布爾津山口水電站導流洞進水口方案比選

王永濤

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，烏魯木齊 830000)

1 工程概況

布爾津山口水電站工程位于新疆阿勒泰地區布爾津縣境內、布爾津河干流河段出山口處，距布爾津縣約40km。樞紐工程由拱壩、泄洪表孔、泄洪深孔、岸邊式電站廠房等建筑物組成。水庫正常蓄水位646m，裝機220MW。該工程屬大(2)型Ⅱ等工程，主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。

2 施工導流

2.1 導流方式

上壩址主河道呈“V”形河谷，主河床比較狹窄，河道呈轉彎狀，便于布置導流洞，所以推薦方案施工導流采用河床一次斷流、上下游圍堰擋水、左岸導流隧洞全年導流的方式。

2.2 導流及度汛標準

該工程導流建筑物為4級，圍堰類型為土石結構，導流設計洪水標準采用P=10%，相應洪峰流量為1558m3/s。根據施工總進度安排，該工程第四年8月壩體澆筑高程將超過擋水圍堰高程，并且壩前攔洪庫容為0.215億m3。根據《水利水電工程施工組織設計規范》(SL 303—2004)相關規定，綜合分析大壩初期導流標準、施工進度、度汛期對施工的影響及大壩安全施工等各種因素，第五年壩體施工期臨時度汛的標準采用P=5%，相應洪峰流量為1880m3/s。

2.3 導流洞設計主要特性

導流洞主要設計特性見下頁表1。

表1 導流洞主要設計特性

3 導流洞進水口設計方案

3.1 導流洞進口地質條件

進口邊坡走向60°，坡高約200m，坡度40°～50°，發育有Ⅱ級階地。礫石層厚2～5m，結構較密實，上覆3～9m的崩坡積碎塊石土層，結構松散，后緣岸坡陡立。高程590～610m以上基巖裸露，巖性為黑云母斜長片麻巖，片理產狀330°～340°NE∠40°～50°。右岸邊坡基巖強風化層厚度2.6～4.4m，Vp≤2500m/s;弱風化層厚度7～8.5m，Vp=3000～4000m/s;微風化至新鮮基巖，縱波速度Vp≥4000m/s，片理走向與洞臉邊坡交角約60°。該段無斷層通過，裂隙除層面片理發育外，主要發育有NE、NNW向兩組裂隙，對洞臉邊坡不利，須采取錨固措施。

引水明渠(0－065～0－030)段渠身處于崩坡積碎塊石土及砂卵礫石中，渠底處于基巖內，挖深0～17m，建議覆蓋層開挖邊坡取1∶1.5～1∶2.0;基巖開挖邊坡取1∶0.3～1∶0.5，渠底及渠道邊坡應采取防沖刷措施，引渠左右邊坡需考慮必要的支護措施;0－023～0+000m段建議岸塔閘井基礎置于弱風化巖體上，允許承載力建議取3.0MPa，該段挖深20～36m，建議基巖及洞臉開挖邊坡取1∶0.3～1∶0.5，并采取必要的支護措施;WY3號危巖體位于導流洞進口左側上方640～690m高程處，由于斷層的影響，巖體向下游沖溝內傾倒變形，形成危巖，方量約2000m3。WY3號危巖體危及進口安全，須削坡處理，建議閘井基礎置于弱風化巖體上，允許承載力建議取5.0MPa。該段挖深15～26m。

3.2 導流洞進水口方案比選

導流洞由進口引渠段、進水口段、洞身段和出口明渠段組成，屬于臨時建筑物，后期封堵后廢棄。可研階段對導流洞進水口的方案進行了岸塔式進水口、岸坡式進水口和豎井式進水口的比選，目的是在確保安全的前提下，優選出工程量更小、結構簡單、造價低廉的合理方案。

3.2.1 岸塔式進水口

岸塔式進水口布置在樁號0－013.00～0+000.00處，由喇叭式進水口、閘室、封閉直立式閘井、閘井啟閉機平臺等組成，閘井啟閉機平臺與岸坡施工道路連接(見圖1)。閘室設封堵鋼閘門一道，孔口尺寸9.5m×10m。綜合導流洞進出口河床高程和截流難度要求等因素，閘井底板高程570m，閘井平臺頂高程604m。閘井段長13m。

岸塔式進水口建筑物整體穩定性較好，靠自重關閉閘門，也避免了封堵期出現明洞段承受高水頭的問題，但建筑物結構及施工比較復雜，工期較長。

圖1 岸塔式進水口結構

3.2.2 岸坡式進水口

岸坡式進水口是將控制塔斜靠在洞口巖坡上的進口建筑物，由于塔身及閘門軌道斜靠在巖坡上，滿足穩定要求，對岸坡也起一定的支撐作用，施工、安裝及維修較方便，但是由于閘門斜放，面積較大，不僅啟閉力大，且難以靠自重下降，并且岸坡式進水口對岸坡的地質條件要求較高，地質條件不好將嚴重影響到導流洞的下閘封堵從而致使整個工程的施工進度滯后。

岸坡式進水口布置在樁號0－002.00～0+014.00處，由喇叭式進水口、閘室、斜坡式閘門槽及牛腿式啟閉機平臺等組成。閘室設封堵鋼閘門一道，孔口尺寸9.5m×12.5m，進水口底板高程570m，啟閉機平臺頂高程604m，閘門槽斜度為75°，閘室長16m、寬15.5m，閘室上游與喇叭式進水口漸變連接，下游與洞身直接連接，不設漸變段。詳見圖2。

圖2 岸坡式進水口結構

3.2.3 豎井式進水口

豎井式是在進口附近的巖層中開鑿豎井，其結構簡單可靠，不受風浪、冰凍影響。

豎井式進水口布置在樁號0+020.00～0+035.00處，由喇叭式進水口、閘室、豎井井身及閘井啟閉機平臺等組成。閘室設封堵鋼閘門一道，孔口尺寸9.5m×10m，進水口底板高程570m，啟閉機平臺頂高程604m，閘室長15m，樁號0+020.0～0+025.2與樁號0+032.8～0+035.0段寬11.5m、樁號0+025.2～0+032.8段寬14.9m。閘室上游與喇叭式進水口漸變連接，下游與洞身直接連接，不設漸變段。詳見圖3。

圖3 豎井式進水口結構

3.3 方案比選

上述三種方案工程特性及工程量比較見表2。

表2 主要工程特性及工程量比較

續表

根據導流洞進水口的型式進行對比分析:從土建投資上比較，岸坡式進水口投資最低，岸塔式投資相對較高。從布置及地質上比較，岸塔式進水口及豎井式進水口均滿足要求;而岸坡式進水口根據地質描述，約80%部位處于強風化地基層上，巖石不完整，穩定性差，出現滑坡或閘門槽變形的概率較大，一旦發生基礎不穩定的情況，閘門很容易被閘門槽卡住，無法下閘，而要想達到最優地基條件，需使導流洞進口往下游移約10m左右，這樣還需增加5000m3的石方開挖，增加投資約22.5萬元，反而不經濟。從施工方案上比較，岸塔式進水口施工過程中物資運輸及施工均可由6號路承擔，岸坡式進水口與豎井式進水口均需要修建一條道路與6號道路連接，才能滿足施工要求，由于導流洞底板高程為570m，而啟閉機平臺高程為604m，高差達34m，并且受場地及地形的限制，新建道路造價約為115萬元;岸坡式進水口由于閘門槽角度為75°，閘門尺寸為9.5m×12.5m，因此還需在金屬結構投資上增加40萬元左右。

4 結論

根據以上比較可以看出:豎井式進水口在經濟、地質和結構條件方面均是最優的，但為了滿足施工需要修建的道路造價太高，并且受地形的影響，道路的施工難度較大;岸塔式進水口雖然土建造價最高，但結合地質條件與施工條件綜合分析比選后，選取岸塔式進水口為最優方案。■