高壩底流泄洪消能方式

中國三峽集團新聞中心 王 波

凡是近距離目睹過三峽大壩開閘泄洪的人，大概都難以忘記那氣勢磅礴、驚心動魄的一幕：十幾個巨大的水柱以排江倒海之勢從泄洪深孔噴涌而出，“從天而降”，沖向江面，激起滔天濁浪，水花翻飛，霧氣彌漫，轟鳴聲不絕于耳，很是壯觀。

向家壩水電站僅次于三峽水電站、溪洛渡水電站，是目前國內(nèi)第三大水電站。向家壩電站在汛期開閘泄洪時，最大泄量達4.9萬立方米/秒，最大泄洪功率約4千萬千瓦。倘若將向家壩水電站的泄洪方式設(shè)計成三峽工程的“挑流”消能方式，泄洪水流高高挑起再落到水面，也會非常壯觀，而且水電站的這種“挑流”泄洪消能方式一大優(yōu)點是節(jié)省工程投資，設(shè)計、施工也相對較為簡單。但由于向家壩水電站自身地質(zhì)條件和周邊環(huán)境的限制，電站設(shè)計者不得不采用一種更為復(fù)雜，且需要增加工程投資的泄洪消能方式——帶高低坎的“底流”泄洪消能方式。

“挑流”泄洪消能方式與“底流”泄洪消能方式的不同，好比用水管采用不同方式往水盆里注水?！疤袅餍购橄芟袷菍⑺苤糜诳罩?，水自上而下傾泄入水盆”，利用水在空中與空氣的摩擦和入江后水與水的混動將泄洪能量消除；而“底流泄洪消能則像是將水管伸到水盆里的水中注水”，使泄洪水度最淺43米、最深達57米，最大入巖深7米。修建10個這樣的沉井并將它們連接起來，就成了一道混凝土“擋墻”，對圍堰的穩(wěn)定起到保護作用，從而為下一步挖走基坑內(nèi)的覆蓋層做好了準(zhǔn)備。一期工程結(jié)束后，沉井還將作為二期縱向圍堰的基礎(chǔ)部分繼續(xù)發(fā)揮作用。

沉井群沉到底后全貌。攝影/高峰

其實，沉井施工技術(shù)早已用于橋墩、港口、碼頭等工程的修建。而且從單個沉井來說，向家壩沉井不是最大的，但是由十個沉井組成的沉井群卻是世界規(guī)模最大的，更由于其特殊的地質(zhì)狀況，使得其設(shè)計和施工沒有類似經(jīng)驗，難度國內(nèi)外罕見。

由于地質(zhì)狀況復(fù)雜，如何確保沉井垂直、平穩(wěn)下沉是向家壩沉井群施工最大困難。施工者必須針對不同的地層采取不同的技術(shù)措施：穿越第一層砂礫層時，要通過嚴(yán)格控制不均衡下沉、對稱開挖、加強觀測、及時糾偏等進行施工，保證沉井在初始階段形成正確的下沉軌跡。在穿越砂層時，要制定相應(yīng)預(yù)案防備諸如管涌、流沙、突沉等各種地質(zhì)災(zāi)害對沉井的危害。對于第三大層砂礫石中的超大直徑崩塊石，要采取局部開挖、局部爆破的方法處理。

同時，由于沉井群分批交錯施工，工序復(fù)雜，設(shè)備及人員投入多，管理難度加大；沉井群離一期土石圍堰腳最近距離僅8米，施工場地狹窄，臨時設(shè)施布置受局限，沉井群立體交錯施工，安全隱患大，沉井下沉不可預(yù)見因素多，易發(fā)生事故等等，都使施工組織和管理難度加大。

向家壩沉井群于2006年3月份開始施工，經(jīng)過參建各方的團結(jié)協(xié)作、艱苦拼搏，這項全國之最的工程于2006年9月份順利完成，并創(chuàng)造了施工質(zhì)量和安全“雙優(yōu)”的成績。