糯扎渡水電站工程建設技術(shù)要點評述

艾永平

（華能瀾滄江水電有限公司，云南 昆明 650214）

1 工程概況

糯扎渡水電站是我國水電能源基地——瀾滄江流域規(guī)模最大的水電工程，具有發(fā)電、防洪、供水、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用功能。電站總裝機5 850 MW，多年平均年發(fā)電量239億kW·h，調(diào)節(jié)庫容和死庫容分別為 113億m3和104億m3，庫容系數(shù)0.21，具多年調(diào)節(jié)特性，是 “西電東送”、 “云電外送”的重要骨干工程。該電站勘測規(guī)劃始于1986年；2003年10月可研報告通過審查；2011年3月通過國家核準。2004年開始籌建；2006年1月導流隧洞工程開工；2007年11月實現(xiàn)大江截流；2011年11月初順利下閘，開始初期蓄水。計劃于2012年8月首臺機組投產(chǎn)發(fā)電。

2 工程建設技術(shù)要點

2.1 樞紐布置

電站樞紐區(qū)右岸構(gòu)造蝕變軟弱巖帶巖體質(zhì)量差、規(guī)模大、分布廣，左岸關鍵區(qū)域地形、地質(zhì)條件優(yōu)越，土料場品質(zhì)較穩(wěn)定，儲量豐富，開采運輸條件好。充分合理地利用樞紐區(qū)的地形、地質(zhì)及環(huán)境條件，是該工程最關鍵的技術(shù)要點。通過多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇了摻礫土直心墻堆石壩、泄水及引水發(fā)電建筑物主要集中在左岸的樞紐布置方案。樞紐布置的優(yōu)選是實現(xiàn) “安全可靠、經(jīng)濟合理、生態(tài)環(huán)保”建設目標的重要基礎。樞紐布置的另一技術(shù)要點是 “永臨結(jié)合”，主要包括上游圍堰與大壩、下游圍堰與量水堰、導流隧洞與泄洪隧洞、尾水隧洞及尾調(diào)室的結(jié)合。在滿足施工及運行期工程安全和功能要求的前提下，減少了工程量，降低了工程投資。

2.2 主要建筑物

糯扎渡水電站建筑物規(guī)模巨大。其中，土心墻堆石壩壩高261.5 m，地震設防烈度為9度；開敞式溢洪道前溢流堰寬120 m、長1 445 m，最大流速52 m/s，泄洪能力31 318 m3/s；2條泄洪洞泄洪能力分別為3 395 m3/s和3 257 m3/s，最大流速分別為37.5 m/s和42 m/s，可防御最大可能洪水 （PMF時）39 500 m3/s；地下廠房長418 m、寬29 m、高81.6 m；3個尾調(diào)室高92 m，直徑27.8～29.8 m；布置了3層共5條導流洞，最大洞身寬16 m，高21 m；上游圍堰的碾壓填筑高度達82 m。

該工程工程量大，施工強度高。土石方開挖約5 300萬m3，土石方填筑約3 400萬m3，混凝土約430萬m3。準備工程工期22個月，主體工程工期57個月。

2.2.1 擋水建筑物

糯扎渡水電站的擋水建筑物——土心墻堆石壩是最重要的建筑物，如何保障其安全可靠、經(jīng)濟合理，是該工程建設的核心問題，其技術(shù)要點包括：

（1）人工摻礫提高土心墻的抗變形能力和強度；心墻底部設置鋼筋混凝土墊層；上、下游均設置滿足反濾準則的多道反濾層及過渡層；擴大基礎部位反濾層的布設范圍，設置變形適應能力較強的接觸粘土層，以保障土心墻的抗?jié)B穩(wěn)定性。

（2）基于壩料特性試驗和壩體結(jié)構(gòu)分區(qū)研究，優(yōu)化壩體結(jié)構(gòu)，選擇了較陡的壩坡，在滿足壩坡穩(wěn)定要求的前提下，減少了壩體填筑量。在上游壩殼區(qū)利用部分軟巖料，使各樞紐建筑物的開挖石料得以充分利用。

（3）采用了較高的壓實度標準。摻礫土料按全料2 690 kJ/m3功能壓實度95%控制，研制了φ600擊實筒，定期復核全料壓實度。現(xiàn)場采用小于20 mm細粒595 kJ/m3功能的3點快速擊實法控制細料壓實度大于98%，現(xiàn)場含水率按細料595 kJ/m3功能小型擊實最優(yōu)含水率的－3%～1%控制，實現(xiàn)了高效準確的現(xiàn)場質(zhì)量檢測控制，滿足了快速施工的要求。

（4）加強固結(jié)和帷幕灌漿，保障右岸壩基軟弱構(gòu)造蝕變巖帶的抗?jié)B穩(wěn)定性。

（5）在地震反應強烈的壩體高高程部位布設錨筋—扁鋼網(wǎng)，增強堆石體的整體性，以提高抵御9度設防地震及超標地震的能力。

以上技術(shù)采用 “合理利用開挖料”和 “心墻強、壩殼軟、壩坡陡、加筋、薄層、重碾”的方法，增強了大壩 （壩體和壩基）的抗?jié)B穩(wěn)定性和抗震能力。壩坡雖然較陡了，但大壩整體的系統(tǒng)安全性得到了提高，且降低了工程造價，實現(xiàn)了安全與經(jīng)濟的最佳統(tǒng)一。

2.2.2 泄水建筑物

糯扎渡水電站的泄水建筑物具備宣泄最大可能洪水 （PMF時）的能力。為圍繞解決抗沖蝕破壞問題，采用了優(yōu)選體型、合理分塊、摻氣減蝕、底板錨固和排水、優(yōu)選原材料和配合比、嚴控過流面平整度等技術(shù)措施。為方便運行檢修，泄槽段設2道中隔墻。預挖消力塘形成有效的消能水墊和體形，開挖料用于大壩填筑，并采用護岸不護底的襯護方式。

溢洪道泄槽底板分塊采用了大分塊方式，由于約束強、溫差大，產(chǎn)生了較多的裂縫。采取化灌處理后，可滿足安全泄洪的要求。但是，如何在大分塊方式下避免或減少裂縫，尚需進一步研究。

2.2.3 引水發(fā)電建筑物

為消減低溫水對下游生態(tài)環(huán)境的負面影響，通過試驗研究，解決了引水發(fā)電系統(tǒng)進水塔結(jié)構(gòu)和水力的技術(shù)問題，實現(xiàn)分層取水。地下廠房開挖尺寸大，在計算分析和工程類比的基礎上，采用監(jiān)測反饋的技術(shù)手段，優(yōu)化調(diào)整了支護參數(shù)。

地下引水發(fā)電系統(tǒng)洞室多、規(guī)模大、錯綜復雜，選擇合理的施工方法、施工分序和施工工藝是保證施工安全、質(zhì)量、進度、投資的關鍵技術(shù)。 “平面多工序、立體多層次”的施工方法，有效地解決了大型洞室的快速施工問題； “預探預測、預錨預灌、弱爆破早封閉、強支護勤反饋”是解決不良地質(zhì)洞段安全施工的有效方法。

2.2.4 導流建筑物及下閘蓄水

為滿足施工期和下閘蓄水期的防洪與供水要求，糯扎渡水電站布置了3層共5條導流洞。其技術(shù)要點：①在較短的準備期內(nèi)完成了用于截流的斷面大、洞身長的導流洞開挖與襯護，解決了大跨度漸變段的開挖支護難題；②在一個枯水期內(nèi)完成碾壓填筑高度達82 m的上游圍堰的施工；③在一個枯水期內(nèi)完成3層共5條導流洞的下閘和封堵。

如何降低導流和下閘蓄水期的工程建設風險也是關鍵的技術(shù)問題。風險包括事故發(fā)生的機率和事故導致的損失。下閘蓄水階段，工程建設已接近尾聲，工程投入已很大且投產(chǎn)在即，此時段的風險控制應特殊對待。采用了盡可能降低風險的原則，調(diào)整了下閘封堵方案，5條導流洞全部增設了臨時堵頭，大大地降低了該時段的建設風險，提高了按期投產(chǎn)的保證性。

2.3 大壩質(zhì)量控制

大壩質(zhì)量涉及社會和公眾安全，必須完全可控在控。糯扎渡水電站大壩的質(zhì)量控制以 “體系健全、運行有效、質(zhì)量優(yōu)良”為目標。針對土心墻堆石壩的難點和要點，設計、科研和業(yè)主單位在可研階段即開始策劃、研發(fā)大壩質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，建立了先進、科學、實用的在線監(jiān)控系統(tǒng)，即 “數(shù)字大壩”監(jiān)控系統(tǒng)，對大壩填筑進行了 “全過程、全天候”的實時監(jiān)測和反饋控制。監(jiān)控內(nèi)容主要包括壩料運輸、碾壓軌跡、行走速度、激振力、碾壓遍數(shù)以及壓實厚度等。

2.4 環(huán)境保護

糯扎渡水電站建立了動物拯救站、魚類增殖站和珍稀植物園，并建設了分層取水口，最大限度地減免了工程對環(huán)境的不利影響，有效地保護、修復、改善了環(huán)境。主要技術(shù)措施包括：

（1）委托專業(yè)的漁業(yè)科學研究單位對特有魚種進行人工增殖放流。采取 “網(wǎng)捕過壩”的方式，保證上、下游魚類種群間遺傳基因的交流。

（2）委托專業(yè)的林業(yè)科學研究單位對工程施工區(qū)和水庫淹沒區(qū)的部分植物采取遷地移栽、采集種子等方法進行保護。

（3）委托專業(yè)的野生動植物繁育保護機構(gòu)對庫區(qū)及施工區(qū)動物收救、暫養(yǎng)及放生。結(jié)合庫底清理及蓄水計劃，協(xié)調(diào)水庫淹沒涉及區(qū)的相關政府部門和單位共同救護受傷的野生動物。

（4）采用 “分層取水”措施，減輕水庫水溫分層導致的下泄低溫水對魚類繁殖的不利影響。

（5）制定水、大氣及聲環(huán)境保護措施及廢棄物處理措施，制定珍稀魚類保護區(qū)建設和自然保護區(qū)的管理措施。

2.5 安全監(jiān)測

在常規(guī)監(jiān)測的基礎上，糯扎渡水電站加強了對大壩的變形和滲流監(jiān)測，并及早建立了反饋分析系統(tǒng)。主要包括：

（1）采用弦式沉降儀監(jiān)測上游堆石體位移。

（2）采用剪變形計監(jiān)測心墻與反濾間的錯動。

（3）心墻沉降監(jiān)測的沉降環(huán)采用不銹鋼，將磁性被動探測改為主動發(fā)射，以提高儀器的耐久性。

（4）下游堆石體沉降監(jiān)測改進為4管式水管沉降儀，比常規(guī)水管式沉降儀增加1根進水管，以提高儀器的可靠性及觀測精度。

（5）在科研試驗的基礎上，探索性地實施了光纖光柵測溫測流技術(shù)。

（6）為全面實時地掌控大壩的工作性態(tài)，確保大壩安全穩(wěn)定運行，研發(fā)了 “大壩安全評價和預警系統(tǒng)”，為全面、快速的反饋分析提供了技術(shù)保障。

3 初期蓄水階段監(jiān)控重點

初期蓄水階段是工程接受全面檢驗的關鍵時期，需要高度關注壩體后期沉降、心墻拱效應、心墻裂縫、滲透變形、下游壩坡穩(wěn)定以及上游堆石濕化等問題。

土石壩安全監(jiān)測的重點項目之一是壩體變形，這也是目前工程界普遍關注的監(jiān)測項目，并作為控制大壩的填筑壓實標準和評價大壩工作性態(tài)的主要指標之一，把沉降量與壩高的比值作為控制指標。作為迄今為止仍屬 “經(jīng)驗性”壩型的土心墻壩，國內(nèi)外的工程經(jīng)驗和教訓表明，失事和損壞多起因于滲透穩(wěn)定問題。因此，滲流 （包括滲壓、滲量和水質(zhì)）監(jiān)測應作為初期蓄水階段的監(jiān)控重點，必須實時掌握其變化情況 （包括小的變化），并及時分析評價。另一監(jiān)控要點是多因素相關性分析，需要綜合滲壓、變形、應力等監(jiān)測成果，對填筑、水位、溫度、降雨等因素進行相關性分析，以細致分析大壩狀態(tài)的變化規(guī)律。同時，還要考慮工程固有的相對薄弱部位，強化巡視檢查工作，高度關注滲流及變形的變化情況。以上這些監(jiān)控要點，對于掌控 “超經(jīng)驗、超規(guī)范”的高土心墻堆石壩的運行安全是至關重要的，特別是在初期蓄水階段更應當給予高度關注。

4 小 結(jié)

（1）樞紐布置充分合理地利用樞紐區(qū)的地質(zhì)、地形及環(huán)境條件，并采取了永臨結(jié)合的布置方式，為實現(xiàn) “安全可靠、經(jīng)濟合理、生態(tài)環(huán)保”的建設目標奠定了基礎。

（2）擋水建筑物采用了 “合理利用開挖料”和“心墻強、壩殼軟、壩坡陡、加筋、薄層、重碾”的方法，實現(xiàn)了安全與經(jīng)濟的最佳統(tǒng)一。

（3）泄水建筑物的優(yōu)選體型、合理分塊、摻氣減蝕、底板錨固和排水、預挖消力塘、優(yōu)選原材料和配合比、嚴控過流面平整度等技術(shù)措施，提高了抗沖蝕破壞的能力。但是，大分塊方式下溫控防裂問題尚需進一步研究。

（4）采用分層取水技術(shù)、開挖支護的監(jiān)測反饋技術(shù)，以及采取合理的施工方法、施工分序和施工工藝，保障了大規(guī)模復雜洞室群的安全快速施工。

（5）遵循盡可能降低風險的原則，安排下閘蓄水階段的下閘封堵工作，以保障下閘蓄水的安全，提高按期投產(chǎn)的可靠性。

（6）對大壩填筑進行了 “全過程、全天候”的實時監(jiān)測和反饋控制，這是大壩質(zhì)量的重要保障。

（7）建立動物拯救站、魚類增殖站和珍稀植物園，設置分層取水口，最大限度地減免對環(huán)境的不利影響，有效地保護、修復和改善了環(huán)境。

（8）在常規(guī)監(jiān)測的基礎上，加強了對大壩變形和滲流的監(jiān)測，改進了監(jiān)測設備，并應用新的監(jiān)測技術(shù)。

（9）初期蓄水階段，在關注壩體變形的同時，高度關注滲流變化情況，并綜合滲壓、變形、應力等監(jiān)測成果，對填筑、水位、溫度、降雨等因素進行相關性分析。同時，還要強化巡視檢查工作，全面掌握、分析大壩狀態(tài)的變化規(guī)律。

［1］ 馬洪琪.大型水電工程建設技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［2］ 中國水電工程顧問集團.糯扎渡水電站樞紐工程蓄水安全鑒定報告［R］.北京：中國水電工程顧問集團，2011.