航電樞紐工程施工期導流方案比選分析

代正江+蘇勁松+龔黎明

摘 要：從江航電樞紐工程河床較寬，采取分期導流方案更為科學合理。一期圍左岸，采用不過水土石圍堰，廠房全年施工。二期圍右岸，采用過水土石圍堰、閘壩及船閘兩個枯水期施工完成。因本工程二期工程工程量較大，需要的施工時間比較長，在二期工程施工過程中利用二期圍堰擋水發電，可以使水電站提前發揮發電效益。

關鍵詞：從江航電樞紐工程 施工導流 導流方案比選 電站發電

1.工程概述

都柳江從江航電樞紐工程位于貴州省黔東南州從江縣境內，處于柳江干流中上游都柳江河段，為都柳江干流梯級規劃中的第10級。從江壩址距從江縣城約1.2km，工程設計通航船舶噸級為500t，航道等級為Ⅴ級，電站裝機容量45MW，庫區正常蓄水位193m，死水位192m，總庫容5476×104m3，工程等級為Ⅲ等，工程規模為中型，通航船閘等級為四級，航道等級為五級。

2.施工導流標準選擇

從江航電樞紐工程裝機為2臺22.5MW的機組，總庫容為5476萬m3，正常蓄水位以下庫容為2331萬m3。根據相關規范，本工程屬于三等工程，永久性水工主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，相應臨時性水工建筑物級別5級。依據《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》（DL5180-2003）及《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004）的規定，5級臨時性水工建筑物采用的洪水設計標準為：當建筑物類型為混凝土時，洪水重現期為3～5年；當建筑物類型為土石時，洪水重現期為5～10年。

根據水文資料，河流洪枯流量相差較大，結合樞紐地形特點、施工難易程度及施工總進度要求等因素，綜合分析后確定：當采用不過水圍堰設計時，擋水標準采用全年5年一遇洪水，相應流量6630m3/s，當采用過水圍堰設計時，以確保枯水時段內不過水為原則，擋水標準選擇枯水期5年一遇洪水，時段為11月1日至次年4月30日及11月1日至次年3月31日，相應流量1030m3/s及690m3/s。

3.導流方式比選

根據水文、地形、地質條件及水工建筑物布置，施工導流可采用分期圍堰導流方式和一次攔斷河床圍堰導流方式，與之配合的有明渠導流及隧洞導流。

對于一次攔斷河床圍堰導流方式，如采用明渠導流，由于壩址兩岸山高坡陡，且水工建筑物已嵌入兩岸較深，開挖會形成高邊坡，開挖量很大。

如采用隧洞導流，根據壩址地形，只能布置于右岸，右岸布置有船閘，由于船閘上、下游引航道導航墻較長，隧洞布置僅能施工上、下閘首，則上、下游導航墻需進行水下施工，兩部位混凝土量約有7萬m3，水下混凝土施工單價較高，且只能在導流隧洞封堵后才能進行施工，此時工程已基本完工，如下閘蓄水發電，上游水位抬高對水下混凝土施工不利，如不蓄水，廠房不能及時發電產生效益。由于導流流量較大，所需導流洞尺寸較大，石方洞挖工程量大，根據地質資料，右岸覆蓋層較厚，地質條件差，導流隧洞成洞及支護困難，并且造價較高。由于洪枯流量及水位相差較大，只能采取枯水期導流，加上隧洞導流的施工工期，發電工期要比分期圍堰導流方式發電工期長，且一次攔斷河床的導流方式只能在工程基本完建后才能發電，而不能利用圍堰擋水發電，將比分期圍堰導流方式少了施工期的發電經濟效益，因此本工程選定分期圍堰導流方式。

4.施工導流方案比選

綜合分析并結合主體工程布置，從減少導流工程量、盡量減少壩區兩岸邊坡沖刷、縮短工期、降低建設投資、盡可能提前發電等原則出發，提出兩個導流方案進行比較。

4.1施工導流方案一

一期左岸不過水土石圍堰，廠房全年施工。二期右岸過水土石圍堰、閘壩及船閘兩個枯水期施工完成。

4.1.1一期導流

在開工第一年枯水期先進行左岸一期不過水土石子圍堰填筑，由束窄后的右側河床導流，在其圍護下施工縱向混凝土導墻、左岸重力壩、1#～3#泄水閘和廠房，第二年汛期前完成縱向導墻和全年土石圍堰施工；第二年廠房全年施工。

4.1.2二期導流

在第三年的枯水期進行右岸二期過水土石圍堰填筑，由1#～3#壩段3孔泄水閘導流，在二期圍堰保護下施工剩余的3孔半泄水閘壩及船閘、右岸重力壩，分兩個枯水期完成，在第二個枯水期填筑不過水土石圍堰用于施工船閘上、下游隔水墻。利用二期圍堰及一期已建成的3孔閘壩擋水，已建好的機組發電。在洪水期最高發電水位為188.50m，在枯水期最高發電水位為190.5m。第一臺機組發電時間為第3年10月底，至工程完建還有18個月；第二臺機組發電時間為第3年12月底，至工程完建還有16個月。

4.2施工導流方案二

一期左岸過水圍堰，廠房兩個枯水期完成；二期右岸過水土石圍堰、閘壩兩個枯水期完成。利用二期圍堰擋水發電，在洪水期及枯水期最高發電水位均為183.0m。第一臺機組發電時間為第4年4月底，至工程完建還有12個月；第二臺機組發電時間為第4年8月底，至工程完建還有8個月。

4.3導流方案一與方案二的經濟比較

導流方案一的導流工程量比方案二大，方案一的投資為6012.99萬元，方案二的投資為3821.5萬元，方案一比方案二多出約2191.49萬元，但方案一比方案二提前6個月發電，根據水能電量計算，方案一施工期發電量比方案二多約1.215億kW.h，上網電價按照目前貴州省中小型水電站標桿上網銷售電價0.2594元/kW.h計，由于此產生的效益約為3151.71萬元，扣除增加的導流投資約2191.49萬元，還有約960.22萬元的盈利。由從江航電樞紐工程發電經濟指標比較差，主要是國家公益性項目，也是改善貴州省基礎設施建設，航電樞紐參照周邊省份上網電價（廣西上網電價為：0.33元/kW·h，重慶上網電價為：0.35元/kW·h）均高于0.3元/kW·h，因此，從江航電樞紐工程電價有希望上調至0.3元/kW·h，如果按照0.3元/kW·h計算，則盈利為1273.51萬元。因此，本工程施工導流采用方案一更為經濟合理。endprint

5.導流建筑物形式與布置

導流建筑物主要有一、二期土石圍堰、混凝土縱向導墻等。圍堰的布置主要根據樞紐結構布置，保證基坑施工有足夠的工作面，有利于機械化施工，加快施工進度等因素進行。縱向導墻的布置與水工廠房、大壩的布置相結合，以減少工程量、過流順暢、后期下閘簡單方便為原則進行布置。

一期子圍堰圍左岸，采用土石圍堰型式。導流標準為11～4月P=20%洪水，相應流量為1030m3/s。一期子土石圍堰軸線全長為427.0m，其中上游圍堰軸線長約101.7m，下游圍堰軸線長39.0m，縱向圍堰軸線長為295.0m；圍堰頂寬7.0m，上游圍堰擋水高程182.30m，頂高程184.00m，下游圍堰擋水高程180.33m，頂高程182.50m，迎背水面坡比均為1∶1.5。堰體及基礎均采用高壓擺噴灌漿形成防滲板墻防滲，防滲墻孔距1.4m，為封閉式，灌至砂礫卵石層底部并伸入強風化巖石內1.0m。縱向圍堰迎水面部分用3m3的鋼筋石籠保護，防止水流淘刷圍堰，以保證圍堰堰腳及坡面的穩定。

一期圍堰在一期子圍堰圍護下填筑，采用土石圍堰型式，為不過水圍堰，導流標準為全年P=20%洪水，相應流量為6630m3/s。上游土石圍堰擋水高程190.42m，頂高程為192.00m，頂寬為7.0m，長69.0m；下游土石圍堰擋水高程189.68m，頂高程為191.00m，頂寬7.0m，長41.0m。一期上、下游土石圍堰迎水邊坡坡比均為1∶2.0，背水邊坡坡比均為1∶1.5，堰體采用粘土心墻防滲，堰基采用置換粘土填筑防滲。縱向圍堰利用一期已完成的混凝土縱向導墻擋水，頂寬5.0m，上游導墻長107.0m，頂高程192.0m，兩側坡面垂直；下游導墻頂寬5.0m，長150.0m，頂高程191.0m，兩側坡面垂直。縱向混凝土圍堰的基礎要求坐落在弱風化巖石層。

二期上、下游圍堰均采用土石圍堰型式，與混凝土縱向導墻共同擋水。導流標準為11～4月P=20%洪水，相應流量為1030m3/s。上游圍堰擋水高程按計算為181.82m，為充分利用縱向圍堰以增發更多電量，將堰頂高程加高至188.50m，軸線長136.0m，頂寬9.0m，迎水面邊坡坡度為1∶3.0，背水面坡度為1∶2.0，粘土斜墻防滲，堰基用高壓擺噴灌漿形成防滲板墻防滲，防滲墻孔距1.4m，為封閉式，灌至砂礫卵石層底部并伸入強風化巖石內1.0m。下游圍堰擋水高程180.33m，頂高程181.5m，軸線長193.0m，頂寬7.0m，迎、背水面坡度均為1∶2.0，堰體及基礎均采用高壓擺噴灌漿防滲，要求同二期上游圍堰。二期上、下游圍堰使用兩個枯水期，為過水圍堰，堰頂均采用1000mm漿砌石護頂，溢流面和圍堰坡面、坡腳分別采用漿砌石、塊石及鋼筋籠等結構進行保護。在枯水期，可填筑麻袋粘土圍堰將二期上游圍堰加高至191.5m高程，上游最高發電水位加高至190.50m。麻袋粘土圍堰頂寬4.0m，迎、背水面坡比均為1∶0.5，高3.0m。

二期船閘隔水墻上、下游圍堰采用土石圍堰型式，導流標準為11～3月P=20%洪水，相應流量為690 m3/s。上游圍堰擋水高程按計算為180.91m，為充分利用縱向圍堰以增發更多電量，將堰頂高程加高至188.50m，軸線長300.1m，頂寬9.0m，迎、背水面邊坡坡度均為1∶1.5；下游圍堰擋水高程179.35m，頂高程181.00m，軸線長344.5m，頂寬7.0m，迎、背水面坡度均為1∶1.5，上、下游圍堰堰體及堰基均用高壓擺噴灌漿形成防滲板墻防滲，防滲墻孔距1.4m，為封閉式，灌至砂礫卵石層底部并伸入強風化巖石內1.0m。本工程施工導流建筑物特性見表5-1。

6.結語

從江航電樞紐工程由于河床較寬，且壩址距離從江縣城較近，受到地形、地貌及周邊環境限制，本工程采用分期導流方式比較科學合理。因二期工程工程量較大，需要施工周期長，利用二期圍堰與一期已建設完成的擋水建筑物擋水，使電站在二期工程施工期內發電產生發電效益，對工程投資可以提前獲得收益。因此，本工程的施工導流比選結果為一期圍左岸，采用不過水土石圍堰，廠房全年施工。二期圍右岸，采用過水土石圍堰、閘壩及船閘兩個枯水期施工完成。

參考文獻：

[1]渠化工程樞紐總體設計規范[S]（JTS 182-1-2009）.

[2]水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準[S]（DL5180-2003）.

[3]水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準[S]（DL5180-2003）.

[4]水利水電工程施工組織設計規范[S]（SL303-2004）.endprint