．：⋯，=⋯=⋯⋯～槽布置11孔泄洪闸泄流，围堰挡水发电92％～’雪围期一呈和口，请左围期一一糯匝航§，左槽14孔泄洪闸，双洲导流程序简单．施工期通航保证布置船闸，双洲靠右槽率高，通航安全；各期均能充分侧布置发电厂房，右槽利用双洲岛开展施工：河床束窄布置ll孔泄洪闸度相对最小．度汛安全风险小一11兰，为县城防洪堤，工程施工期度汛标准除满足工程本同堰填筑施工，9月底右河槽截流，由左河槽过流。身安全需要外，还要在不降低防洪堤度汛标准前提2010年10月至2011年3月，由一期围堰挡水，左下确保两岸堤防安全。河槽过流、通航．期问施工右岸11孔泄洪闸、厂根据选定的施工期同堰挡水及槽一期、度1一及回似汛，寇删一期标二口船久D砌一流问准啐证％，在一、房、双洲船闸及右岸副坝。汛期停止施工，由右岸二期围堰挡水情况下，坝前水位均略超过运行期的基坑及左河槽联合泄洪度汛。2011年9月至2012正常蓄水位39．50ITI，但各堰前水位对应的库区各堤年3月，恢复一期围堰挡水，左河槽过流、通航，垸回水水位均低于其警戒水位，因此遁在闸枯水期围堰在此期间完成右岸1l孑L泄洪闸混凝土浇筑及弧门安挡水情况下，工程建设不影响库区防洪堤垸的防洪装、厂房坝段混凝土浇筑不低于高程45．00in，并具区时∞安全。但是汛期直接采用枯期同堰断面过水均不能备进水闸门和尾水闸门下放挡水条件。2012年汛前确保库区防洪堤安全，为此，汛前需睥考批虑对围堰进一期围堰拆除、厂房下放闸门挡水继续施工，泄洪通通行拆除。围堰拆除高程综合考虑满足库区防洪堤垸闸坝段停止施工．由左河槽及右岸11孑L已完建泄洪～；一‘一檗度汛安全、充分利用枯水期且便于汛后尽快恢复施闸联合泄洪度汛。工、不影响汛期施工期通航、尽可能利用围堰挡水(2)二期导流。2012年9月开始二期上、下游发电等因素，同时结合水力计算及模型实验成果综围堰填筑施工．9月底左河槽截流．由右岸11孑L泄合比选确定。一期围堰采用高2．50m的自溃子堰的洪闸过流．船闸具备永久通航条件。2012年10月方式满足度汛形象要求；二期围堰兼顾考虑永久船至2013年3月，由二期同堰挡水，右岸11孑L泄洪闸最低通航水位为36．50m，同时在该水位下机组亦闸过流、永久船闸I临时通航，期间施工左岸14孔泄可运行发电，选择二期一汛时上、下游围堰均拆除洪闸及副坝。2013年汛前拆除二期围堰子堰，汛期至高程36．50m。经复核，各期度汛时，防洪堤对应停止施工，由二期基坑及右岸11孑L泄洪闸联合泄洪的回水位较其安全泄量(23ooom3／s)下对应的天度汛2013年9月至2014年3月，由二期围堰挡然水位略有壅高，但均在防洪堤安全限度以内并有水，右岸11孔泄洪闸过流，永久船闸通航，期间完一定的富裕度。成左槽14孔泄洪闸混凝土浇筑及弧门安装工程。至桃源水电站上游已建有五强溪、凌津滩水电站，2014年3月底二期基坑工程全部完工。厂房坝段在施工期可充分利用上游水库的水情测报系统进行预自身挡水条件下全年施工，2013年6月底首台机组报、合理调度，当发生超标洪水时，应首先保证防具备发电条件，由二期围堰挡水发电。首台机组发洪堤的安全，尽可能地解除施工围堰对河道阻挡作电工期36个月，总工期52个月。用，恢复到天然行洪状态。施工导流程序及水力学要素见表2。3．3导流程序4导流建筑物设计根据施工总进度安排，工程分两期施工，导流程序如下：4．1一期围堰(1)一期导流。2010年9月开始一期上、下游一期围堰主要由块石、双洲砂砾料等填筑而成。 ；u已，口U加民／j、，寸·17D／~／Jk、"JLIIJI-4—L寸IbI：xI—=J=J口6注：表中上、下游水位为综合模型试验成果。l油I一一(a--o5m)、、夕罐镛瓣风1lj⋯＼、<·，．静’号高^一、／I，]一1流57．"0j0O)UU一J【1r1‘nnn1．，⋯⋯一⋯’罐媾}覆簿盖德层罐：：蒋．涵啼滋浆／一3O00一图2一期上游围堰典型设计断面示意(单位：m)其中纵向同堰利用双洲岛，肺部进行加高即可满足设计断面见图3施工期挡水要求。上、下游横向土石围堰堰顶高程5施工期度汛及通航情况分别为40．90、39．20m。同堰上部采用自溃子堰的方式以满足度汛形象要求，FI溃子堰采用粘土草袋桃源水电站自2010年9月开始施工．根据工程填筑。纵向同堰及一期子堰以下堰身和堰基覆盖层进展及总体度汛要求，分年度编制了防洪度汛要求、均采用高喷灌浆防渗，堰面及堰脚均采用膜袋混凝度汛方案以及应急预案。截至2013年10月底首台土防冲保护(实际施工采用格宾石笼护面)。围堰典机组并网发电，共历经3个汛期，遭遇4场较大的型设计断面见图2。洪水，由于建设方的科学决策，确保了工程度汛、4．2二期围堰库岸堤防度汛及施工期临时通航的安全二期纵向围堰与一期相I司，利用双洲岛。上、2010年10月工程开始一期围堰填筑，由于受开下游横向土石围堰堰顶高程分别为42．30m、39．20工前人工水下淘金、采砂等影响。河床覆盖层受扰动m。汛前将围堰主动拆除至过水高程36．50m。堰身大，坝址河床覆盖层变为无砂、少砾的漂卵石，同堰和堰基采用土工膜心墙+高喷灌浆防渗，上下游坡高喷灌浆难于成墙，集中渗漏点较多，经后期多次返面、过水平台及堰脚均采用0．50m厚的膜袋混凝土工补灌并采取加大基坑集中抽排强度措施．保证了一防冲保护(实际施工采用格宾石笼护面)。围堰典型期工程干地施工。2011年汛期，根据中长期洪水预merPowerVo1．40No．6圈 水力发电2014年6月再＼《二i一一1957、⋯．．二譬。，。世、但＼l一365001l丌1‘nn叫瓣瓣覆舔盖镶层鬻I德镬i’yTy30OO图3二期上游围堰典型设计断面示意(单位：m)报，结合工程施工进度需求，围堰实际挡水施工期延于航道顺直，原主河床覆盖层被冲走，水深达41"I1续至6月。6月8日，上游五强溪水电站开闸泄洪，以上，施工期问通航顺利，无滞航、碍航现象。水情预报坝址流量将达12000m(实测9400m3／s)，2012年l1月24日永久船闸实现了施工期临时通电站肩动了Ⅲ级应急响应，基坑人员设备撤离。考虑航。船闸自20l2年11月24日通航至2013年底．到围堰实际施工情况，为确保围堰主体安全，减少汛累计通航588闸，过闸船舶1452艘，通航总吨位后恢复T程量．对下游围堰部分子堰采取主动拆除措67万吨，单日通航创12闸32艘船舶的最高记录。施、基坑有计划充水，一期T程安全度汛，汛末快速2013年汛前，二期同堰拆除至过水高程36．50恢复子堰挡水，一期基坑恢复施工。1"11，工程安全度汛，汛后恢复子堰挡水施工。在同2012年汛前，由于各种原冈，厂房施工未能达堰刚恢复子堰挡水阶段．9月25Et．水情预报坝址到预定的自身下闸挡水度汛形象，汛期无法继续施来流量16200m|j／s(实测16100m3／s)，为确保同堰工。鉴于厂房为控制工程施工总进度的关键线路，主体安全度汛．对二期同堰子堰采取了主动破堰充汛期厂房停工将直接导致工程二期截流、发电进度水分洪措施。2013年l0月，电站在二期同堰恢复推迟1年。经论证，决定存一期基坑中增设厂房全挡水情况下蓄水发电。年挡水同堰，以解决厂房工程汛期连续施一】问题。6总结2012年汛期，为确保工程总体度汛安全及二期建设目标，根据厂房全年围堰施工现状，结合水情预报，(1)桃源水电站是一座对通航、防洪要求高的一期同堰实际挡水施工期亦延续至6月。4月底厂河床式电站，其枢纽布置比选应与施T导流、通航、房全年围堰的填筑、加高、防渗及防冲保护工程完度汛等因素同等考虑，才能使工程综合效益最大化。一5月12日，五强溪水电站开闸泄洪．水情预报，(2)河床式电站施工期建筑物阻水势必造成汛坝址流量将达12000ms(实测11900mⅡ／s)，为确期库水位壅高、两岸防洪【程安全性降低。为严格保工程顺利转二期施工，对一期同堰采取了加高培控制上游库区回水位，选择过水同堰方案．枯期罔厚的处理措施，同堰具备了挡水条件，但在高洪水堰挡水施T、汛期基坑过水度汛是合适的。施工期位、大渗量的冲击作用下，基坑抽排水能力受限，度汛标准的确定，除满足T程本身度汛安全要求外．最终渗水淹没了基坑。洪水退后立即组织基坑排水，还应综合考虑城镇防洪安全．在不降低防洪堤度汛一期基坑剩余项目继续施工。2012年6月下旬，一标准前提下保证两岸堤防安全．并制汀超标洪水应期上、下游同堰拆除至原河床．厂房在全年围堰急预案。通过选择合适的过水堰顶高程和子堰高度，围护下继续施工。7月18日，五强溪水电站开闸减小导流工程投资，保证两岸堤垸防洪度汛安全。泄洪，水情预报坝址流量将超过23000ITI／s(实(3)厂房施工进度是影响T程总进度的关键要测19900m3／s)，超过防洪堤垸安全泄量和厂房全年素，在T程进度滞后的情况下，及时增设厂房全年同堰20年一遇挡水标准，为确保库岸堤垸、县城安围堰，使厂房汛期连续施工，保证了后续节点进度全和T程安全，对厂房基坑上游围堰采取了主动破及发电总进度目标。堰充水分洪措施，洪水退去后随即开始封堵围堰缺(4)对于库岸防洪堤度汛水位敏感、施工期通口，厂房基坑抽排水后继续全年施工通过后期采航要求高、而流态和边界条件又较复杂的宽浅式河取赶工措施，厂房丁程基本按计划完工。2012年9床，水工模型试验为设计方案确定提供了依据。桃月，厂房进水口闸门下闸，厂房基坑上游围堰拆除。源水电站各期导流、通航、度汛均进行r相应的水2012年10月2日二期截流，工程转入二期施工。工模型试验，试验数值与实测成果相差甚小，为工一期基坑施工期间利用原左侧主河槽通航，由程导流、通航、度汛提供了有力的(下转第41页) ，b叶u世，u，蜘于炷，J，寸：l7D朐R，J＼J口WP．Ir删，I刚b~--r--．c-j-Njb帼细11l丌7墨舅墨署曼期维护方面具有明显的优越性。方案四结构稳定，5结语航道内侧需在后期局部清理。(2)施1=组织。方案二、四、五具有施_[组织(1)经过多方案比较分析，桃源水电站船闸下游简单，施工速度快的优点。引航道一期围堰外主导航墙选定的n“混凝土桩+高喷基(3)施工工期。与另加子围堰旱地施工方案比础”设计方案避免了另加子围堰施工，节约了投资，较，各方案均大大缩短了施[工期，均能在枯水时加快了施工进度，为船闸如期通航创造了条件。段完工，确保船闸按期通航。(2)通航建筑物下游引航道具有顺水流方向结(4)工程投资。方案四、五相对较经济。构尺寸长、工期紧张、施工组织困难、围堰工程量经过结构布置、施工组织、施工工期、工程投大等特点。本工程采用的“混凝土桩+高喷基础”资等方面的比较，选择方案四为推荐方案。各比较方案为今后引航道的设计提供了新思路．找到了新方案主要优缺点见表l。方法，对类似工程具有指导意义。4运行情况参考文献：该T程于2011年12月_Jf始施工，局部采用砂王红斌．桃源水电站可行性研究报告(综合说明)[R]．长沙：中国卵石回填碾压后进行桩基施[和高喷施工，工程施水电顾问集团中南勘测设计研究院，2010．工顺利，并于2012年2月基础部位施工完毕，为上夏正东．京杭运河口f1低等级老船闸扩容改造研究『J]．交通科技，部结构在汛前提供了足够的施工预备期。2012(5)：118—120．李建红，芦志强，吴澎．船闸工程引航道墩板式结构的优化设计船闸于2012年11月按期实行通航，确保了二[J]．水运T程，201o(9)：92—96，123．期工程的顺利开展。工程自运行以来，经历了2013扈晓雯．水口水电站三级船闸下游导航墙设计[J]．水运工程，1998年“9．25”洪水过程，洪水流量12200m3／s，下游(3)：l9—21．引航道主导航墙运行正常，桩基础及高喷体无明显梁若冰．金鸡滩水利枢纽船闸上游引航道右侧导航墙设计及优破坏。航道外侧抛石护坡无冲刷破坏现象，满足工化[J]．水利规划与设计，2010(4)：58，74．程运行要求。(责任编辑杨健)(上接第34页)指导。期滞后工期，确保了工程进度。(5)建立及时准确的水情测报系统可以为工程参考文献：防洪度汛提供科学的决策依据。分期导流施工的河床式电站建设工期环环相扣，各种原因导致的工期[1]王红斌．桃源水电站可行性研究报告【R】．长沙：中国水电顾问集滞后往往难以预料．中长期水情预报为工程充分利团中南勘测设计研究院．2010．用平水年和枯水年延长施工期提供了决策依据。桃[2]水利电力部水利水电建设总局．水利水电工程施工组织设计手源水电站2012年汛期结合水情预报情况采取了相应册[M]．北京：中国水利水电出版社，1997．的措施，充分有效地利用了主汛期施工，追回了前(责任编辑王琪)WaterPower0z．4fJNo．6圈'