大渡河深溪溝水電站施工導流設計

張優秀，王小波，彭 江

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，成都610072)

1 工程概況

深溪溝水電站位于四川省西部大渡河中游漢源縣和甘洛縣接壤處，工程的主要任務為發電，無其它綜合利用要求。水庫正常蓄水位660.00 m，相應庫容3 227萬m3，調節庫容787萬m3，引用流量2 619 m3/s，電站裝機容量660 MW，工程等別為二等工程。永久性主要水工建筑物按2級設計，次要建筑物按3級設計。

1.1 地形地質條件

壩址位于烏斯河～金口河間的金口河大峽谷中，區內高山聳立，河谷深切，谷坡陡峭。壩址區河谷兩岸臨河坡高＞1 000 m，高程750 m以下平均坡度為45°～70°，其上平均坡度60°～85°。

壩址區及其兩岸出露的地層由震旦系上統～二疊系下統淺海～濱海相碳酸鹽巖、碎屑巖組成。水工建筑物涉及的地層巖性為(Zbdn)燈影組中、下部的白云巖、白云質灰巖，新鮮巖石較堅硬完整。

壩址區河床覆蓋層深厚，一般厚度40～50 m，最深57.08 m，覆蓋層結構較單一，以粗粒為主，未發現砂層或砂層透鏡體。

1.2 樞紐建筑物布置

樞紐建筑物沿壩軸線方向自左至右依次布置:1孔排污閘、3孔泄洪閘、河床式廠房及2條泄洪沖沙洞組成，壩頂高程662.50 m，壩頂全長226.0 m。

1孔排污閘位于左岸岸邊，建于基巖上，型式為開敞式溢流堰閘，閘頂高程662.50 m，最大閘高49.5 m。

泄洪閘建于左岸岸邊的基巖上，型式為胸墻式平底板閘，共3孔，閘段總長55.0 m，壩頂高程662.50 m，最大閘高49.5 m，孔口尺寸8.0 m×16.0 m(寬×高)

廠房壩段總長211 m，自左至右依次布置4個主機間、接頭壩段、窯洞式安裝間等組成。廠房壩段建筑物由上游進水口、主廠房、副廠房、GIS開關站、下游防洪墻以及尾水平臺等組成。

1#、2#泄洪沖沙洞進口位于閘壩上游約460 m，位于右岸岸坡的白云質灰巖體內，平行布置，洞中心距56 m，兩進口塔體前后布置，兩洞斷面尺寸均為16.0 m×18.5 m(寬×高)。

2 施工導流

2.1 導流標準和導流時段

根據《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》(DL5180－2003)和《防洪標準》(GB50201－94)，樞紐工程為二等大(2)型工程，其主要永久建筑物級別為2級，次要永久建筑物級別為3級。考慮導流建筑物使用期限3 a，堰高約45 m，庫容3 227萬m3，根據《水利水電工程施工組織設計規范》(SDJ338－89)其相應級別為4級，結合地形地質條件，堰型擬選擇土石類圍堰。對于土石類導流建筑物，相應的導流標準為洪水重現期10～20 a。壩址區分期洪水成果見表1。

表1 分期設計洪水成果表(天然狀態) m3/s

本工程河床式廠房總高度100 m以上，結構復雜，建筑物工程量大，工期長，為控制發電工期的關鍵，一旦失事，將嚴重影響工期，造成較大經濟損失;基礎防滲較深，施工期較長，圍堰擋水高度較高，采用標準上限及下限的水位相差約4.5 m，圍堰堆筑量相差約11.4萬m3，技術難度和投資無明顯區別，經綜合分析比較，導流標準選用20 a一遇。

由于基礎開挖深達55 m，處理工程量大，河床式廠房壩段結構復雜，施工難度大及歷時長，施工期不宜過水，故導流時段采用全年導流。

2.2 導流方式及導流方案

2.2.1 導流方式

壩址河段徑流峰高量大、歷時長;壩區河谷狹窄，地形陡峻，廠房壩段基本布滿整個河床，不具備分期和明渠導流的布置條件。兩岸基巖出露，整體穩定性較好，利于隧洞布置;河床基礎為深厚覆蓋層，基礎處理工程量大;特別是廠房壩段高大，結構復雜，基礎開挖至基巖，施工難度大，施工歷時長，施工期不宜過水，同時右岸有兩條水工泄洪洞可供結合利用，故綜合分析樞紐布置條件和施工進度，采用一次斷流圍堰擋水、隧洞導流、主體工程全年施工的導流方式。

2.2.2 導流方案

由于導流期間泄量較大，如何合理地確定圍堰及隧洞的規模，將直接影響工程的施工和投資。從施工方便和節省導流工程投資方面，應充分發揮圍堰的擋水水平，降低隧洞規模。

2.2.2.1 圍堰高度的擬定

主要由兩方面原因決定:①考慮移民征地因素，導流期間上游水位不宜超過正常蓄水位660.0 m，即堰頂高程須結合正常蓄水位確定;②一個枯水期能夠完成圍堰堆筑。經過水力計算，考慮波浪爬高及超高后確定上游圍堰頂高程為660.00 m，該圍堰最大高度約45.0 m。

2.2.2.2 導流隧洞方案布置

壩址區河段覆蓋層深厚，兩岸邊坡陡峻，河谷斷面呈不對稱“V”型，谷坡陡峻，枯水期河水面高程約621.00 m，水面寬90.0 m。山體巖性為中厚層狀白云巖、白云質灰巖，產狀平緩，成洞條件較好;壩址左岸壩肩高程有成昆鐵路通過，河床式廠房壩段占據了河床并延伸至右岸邊坡。為確保成昆鐵路的正常運行，導流洞不宜布置于左岸;水工樞紐在右岸布置有兩條泄洪洞，其進出口高程和斷面尺寸可結合泄洪洞運行要求進行布置，故為節省工程投資，方便工程布置，采用右岸布置2條導流洞(與水工2條泄洪洞完全結合)的施工導流布置方案。

2.3 施工導流規劃

結合施工總進度計劃，導流規劃安排如下:

工程開工后的第二年10月底導流洞完建，11月中旬河道截流，11月～第三年5月進行圍堰基礎防滲墻和圍堰堆筑施工。第三年6月～第六年2月，進行主體工程的基礎開挖、基礎處理、混凝土澆筑和金屬結構安裝，期間導流設計流量7 890 m3/s由2條導流洞渲泄，上堰堰前水位658.35 m;第五年10月～第六年1月進行上下游圍堰拆除。第六年1月中旬導流洞下閘改建，泄洪閘過水，5月底導流洞改建泄洪洞完成，同時第一機組安裝完畢，6月初，工程具備發電條件。6月～第七年6月底，后續3臺機組相繼安裝發電。

2.4 導流建筑物設計

2.4.1 擋水建筑物

2.4.1.1 上游圍堰設計

按20 a一遇流量Qp=5%=7 890 m3/s設計時，上游水位658.35 m，考慮波浪爬高和安全超高后，確定圍堰頂高程為660.0 m，最大堰高約45.0 m，頂寬10.0 m，迎水堰面坡度1∶2.5，背水堰面坡度1∶1.75。堰體防滲高度33.0 m左右，受工期及料源開采條件限制，上游圍堰堰體防滲選用復合土工膜斜墻。受緩傾角層間破碎帶及風化卸荷的影響，堰肩巖體水平向滲透性較強，對堰肩須進行灌漿處理，灌漿深度應深入強卸荷線內。根據基坑深度、圍堰擋水高度和堰基地質條件，經滲流計算分析，采用全封閉式混凝土防滲墻，防滲墻最大深度約64 m，防滲墻施工平臺高程626.00 m。

2.4.1.2 下游圍堰設計

為方便下深基坑道路布置，方便施工，同時增加基坑下游側的滲徑，減小滲透坡降和滲流量，同時考慮導流洞出口水流對下游圍堰的沖刷影響，下游圍堰布置在深溪溝口上游側約350 m處，由于圍堰較低，堰體采用復合土工膜心墻土石圍堰，河床覆蓋層屬強透水層，經計算分析下游圍堰仍按全封閉式混凝土防滲墻考慮，防滲墻最大深度約53m。設計流量7 890 m3/s時，下游圍堰堰前水位為631.8 m，考慮波浪爬高及超高后確定下游圍堰頂高程為633.50 m;最大堰高約19.5 m，堰頂寬10 m，迎水面坡度1∶2，背水面坡度 1∶1.75，堰基混凝土防滲墻施工平臺高程621.00 m。

2.4.2 泄水建筑物

根據過流要求和導流洞(泄洪洞)的布置條件，經計算分析，斷面尺寸均為16 m×18.5 m(寬×高)，按有壓洞設計，導流洞為城門洞型，隧洞根據洞身段圍巖地質條件、洞室規模及高速水流抗沖耐磨、抗蝕等永久運行要求，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。進口高程616.0 m。由于兩條洞均改建成水工泄洪洞，其結構要求高于導流洞運行要求，按水工永久建筑物設計。兩條導流洞特性為:

1#導流洞(泄洪洞):進口高程616.00 m，洞長1 379.07 m，出口高程614.00 m。

2#導流洞(泄洪洞):進口高程616.00 m，洞長1 512.54 m，出口高程614.00m。

3 結語

深溪溝水電站的施工導流設計充分考慮了同右岸兩條水工泄洪洞的結合利用，大大節省了工程投資，方便了工程布置，

考慮到上游防滲墻工期緊張，為給防滲墻施工爭取較多時間，減小堰體堆筑對其干擾，上游圍堰堰體采用了斜墻防滲型式;堰體防滲材料采用了復合土工膜，國外運用復合土工膜防滲的水平較高，最高承受水頭已達到70.0 m以上，國內已運用到50.0 m左右的水平，本工程圍堰擋水水頭在43.0 m左右，且圍堰必須在一個枯水期建成，復合土工膜施工速度快，實踐證明其較好的滿足了設計要求。

本工程圍堰基礎河床覆蓋層最厚達50.5 m，以沖積含漂卵石層為主，屬強透水層，具有厚度大、層次多、含漂石粒徑大、有架空、滲透性強的特征，而大壩基礎座落在基巖上，覆蓋層全挖除，上游圍堰前設計水位與基坑底水頭差達97 m，水平滲徑僅260 m，為安全可靠，結合工期安排，堰基防滲采用全封閉式混凝土防滲墻，給基坑創造干地施工條件。

深溪溝水電站的導流設計經過實踐檢驗證明是合適的，為其他類似工程提供了參考經驗。

［1］中國水電顧問集團成都勘測設計研究院.深溪溝可研施工組織設計報告［R］.成都:中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，2005.