1导流标准、方式选定
本枢纽工程属Ⅳ等工程,主要建筑物级别为4级,次要建筑物级别为5级,根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)规定,相应导流建筑物为5级建筑物,土石类导流建筑物设计洪水标准为10~5年一遇洪水重现期,混凝土类导流建筑物设计洪水标准为5~3年一遇洪水重现期。大坝坝址处河床宽度约30m,且两岸山坡陡峻,根据地形条件,明渠导流和分期导流布置较困难,故本工程大坝采用一次拦断河床的隧洞导流方式。
2导流时段及导流方案选择
混凝土重力坝最大坝高59.2m,根据进度安排,工程于第一年9月进场开工,第二年8月导流隧洞具备通水条件,大坝围堰于第二年9月初截流,之后进行大坝两岸边坡及河床开挖,第二年11月开始进行大坝浇筑,至第三年汛前3月底能浇筑至度汛高程379.5m左右,汛期大坝继续施工。枯期导流时段进行了10月~次年3月(P=20%,Q=149m3/s)和9月~次年3月(P=20%,Q=210m3/s)两方案比较。导流时段比较详见表1。比较分析得知,10月~次年3月和9月~次年3月两个时段导流费用相差不大,且均不影响工程总工期,导流时段多一个月可充分保证枯期坝体浇筑,故考虑选用枯水期9月~次年3月作为大坝初期导流时段。
3施工期度汛
本工程坝型为混凝土重力坝,水库总库容为903万m3。根据施工进度计划安排,本工程截流后大坝施工需跨过一个汛期,汛期利用大坝挡水度汛,坝体施工期度汛拦洪库容小于0.1亿m3。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004),大坝施工期临时度汛洪水标准为20~10年一遇洪水。根据工程规模、施工进度要求,大坝施工期临时度汛洪水标准取全年10年一遇洪水标准,大坝度汛流量为1040m3/s。坝体施工期临时度汛采用导流隧洞和坝体预留缺口联合泄流,缺口位于3孔溢流坝段,缺口高程定为372.0m,宽33m,经调洪计算,下泄流量为897.62m3/s,对应上游水位为378.23m,坝体缺口两侧度汛高程取为379.5m。综上所述,本阶段选定方案的施工导流及施工期临时度汛水力特性详见表2。
4导流建筑物设计
4.1导流隧洞本工程坝址左右岸地质条件相差不大,围岩主要为寒武系中上统娄山关群厚~巨厚层状粗晶至致密白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩等,岩溶总体不甚发育。由于发电引水隧洞布置在右岸,进口底板高程为372.0m,导流隧洞进、出口底板高程分别为361m、359m,导流洞洞身较短,为避免与发电隧洞施工干扰,本阶段选定导流隧洞单独布置在左岸的导流方案。为方便施工,导流隧洞型式选定为城门洞型,并对4.0m×5.0m、4.5m×5.0m、4.5m×5.5m以及5.0m×5.5m4个隧洞断面尺寸进行技术经济比较。比较成果详见表3。以上4个方案导流隧洞洞径比选方案费用差别较小,都可以保证大坝在一个枯水期内修筑到拦洪度汛高程,因此本阶段导流隧洞断面尺寸选择总费用最小的4.5m×5.0m(宽×高)方案。导流洞推荐方案为:导流隧洞布置于左岸,断面为城门洞型,顶拱中心角120°,隧洞进口底板高程361.0m,出口底板高程359.0m,隧洞全长168.5m,底坡1.2%。根据导流洞洞身围岩情况,导流洞0-010~0+000段为混凝土进口段;洞身0+000~0+010段为渐变段,全断面C20混凝土衬砌,混凝土衬砌厚0.8m,顶拱喷混凝土厚0.15m,支护后过流断面尺寸为4.5m×5.0m(宽×高);0+010~0+140段顶拱和侧墙进行喷锚支护,喷混凝土厚0.15m,仅洞身底板进行混凝土衬砌,混凝土厚0.3m,支护后过流断面尺寸为5.4m×5.65m(宽×高);0+140~0+168.5段全断面C20混凝土衬砌,混凝土衬砌厚0.5m,顶拱喷混凝土厚0.15m,支护后过流断面尺寸为4.5m×5.0m(宽×高);0+168.5~0+185.5段为出口扩散段。具体见附图。4.2大坝上、下游围堰大坝上、下游围堰均采用土石不过水围堰。上游围堰堰顶宽10m,堰顶高程374.5m,戗堤高程369.3m,采用粘土斜墙防渗,迎水面370.8m高程和背水面369.3m高程各设一马道,马道宽均为2m;下游围堰堰顶宽6m,堰顶高程362.1m,戗堤高程359.5m,采用粘土斜心墙防渗,迎水面均设有1m厚堆石护坡。
5技施阶段实施情况
本工程由湖南水总水电建设集团有限公司施工,于2010年6月底开工,10月11日导流洞具备过水条件;导流洞断面形式为城门洞型,断面尺寸4.5m×5.0m(宽×高),进口底板高程361m,出口底板高程359m;大坝围堰为粘土心墙土石围堰,上、下游横向围堰堰顶宽5m,迎水面坡比为1∶2,背水面坡比1∶1.5;上游堰顶高程为374.0m,下游堰顶高程为361.9m;2011年5~8月期间由导流隧洞和溢流坝段及右岸非溢流坝段预留缺口联合泄流,预留缺口高程369.0m,平均宽41m。施工单位采取的导流方案和度汛方式与设计基本一致。
6结语
施工导流虽然是临时工程,但它的设计合理与否关系到整个工程的正常开展,具有举足轻重的地位。施工导流设计需根据工程水文地质条件,综合考虑永久建筑物布置、施工工期、施工造价等因素;具体实施过程中导流方案会受到自然条件、地质条金融经济期刊件、工程条件等多方面影响而发生调整,没有最合理的方案,只有更符合实际要求的方案。
作者:郑小花 何强 单位:湖南省水利水电勘测设计研究总院
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