莲麓二级（峡城）水电站施工导流方式选择

'第46卷第9期甘肃水利水电技术Vo1．46．No．92010年9月GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologySep．，2010·施工技术·莲麓二级(峡城)水电站施工导流方式选择钱鹤轩(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000)摘要：莲麓二级(峡城)水电站施工导流方式在设计阶段经过多方案比较，最终确定的河床外明渠导流方式在施工期运行正常，渠道内水力特性计算成果与水力模型试验结果基本吻合。重点介绍了比选阶段详细论证的两个导流方案。关键词：导流设计；方案比较；围堰；分期；明渠；莲麓二级(峡城)水电站中图分类号：TV551．1文献标识码：B文章编号：2095—0144(2010)09—0059—031工程概况68．0Ill，河道左右两岸Ⅱ级基座阶地对称发育，左岸阶坎呈莲麓二级(峡城)水电站位于甘肃西南部渭源、康乐两县上缓下陡地形，天然坡度26。～64。，坡脚为崩坡积砾质土和漂交界处的洮河干流中游河段上，为无调节河床式水电站。枢卵砾石层覆盖，厚2．4～3．7nl；上游30—130in为塌滑体，在纽坝顶高程2041．00m，最大坝高36．54in，坝顶总长265．20施工和运行期间稳定性差，需做护岸处理。右岸为Ⅱ级阶地m，从左岸至右岸依次布置：防渗帷幕、混凝土副坝、泄冲闸、及古河道出口段，地形较完整，阶地前缘岸坡呈43。66。的河床式厂房、安装间及副坝。正常蓄水位2038．00m，装3台陡坎，阶面高程2044—2047m，坡高23—26m。轴流转浆式机组，单机容量12．5MW，总装机容量37．5左、右坝肩均为Ⅱ级基座阶地，左坝肩二元结构覆盖层MW，为Ⅳ等小(1)型工程。厚l5—17m，基座高程2034．7～2039．0m；右坝肩阶地覆盖层2设计资料厚8—16m，下部砂卵砾石厚度1518m，基岩面高程2020～2．1水文气象2034m；古河槽基岩面低于河床基岩面。河床砂卵砾石厚坝址以上控制流域面积1．7359~104km。，多年平均流量2．6—3．6m，渗透系数29．6—46．0m／d，属强透水层。河床基底122m3／s，5~6月偶有春汛发生；7~9月降雨集中，多发洪水，及两岸阶地基座岩性为第三系上新统临夏组(N)红色中厚为主汛期；1O月为过渡期；12月～翌年4月降雨稀少，基本为层泥质砂岩夹砂砾岩、黏土岩，遇水易软化崩解，岩体为软质地下潜水补给，为枯水期。多年平均含沙量为1．06kg／m3，多岩cⅣ类。坝基岩体的透水率除泄冲闸段为5．2～32．0Lu，透年平均悬移质输沙率129kg／s。多年平均水温8．3℃水性中等外，其余各坝段地基岩体透水率均小于1Lu，透水工程区属高寒阴湿气候带与半干旱气候带的过渡区，多性微弱。年平均气温7．0℃，极端最高气温34．6oC，极端最低气温3导流方式及导流标准一29．6℃；多年平均降水量5652mm，多年平均蒸发量1259．33．1导流建筑物等级mlTl，年日照时数2437．9h，平均相对湿度67％，最大风速15莲麓二级(峡城)水电站属Ⅳ等小(1)型工程。按照《水利m／s，平均最大风速12m／s。分期洪水成果如表1所列。水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)和《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004)中的有关规定，表1分期洪水成果结合初步的水力计算成果，确定本工程施工导流建筑物级别为5级，其设计洪水重现期为5年，相应全年最大洪水流量1020m3／s。3．2导流方式根据坝址地形、地质条件及水文资料，结合枢纽布置特点，对具有代表性的两个方案即：河床内分期导流方案(方案一)和河床外明渠分期导流方案(方案二)，进行论证比较。3．2．1方案一施工导流设计3．2．1．1导流分期规划(1)导流I期：导流时段为第1年10月至第2年122．2工程地质月。第1年11月底完成右侧河床疏浚工作，之后两个月进行坝址处河道顺直，河谷断面形态为u形，河水面宽约左岸I期纵、横向土石围堰填筑和堰基防渗高喷灌浆；第2收稿日期：2010—08—10作者简介：钱鹤轩(1979一)，男，河北临城人，助理工程师，主要从事水利水电工程施工组织设计。·59· 2010年第9期甘肃水利水电技术第46卷年2月至12月，进行一期基坑开挖、混凝土浇筑及金结制安浆防渗帷幕，上接壤土心墙，下部深入基岩1．0m。等工作。期间以完成左岸3孔泄冲闸、分隔导墙(闸与厂房之I期泄水建筑物利用右侧疏浚河道，按近似导流明渠设间的分隔导墙主体部分以及导流所需的上游延长段和下游计，设计断面为梯形断面，进、出口高程依次为2018．70m、延长段)的施工为重点。2018．O0m，渠底宽28m，左边坡1：2．0，右边坡1：1．0，疏浚河(2)导流Ⅱ期：导流时段为第3年1月至第3年12月。床长约350m。计划在第3年1月底完成Ⅱ期上、下游横向壤土心墙土石围(2)Ⅱ期导流建筑物设计堰填筑，纵向围堰系利用已完成的分隔导墙。第3年2月初Ⅱ期上游横向围堰结合厂房流道前挡砂坎布置，上、下至第3年12月底完成右岸厂房、安装间及右副坝等建筑物游横向围堰均采用壤土心墙土石围堰，堰顶宽5．0m，迎水的施工。面边坡1：2．0，背水面边坡1：1．5；上、下游坡面均采用铅丝石(3)水力计算成果：枢纽各期导流方式及水力计算成果笼护坡。堰顶高程2028．3m，堰顶长86m，最大堰高10．3见表2。m，堰体采用壤土心墙防渗体，心墙顶宽2．0m，边坡1：0-3；堰基采用高喷灌浆防渗帷幕，上接壤土心墙，下部深入基岩表2枢纽施工导流方案一水力学计算主要成果1．0m。Ⅱ期纵向围堰为I期已建成的混凝土闸坝分隔导墙，向上游方向延长50m，顶高程为2028．3m；向下游方向延长60m，顶高程为2025．20m。3．2．2方案二施工导流设计3．2．2．1导流分期规划(1)导流I一1期：导流时段为第1年lO月至第2年2月。第1年l0月开始左副坝段及3号泄冲闸的基坑开挖，利用开挖料进行I一1期纵、横向土石围堰填筑和堰基防渗高喷灌浆，12月底完成闸坝分隔导墙及其加高、延长段的混凝土浇筑施工；于第2年2月底完成导流明渠的开挖并具备过流条件。期间以完成分隔导墙(闸与厂房之间的分隔导墙主体部分以及导流所需的上、下游延长段)的施工为重点。(2)导流I一2期：导流时段为第2年3月至第3年53．2．1．2导流建筑物设计月。计划在第2年2月底完成I一2期上、下游横向壤土心墙I、Ⅱ期导流建筑按物其使用期内5年一遇最大洪水设土石围堰填筑，纵向围堰系利用已完成的分隔导墙。期间主计，相应洪水流量为1020mVs(全年)。要完成右副坝、3孔泄冲闸、河床式厂房的土建工程施工及(1)I期导流建筑物设计机电、金属结构的制造和安装工作。I期纵、横向围堰结构形式均采用壤土心墙土石围堰，(3)导流Ⅱ期：导流时段为第3年6月至第3年lO月。顶宽5．0m，其中上下游横向围堰及纵向围堰采用铅丝石笼在次期间主要完成导流明渠的封堵和左岸副坝的施工。护坡、护底，下游横向围堰采用抛石护坡、护底，厚度均不小(4)水力计算成果：枢纽各期导流方式及水力计算成果于0．5m；迎水面边坡1：2．0，背水面边坡l：1．5；堰体采用壤见表3。土心墙防渗体，心墙顶宽2．0m，边坡1：0．3；堰基采用高压灌3．2．2．2导流建筑物设计表3枢纽施工导流方案二水力学计算主要成果·60· 第9期钱鹤轩：莲麓二级(峡城)水电站施工导流方式选择第46卷枢纽I一1期施工区为左岸滩地，此段高程较高，部分地表4P=-20％不同时段导流明渠均匀流渠段内特性段可在干滩施工，因此可利用开挖弃料在主汛期过后再填筑围堰，导流标准为5年一遇1O月份最大洪水，相应流量366m3／s；I一2期和Ⅱ期围堰导流标准均为5年一遇全年最大洪水，相应流量l020m3／s。(1)I一1期导流建筑物设计I一1期纵横向围堰结构型式亦采用壤土心墙土石围堰，顶宽3m，边坡均为1：1．5；迎水面采用抛块石护坡、护底，厚度不小于0．5m。堰体采用壤土心墙防渗体，心墙顶宽1．0m，边坡l：0．3，由于施工期在枯水期，工期也很短，故不设堰基防渗，基坑渗水采用水泵抽排。数量(2)I一2期导流建筑物设计项目方案一方案二上游横向围堰仍结合厂房流道前挡砂坎布置，上下游横向围堰均采用壤土心墙土石围堰，堰顶宽5．0m，迎水面边坡1：2．0，背水面边坡1：1．5，迎水面采用铅丝石笼护坡。心墙顶宽2．0m，边坡1：0．3；堰基采用高喷灌浆防渗帷幕，上接壤土心墙，下部深入基岩1．0rrl。纵向围堰系利用已建成的闸坝分隔导墙，上游延长50．65m，顶高程2029．70m，下游延长40．15m。顶高程与永久工程填筑平台同高程，为2027．80m。(3)I／期导流建筑物设计Ⅱ期上、下游横向围堰为封堵导流明渠进、出口，围堰结合左岸永久填筑平台，采用壤土心墙土石围堰，堰顶宽5．0m，迎水面边坡1-"2．0，背水面边坡1：1．5；迎水面采用铅丝石笼护坡。堰体采用壤土心墙防渗体，心墙顶宽2．0瑚，边坡1：O．3。Ⅱ期纵向围堰利用已建成的闸坝分隔导墙。(4)导流明渠设计有利于集中施工，可减少控制性节点工期，在施工组织得当，导流明渠设计全长526m，底宽24m，设计纵坡0．2％。资金人员配套的情况下，首台机还有提前发电的余地。考虑左岸开挖边坡：岩石l：O．5，砂砾石1：O．75，碎石土1：1．0，每隔提前发电效益，综合其它各方面条件，最终选定方案二作为10m高程设马道(宽1．0m)；右岸边坡除6号闸墩外上下右工程实施的导流方案。导墙边坡均为I：0．3。根据地质资料，导流明渠左边墙和底板5结语地基多为基岩，右边墙为6号闸墩和闸坝分隔导墙，故渠道峡城水电站目前已建成发电，在施工过程中对导流明不做衬砌。导流明渠水力特性见表4。渠进、出口及弯道段做了局部混凝土衬砌，在整个建设期4方案比较导流明渠安全度汛两次，仅弯道段和下游出口段发生了局两方案特性比较如表5所列。部的冲刷破坏，整个导流明渠运行期较为安全；左岸开挖综上所述，两方案在技术上都是可行的，方案一在投资高边坡局部发生坍塌，整体较为稳定。通过设计方案成果上比方案二少24．82万元。但在工期上方案二比方案一提前与实际运行结果的比较，为类似工程的导流方案选择积累半年发电，而且绝大部分主体工程均在I一2期基坑内进行，一定的经验。，^^、，，^c‘^，4^^^04c^‘‘c^‘，^，^，^，^^，^，^—^‘(上接第52页)表2量测频率膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，适当的延长量测时间。7结语基于以上原因和三台阶七步开挖法在自家坡隧道中的成功应用，在黄土隧道及软岩隧道的开挖中三台阶七步开挖法是一种很好的施工方法，值得推广和借鉴。参考文献：[1]TZ204—2008，铁路隧道工程施工技术指南IS]．[2]经规标准E20073119号，铁路隧道工程施工技术指南[s]．(3)量测作业结束[3]铁道第一勘察设计院．新建兰渝铁路白家坡隧道施工图纸[R]．各项量测作业均在持续变形基本稳定后2-3周结束，对西安：铁道第一勘察设计院，2008．·61·'