積石峽水電站圍堰設(shè)計(jì)優(yōu)化

史興嶺

(黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司工程建設(shè)分公司，青海西寧 810000)

1 工程概況

積石峽水電站位于青海省循化縣境內(nèi)積石峽出口處，是繼龍羊峽、拉西瓦、李家峽、公伯峽等之后的第5座大型水電站。距上游在建的公伯峽水電站60 km，距省會(huì)西寧市公路里程206 km，地理位置適中，交通便利。積石峽水電站主要任務(wù)是發(fā)電，正常蓄水位1 856 m，最大壩高101 m，總庫(kù)容2.94億m3，總裝機(jī)容量1 020 MW，多年平均發(fā)電量33.63億kW·h。積石峽水電站工程樞紐建筑物由混凝土面板堆石壩、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)、壩后廠房組成，工程規(guī)模為二等大(2)型，工程施工采用全年圍堰擋水、導(dǎo)流隧洞和泄洪排沙底孔導(dǎo)流、基坑全年施工的導(dǎo)流方式。

2 施工導(dǎo)流

1)導(dǎo)流方式。積石峽水電站的施工導(dǎo)流方式選擇時(shí)，主要考慮了地形地質(zhì)因素、水文因素、水工建筑物布置等因素，導(dǎo)流方式選擇圍堰一次攔斷河床，基坑全年施工，左岸隧洞過流的導(dǎo)流方式。

2)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)。積石峽水電站工程為二等大(2)型工程，根據(jù)DL/T 5397-2007水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，確定導(dǎo)流建筑物為4級(jí)，相應(yīng)的導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為20年一遇，相應(yīng)流量Q5%=2 530 m3/s。

3 圍堰設(shè)計(jì)

3.1 地形地質(zhì)條件

上游圍堰軸線位于壩軸線上游約250 m，左岸岸坡陡立，右岸為Ⅱ級(jí)階地平臺(tái)，兩岸極不對(duì)稱。河床覆蓋層較薄，厚約1 m～5 m，由砂卵礫石夾塊石組成。圍堰左岸接頭處巖性為中細(xì)砂巖、礫巖，上覆第四系坡積物，厚約3m～5 m。圍堰右岸接頭處為Ⅱ級(jí)階地平臺(tái)，上部堆積層厚5 m～10 m，基座巖性為弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中細(xì)砂巖、礫巖。

3.2 原上下游土石圍堰設(shè)計(jì)

1)圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)DL/T 5397-2007水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，上、下游圍堰建筑物等級(jí)為4級(jí)，上下游圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)按全年20年一遇的設(shè)計(jì)，相應(yīng)流量為Q=2 530 m3/s。

2)上游圍堰設(shè)計(jì)。上游圍堰為土石圍堰，堰頂高程定為1 815.0 m，最大堰高43.5 m，堰頂長(zhǎng)度178 m，堰頂寬度為10 m。圍堰基礎(chǔ)防滲和堰體防滲采用混凝土截水墻上接土工膜防滲，堰體迎水面設(shè)置兩級(jí)馬道，一級(jí)馬道寬度為5 m，從高程1 815 m下至高程1 804 m平臺(tái)，道路坡比為8%。二級(jí)馬道高程為1 796.0 m，寬度為2 m。堰體迎水面高程1 815 m～1 796 m坡比為1∶1.57，高程1 796 m以下坡比為1∶2.0，整個(gè)迎水面采用1 m厚的塊石護(hù)坡，背水面坡比為1∶1.65。原上游圍堰橫剖面見圖1。

3)下游圍堰設(shè)計(jì)。下游圍堰為土石圍堰，堰頂高程定為1 790.0 m，最大堰高18 m，堰頂長(zhǎng)度105 m，堰頂寬度為10 m。圍堰軸線處河床覆蓋層厚1 m～3m，其基礎(chǔ)防滲和堰體防滲形式采用高壓旋噴灌漿上接粘土心墻，堰體迎水面坡比為1∶1.75，坡面采用塊石護(hù)坡，厚度為1 m。背水面坡比為1∶1.5。

圖1 原上游圍堰橫剖面圖

原下游圍堰橫剖面見圖2。

圖2 原下游圍堰橫剖面圖

3.3 圍堰優(yōu)化設(shè)計(jì)

1)上游圍堰。

a.體型優(yōu)化。

由于在底孔排沙洞延長(zhǎng)段需要安裝臨時(shí)疊梁閘，施工道路較難布置，根據(jù)實(shí)際情況，將高程1 804 m馬道由5 m加寬至11 m，并與上游圍堰右岸高程1 807 m施工道路相接，從而形成底孔排沙洞臨時(shí)閘門安裝道路;為保證混凝土防滲墻施工，需增設(shè)高程1 802 m馬道，寬度10.5 m，并將原高程1 796.0 m處寬度為2 m的馬道改為高程為1 798.0 m處寬度為7 m的馬道。

b.防滲形式優(yōu)化。

在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，由于截流閉氣效果較差，滲水量大，基坑抽水困難，混凝土截水墻施工難度較大，上游圍堰防滲形式由原來的混凝土截水墻上接土工膜的防滲形式，改為混凝土防滲墻上接土工膜的防滲形式，具體如下:取消上游圍堰防滲平臺(tái)(高程1 796.0 m)以下混凝土齒墻，將其防滲形式改為混凝土防滲墻形式，防滲墻厚度0.8 m，深入基巖0.5 m。在圍堰左右岸兩側(cè)高程1 794.8 m～1 814 m之間打設(shè)一道混凝土齒墻并與土工膜相接，對(duì)圍堰右岸端頭未進(jìn)行混凝土齒墻施工，在高程1 800.0 m～1 813.0 m段采用粘土置換，置換厚度為5 m，在右岸的混凝土齒墻端頭兩側(cè)(齒墻軸線方向)分別填筑3m厚粘土，截流戧堤上游部位砂礫石過渡料改為粘土閉氣料填筑。

優(yōu)化設(shè)計(jì)后體型圖見圖3，圖4。

圖3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后上游圍堰橫剖面圖

2)下游圍堰。

a.體型優(yōu)化。

為方便廠房及溢洪道施工，從下游圍堰右岸堰肩布設(shè)一條下基坑道路，與右岸進(jìn)廠路相接，為滿足交通要求，對(duì)下游圍堰進(jìn)行了加高，加高后堰頂高程為1 798.00 m，堰頂寬度為10.0 m，迎水面坡比 1∶1.75，背水面坡比 1∶1.5。

b.防滲形式優(yōu)化。

由于在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，在主河床部位，采用高壓旋噴灌漿上接粘土心墻防滲效果較差，將下游圍堰樁號(hào)(W0+000.00為下游圍堰左端點(diǎn))W0+035.65 m～W0+081.65 m段高壓旋噴灌漿上接粘土心墻改為混凝土防滲墻上接粘土心墻，粘土心墻頂部高程1 789.5 m，頂部寬度4 m，兩側(cè)坡比均為1∶0.2。樁號(hào)W0+000.00 m～W0+035.65 m，W0+081.65 m～W0+100.65段原防滲形式不變。

圖4 優(yōu)化設(shè)計(jì)后上游圍堰縱剖面圖

優(yōu)化設(shè)計(jì)后體型圖見圖5，圖6。

圖5 優(yōu)化設(shè)計(jì)后下游圍堰橫剖面圖

圖6 優(yōu)化設(shè)計(jì)后下游圍堰縱剖面圖

3)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

積石峽水電站工程上、下圍堰設(shè)計(jì)優(yōu)化前后經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較見表 1，表 2。

表1 上游圍堰經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表

從表1，表2可以看出，上游圍堰優(yōu)化設(shè)計(jì)后，總投資增加了169.37萬元，占原設(shè)計(jì)總投資的12.0%，比重較小，但圍堰體型設(shè)計(jì)優(yōu)化，取消了去底孔排沙洞道路的布置，節(jié)約了投資;圍堰防滲形式的優(yōu)化，適應(yīng)了地質(zhì)條件，增加了防滲的可靠性。

下游圍堰優(yōu)化設(shè)計(jì)后，總投資減少了11.23萬元，節(jié)約了投資，圍堰體型設(shè)計(jì)的優(yōu)化，溝通了左右岸交通，為溢洪道施工創(chuàng)造了較好條件;圍堰防滲形式采用了混凝土防滲墻與高噴灌漿相結(jié)合的方式，較好的適應(yīng)了地質(zhì)條件，增加了防滲的可靠性。

表2 下游圍堰經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表

4 結(jié)語

積石峽水電站圍堰優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)工程實(shí)際及地質(zhì)條件，將上、下游圍堰體型做了相應(yīng)優(yōu)化，減少了原施工臨時(shí)道路的修筑，節(jié)省了工程投資;同時(shí)對(duì)上下游圍堰基礎(chǔ)防滲形式進(jìn)行了優(yōu)化，提高了圍堰防滲的可靠性，保證了大壩基坑施工，減少了日常基坑的排水量，為主體工程施工創(chuàng)造了良好的施工條件，節(jié)省了工期，從而保證了積石峽水電站順利發(fā)電。

［1］ DL/T 5397-2007，水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ DL/T 5195-2004，水電水利工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.

［3］ DL/T 5114-2000，水電水利工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.

［4］ 黃河積石峽水電站工程技施設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.