积石峡水电站施工导流设计概述

'50许建军，林万旭，权锋．积石峡水电站施工导流设计概述文章编号：1006-2610(2013)04—0050—03积石峡水电站施工导流设计概述许建军，林万旭，权锋(1．黄河上游水电开发有限责任公司，西宁810008；2．中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，西安710065)摘要：积石峡水电站采用土石围堰一次拦断河床、大坝基坑全年施工、左岸隧洞过流的施工导流方式。主河床截流后枯水期导流洞单独泄流，汛期导流洞与泄洪排沙底孔联合泄流。该工程施工期的洪水流量选择充分利用了河段梯级上游龙头水库龙羊峡水电站的调洪控泄作用，导流洞下游段与中孑L泄洪洞结合，且汛期利用泄洪排沙底孑L参与导流，减小了导流建筑物规模，节约了工程投资，取得了较好的技术经济效益。关键词：积石峡水电站；施工导流；导流规划；导流隧洞中图分类号：TV551．1文献标识码：AGeneralDescriptionofDesignofConstructionDiversion，JishixiaHydropowerProiectXUJian-jun，LINWan-xu，QUANFeng(1．Hum~gheHydrotx~werDevelopmentCo．，Ltd．，Xining810008，ChinaI2．HYDROCHINAⅪbeiEngineeringCorporation，Xi"an7113065，China)Abstract：InconstructionofJishixiaHydropowerProject．theriverisclosedbytheearth—rockcoferdamonceandtheriverflowisdiver-tedthroughthediversiontunnelonleftbankSOthattheconstructionactivitiesinthefoundationpitcouldbeexecutedtheyearround．Af-terthemainriverbedisclosed，theriverflowinthelow—waterperiodisdischargedbythediversiontunnelindividually：inthefloodsea—son，bythediversi~)ntunnelandthebottomoutlettogether．Duringtheprojectconstruction，thefunctionofthefloodcontrolbytheup—streamLtmgyangxiaHydropowerStationisfullyutilizedtocontroltheincomingdischarge，thedownstreamsectionofthediversiontunnelcombinesthemiddleflooddischargetunnelandthebottomoutletisappliedfortheflooddiversioninthefloodseasonSOthatthescaleofthediversionstructureisdecreased．investmentisreducedandaexpectedtechnical＆economicbenefitsaregained．Keywords：JishixiaHydropowerProject；constructiondiversion；diversionplanning；diversiontunnel340MW的水轮发电机组；泄洪建筑物由左岸单孑L1I程概况溢洪道、左岸中孑L泄洪洞及左岸泄洪排沙底孑L组成，积石峡水电站是黄河上游龙～青段梯级规划的溢洪道进口底板高程为1825m，溢流堰顶高程为第5个大型梯级水电站，坝址位于青海省海东州循1838m，中孑L泄洪洞及泄洪排沙底进口高程分别为化县境内，距上游公伯峡水电站河道距离55km，距1820m及1795m。本工程于2007年3月实现主下游刘家峡水电站河道距离93km，距省会西宁市河床截流，2010年l0月导流洞下闸，水库开始蓄公路里程206km。本工程主要任务是发电，水库正水，2010年11月首台机组投产发电，2010年12月常蓄水位高程1856131，总库容2．94亿m，电站装后续2台机组投产发电。机容量1020MW，多年平均发电量33．63亿kWh，工程为Ⅱ等大(2)型工程，大坝为1级建筑物，泄水2程区自然条件建筑物、引水发电及厂房均为2级建筑物。2．1气象水文条件拦河大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程为积石峡水电站地处青藏高原内陆，具有高原气1861Ill，最大坝高101m；引水发电系统布置于左候特点，冬寒夏凉，日温差较大，无霜期短，降雨集中岸，采用坝后地面式厂房，场内安装3台单机容量为于5．_9月，年蒸发量大，11月一翌年3月月平均气温低于0℃。坝址以上流域面积为146749km，其收稿日期：2013~5—24中龙羊峡水电站以上流域面积占89．6％；龙一积区作者简介：许建军(1980一)，男，甘肃省民勤县人，工程师，从事水利水电工程建设管理．间流域面积占10．4％。积石峡坝址施工期洪水主 西北水电·2013年·第4期51要由龙羊峡水库调洪后控泄流量和龙一积段区间流管理灵活性高、工期保证率高的导流方式。该工程量2部分组成，同时考虑了上游已建的李家峡和公导流采用围堰一次拦断河床、左岸一条隧洞过流、大伯峡水电站影响。经龙羊峡水电站控泄后积石峡水坝基坑全年施工的导流方式。电站分期洪水成果见表1。3．2导流标准表1积石峡水电站坝址区施工分期洪水成果表／(m3·s)本工程围堰的保护对象为1级和2级永久建筑物(面板堆石坝及发电厂房)。根据导流建筑物保护对象、失事后果、使用年限、围堰规模4项指标确定本工程导流建筑物级别为4级(与中孔泄洪洞结合段按永久建筑物设计，为2级)，相应的导流建筑2．2坝址区地形地质条件物设计洪水重现期为lO～20a。本工程坝址区10坝址位于积石峡峡谷出口段“S”形河道，河谷年、20年一遇洪水期对应流量分别为2380，2530狭窄，河谷型态呈不对称的“U”形河谷。平水期河m／s，流量相差仅150m／s，经两标准对应代表性水位高程为1782～1783m，河面平均宽约70m，水导流建筑物方案经济比较，工程投资相差240万元，深9～17m，正常蓄水位高程为1856ITI时相应河面两者相差不大，故导流标准选用2O年一遇洪水标宽为291—3001TI。河谷右岸岸坡上陡下缓，岸坡准，相应的流量为Q=2530m／s。为减小导流洞18151TI高程以上坡度为7O。左右、1780—18151TI规模、节约工程投资，初期导流汛期采用导流洞与泄坡度为5。～20。；左岸岸坡相对较缓，岸坡坡度为洪排沙底孔联合过流。根据DIMT5397—2007(水电40。～60。，在1810m有Ⅱ、Ⅲ级侵蚀堆积阶地发育工程施工组织设计规范》，中期导流设计度汛标准的平台。为100年一遇，采用导流洞与泄洪排沙底孔联合泄坝址区河床覆盖层以砂卵砾石为主，主要分布流；后期导流设计度汛标准为100年一遇，采用永久在河床偏左岸，平均厚度7～8m，河心及偏右岸河泄洪建筑物泄流。施工导流规划见表2。床无覆盖层。坝址区出露的基岩主要为白垩系下统表2积石峡水电站施工导流规划表河口群砂岩和砾岩，河床坝基范围内主要地层岩性为砂岩和砾岩，泄洪洞及导流洞砾岩夹砂岩岩体中，岩层倾角平缓，岩相变化大。3导流方式、导流标准及导流规划3．1导流方式该工程坝址处河谷狭窄，河谷两岸山体雄厚，拦河大坝为混凝土面板堆石坝，坝址区地形不具备采用河床内分期导流或明渠导流条件。坝址两岸山体岩性主要为砂岩和砾岩，岩体结构较为完整，具备修建导流隧洞条件。该工程地处青藏高原内陆，冬季寒冷，且持续时间较长，若采用枯水期围堰挡水，汛流％3260大坝期基坑过水，则围堰基坑和围堰防护、清淤工程量较大，且错过坝体填筑黄金季节，造成工程总工期延4导流建筑物设计长，发电工期推迟，其导流代价和风险较高。同时若采用枯水期围堰挡水，一汛坝体临时断面挡水，则由4．1上、下游围堰设计于基坑工程量大，截流后一个枯水期内很难完成，工本工程施工导流挡水建筑物由主河床上、下游期方面不具备条件。在综合考虑坝址区地形地质条围堰组成，结合本工程特点及导流方式，上下游围堰件、枢纽建筑物布置格局、气象水文条件、导流建筑均采用土石围堰，该堰型可充分利用工程开挖碴料，物布置条件、主体工程施工、工程建设期施工管理难能较好适应本地区气候条件，且可利用大型施工机度等因素，选用大坝全年处于安全施工状态、施工期具快速施工。 52许建军，林万旭，权锋．积石峡水电站施工导流设计概迷上游围堰轴线位于坝轴线上游2501TI处，堰顶引渠底板高程1780．2m，底板混凝土衬砌厚为1．2高程为1815m，最大堰高43．51TI。现场施工时由m。引渠顶部高程为1798．3m，其中高程1987m于截流戗堤闭气效果较差、渗水量大造成基坑抽水以下为贴坡混凝土，厚度为1．0m。高程1987m以困难，为此将上游围堰体型及防渗形式进行了修改。上为混凝土导墙，导墙顶宽1．0m。经修改的上游围堰堰顶宽度10．5m，堰体迎水面坡(3)洞身段设计比为1：2，并在高程1798，802，1804m处分别设导流洞穿越地层岩性为砂岩和砾岩，依据围岩置7，10．5及1lm宽的马道，背水面坡比为条件及内外水头等确定隧洞全断面采用混凝土衬1：1。65。施时将上游围堰堰基及堰体防渗由原砌，进口0+000．O0m～0+015．00m段围岩为Ⅲ类，设计的戗堤后混凝土截水墙上接土工膜修改为戗堤顶拱衬砌厚度为3．3m，底板及边墙衬砌厚度为1．5内混凝土防渗墙上接斜土工膜，防渗墙厚度0．81TI。m；0+015．00i"n～0+051．O0m段围岩为Ⅱ～Ⅲ类，下游围堰轴线位于坝轴线下游585m处，现场施工顶拱衬砌厚度为1．2iql，底板及边墙衬砌厚度为1．5时将下游围堰堰顶高程由原设计1790ITI加高至m；0+051．0011"1～0+239．81m(非结合段终点)段围1798ITI，实际最大堰高26m，堰顶宽度10m，堰体岩为Ⅱ～Ⅲ类，该段全断面衬砌厚度均为1．0m；0+迎水面坡比1：1．75，背水面坡比1：1．5。施工时239．81ITI～0+638．36m为导流洞与中孔泄洪洞相将下游围堰堰基及堰体防渗由原设计的高压旋喷灌结合段，该段隧洞全断面衬砌厚度为1．2m。浆修改为混凝土防渗墙上接黏土心墙，防渗墙厚0．8(4)出口消能工设计m，黏土心墙顶宽41]，两侧坡比l：0．2。由于导流洞下游段与中孑L泄洪洞结合，其出口4．2导流隧洞设计消能工利用中孔泄洪洞消力池，池底高程为1768(1)导流隧洞布置m，净宽15m，两侧边墙顶部高程1796m，边墙与底本工程导流隧洞布置在左岸，下游段与永久建板为整体式。消力池尾坎顶高程为1778m，消力池筑物巾孔泄洪洞结合，非结合段洞长239．81m，结建基面高程为1765m，底板厚度为31TI，底板布置直合段洞长398．55m，过流断面尺寸为10m×15m径为28min的锚筋及暗排水管。(宽×高，城门洲形)，采用有压过流方式。导流洞进5结语口位于坝轴线上游约308／／1河道拐弯处，出口位于积石峡水电站施工导流方案的选定充分利用了坝轴线下游约4251／1处。隧洞总长897．441TI，其中坝址区地形地质条件及上游龙头水库龙羊峡水电站进水塔及进口引渠长72．08Ill、洞身长638．36m、出的调洪控泄作用，通过对导流洞布置方案深入研究，口明渠长187m，隧洞进出口底板高程分别为将导流隧洞与中孔泄洪洞结合布置，主河床截流后1779．00，1776．00ITI，洞身平均纵坡为4．692％0。汛期导流和大坝度汛利用泄洪排沙底孑L和导流洞联(2)进水塔及进口明渠设计合泄流，减小了导流隧洞规模，节约了工程投资，缩本工程导流隧洞进水口采用岸塔式进水口，其短了施工工期，具有明显的技术经济效益。并经施孔u寸为10ITIX15nl(宽×高)，塔顶高程为工期实践检验，本工程施工导流方案是可靠合理的，1824m，底板高程为17791"11，塔高45m，其进口采该工程利用上游梯级龙头水库调洪控泄、导流洞与用三面收缩形式，两侧边墩平曲线方程为中孑L泄洪洞结合布置、汛期导流和度汛利用泄洪排。／102+y。／32：I顶板竖曲线方程为X2／152+／52，沙底孔参与导流的设计思路值得推广应用。=1。在塔体商程1802．5ITI设置闸门锁定平合，陔高程以上为塔简、以下为塔身，在塔顶高程设置启闭参考文献：机操作平台。塔身底宽17．81TI，顺水流方向长度24[1]DL／T5397—2007，水电工程施工组织设计规范[s]．北京：中国电力出版社，2008，06．ITI，塔身基础岩石进行同结灌浆处理，塔身底板厚度[2]DL／T5114—2000，水电水利工程施工导流没计导则[S]．北为2．0m，两侧边墩塔身厚度为3．9m。塔筒内部平京：中国电力出版社，2008，06．面尺寸为14rex7．5m，其两侧壁厚为1．9m，上游[3]王康柱，王君利，廖元庆，等．积石峡水电站T程枢纽布黄设计综述[J]．北京：水力发电，201l，(11)：25—28．壁厚为2．3U1，下游壁厚为2．0m。进口引渠根据基[4]林万旭，郭红彦，王永强．班多水电站施T导流设计[Jl~~-it础基岩条件采刚贴坡混凝土上接混凝土挡墙形式，7k电．．2011．(2)：41—44．'