老撾薩拉康水電站工程縱向圍堰型式選擇與分析

權(quán)鋒，羅林

（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安 710065）

1 工程概況

湄公河老撾薩拉康水電站位于老撾沙耶武里省肯濤縣文康村上游1.5 km處的湄公河干流上，為老撾人民民主共和國(guó)境內(nèi)湄公河干流規(guī)劃梯級(jí)電站的第5級(jí)，此段湄公河為老撾沙耶武里省和萬(wàn)象省的界河。壩址左岸為萬(wàn)象省薩拉康縣，右岸為沙耶武里省肯濤縣。

湄公河老撾薩拉康水電站是一座以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、過(guò)魚(yú)等綜合利用效益的水電樞紐工程。包括：電站廠房、泄洪閘、一級(jí)單線500 t船閘、魚(yú)道等建筑物。正常蓄水位為220 m，電站總裝機(jī)容量為660 MW，屬二等大（2）型工程。

2 導(dǎo)流方式

由于薩拉康壩址處，兩岸地形開(kāi)闊，水工建筑物布置從左岸至右岸依次布置為：左岸副壩、船閘壩段、14孔泄洪閘壩段、12臺(tái)機(jī)廠房壩段、5孔沖砂閘壩段、魚(yú)道壩段、右岸副壩組成，根據(jù)以上條件，本工程采用圍堰分期攔斷河床的分期導(dǎo)流方式。

導(dǎo)流程序簡(jiǎn)述如下：在一期枯水圍堰圍護(hù)下先進(jìn)行縱向圍堰施工，然后在縱向圍堰及一期汛期上、下游圍堰圍護(hù)下進(jìn)行14孔泄洪閘等項(xiàng)目的全年施工。二期在縱向圍堰及二期全年上下游圍堰的圍護(hù)下進(jìn)行二期基坑內(nèi)河床12臺(tái)機(jī)廠房、5孔沖砂閘等項(xiàng)目的施工，一期已建14孔泄洪閘過(guò)流。

3 縱向圍堰型式比較

3.1 縱向圍堰地形地質(zhì)條件

湄公河在此轉(zhuǎn)向，并形成大彎道，左岸凸岸段河灘地地面高程為El.240 m，枯水期河灘外露，河灘寬度為80～180 m。縱向圍堰布置在左岸為Ⅰ級(jí)階地，階地寬約500 m，長(zhǎng)約5 km。

縱向圍堰布置于左岸河漫灘Ⅰ級(jí)階地，河床地段沖積粉細(xì)砂層，厚度12～21 m；階地部位沖積層厚度5～15 m，上部以粉細(xì)砂為主，下部以粉質(zhì)黏土夾有少量礫石為主，透水性較好，多為中等透水，該段下伏基巖為板巖夾砂巖。基巖透水性弱，主要為弱透水。

縱向圍堰覆蓋層（粉細(xì)砂）開(kāi)挖坡比見(jiàn)表1。

表1 人工邊坡開(kāi)挖坡比建議值Tab.1 Suggested value for the artificial slope excavation magnitudes

3.2 縱向圍堰型式比較

本工程為河床式電站，導(dǎo)流方式采用分期導(dǎo)流，針對(duì)分期導(dǎo)流的特點(diǎn)，縱向圍堰在一二導(dǎo)流期間均需要使用，通常選用的型式為：①混凝土縱向?qū)?；②縱向沉井[1-2]；③鋼板樁圍堰。

3.2.1 RCC縱向?qū)Ψ桨?/p>

一期枯水期導(dǎo)流采用枯水圍堰擋水，縱向圍堰施工的方式，縱向圍堰采用導(dǎo)墻時(shí)，根據(jù)地質(zhì)條件，縱向?qū)Ρ仨氉湓诨鶐r上，縱向?qū)A(chǔ)開(kāi)挖粉細(xì)砂邊坡開(kāi)挖坡比為1∶4.0，因此，縱向?qū)Φ幕A(chǔ)開(kāi)挖面較大，占據(jù)原河床過(guò)流斷面較大，進(jìn)而枯水圍堰對(duì)河床的束窄度較大，束窄度達(dá)到45.70%，使得束窄后的原河床過(guò)流流速為1.30 m/s，而枯水圍堰堰基為粉細(xì)砂，抗沖流速最大值僅為1.2 m/s，枯水圍堰堰基坐落在粉細(xì)砂上，有被沖刷掏空的可能，縱向?qū)κ┕わL(fēng)險(xiǎn)較大。

RCC縱向?qū)Ψ桨缚菟趯?dǎo)流平面布置圖見(jiàn)圖1，枯水圍堰與縱向?qū)ο鄬?duì)位置剖面圖見(jiàn)圖2。

3.2.2 縱向鋼板樁方案

縱向圍堰采用鋼板樁圍堰方案，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算，縱向圍堰在覆蓋層以上的高度為19.60 m，圍堰最大高度為43.80 m，而鋼板樁圍堰僅適用于高度小于25 m的圍堰，擋水高度難以滿足，因此，縱向圍堰不推薦采用鋼板樁方案。

圖1 導(dǎo)流平面布置圖（導(dǎo)墻方案）Fig.1 Diversion layout plan（scheme of guide wall）

圖2 圍堰與縱向?qū)ο鄬?duì)位置圖Fig.2 Plan of the cofferdam location relative to the guide wall

3.2.3 沉井方案

縱向圍堰基礎(chǔ)采用沉井方案[3-4]，一期枯水期導(dǎo)流期間，枯水圍堰擋水，沉井施工，河床束窄度為39.45%，可以大幅度減少對(duì)河床的束窄度，束窄后原河床最大流速為1.11 m/s，小于原河床粉細(xì)砂的抗沖流速，圍堰防護(hù)范圍及工程量較小。

沉井方案枯水期導(dǎo)流平面布置圖見(jiàn)圖3，枯水圍堰與沉井相對(duì)位置剖面圖見(jiàn)圖4。

圖3 導(dǎo)流平面布置圖（沉井方案）Fig.3 Diversion layout plan（scheme of sinking well）

圖4 圍堰與沉井相對(duì)位置圖Fig.4 Plan of the cofferdam location relative to the sinking well

本工程沉井采用單排布置[5]，在樁號(hào)K0-208.00 m～K0-134.00 m段，建基面高程為180.00～186.00 m，單個(gè)沉井平面尺寸26 m×17 m[6]，每個(gè)沉井設(shè)4個(gè)取土孔，取土孔尺寸為5.5 m×8.5 m，沉井最大高度為23.50 m，見(jiàn)圖5。

圖5 沉井側(cè)視圖模型（26 m×17 m）Fig.5 The side view of the sinking well model（26 m×17 m）

在樁號(hào)K0-134.00 m～K0+246.00 m段，建基面高程為186.00～187.00 m，基巖面相對(duì)平整，采用單個(gè)沉井平面尺寸26 m×26 m，每個(gè)沉井設(shè)4個(gè)取土孔，取土孔尺寸為8.5 m×8.5 m，沉井最大高度為17.50 m，見(jiàn)圖6[7-8]。

圖6 沉井側(cè)視圖模型（26 m×26 m）Fig.6 The side view of the sinking well model（26 m×26 m）

以上兩種體型沉井間距均為2.0 m，沉井間隔縫隙兩端后期采用混凝土灌注樁封口，中間回填C15堆石混凝土，最終整個(gè)沉井群形成整體，確保每個(gè)沉井基礎(chǔ)入巖至少1.0 m，上下游及永久段沉井頂高程均為203.50 m。

4 各方案分析

一、二期汛期導(dǎo)流期間，需由縱向圍堰及上、下游圍堰進(jìn)行擋水，本文就縱向圍堰下部結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了比較，重點(diǎn)對(duì)沉井結(jié)構(gòu)及碾壓混凝土導(dǎo)墻型式進(jìn)行了比較分析，沉井及RCC混凝土方案比較見(jiàn)表2，主要導(dǎo)流工程量對(duì)比見(jiàn)表3。

從表2、表3可以看出，RCC縱向?qū)Ψ桨甘┕さ姆椒ㄏ鄬?duì)簡(jiǎn)單，混凝土工程量略小，但其開(kāi)挖量遠(yuǎn)大于沉井方案，枯水期縱向圍堰對(duì)河床束窄度為45.6%，束窄后原河床過(guò)流流速1.30 m/s，大于河床抗沖流速最大值為1.20 m/s，圍堰堰基淘刷破壞較嚴(yán)重，需采取護(hù)底、護(hù)坡措施；同時(shí)導(dǎo)墻基礎(chǔ)大開(kāi)挖引起粉細(xì)砂邊坡滲透破壞穩(wěn)定問(wèn)題，基坑發(fā)生滲透破壞的可能性相對(duì)較大，縱向?qū)κ┕わL(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。

表2 薩拉康水電站導(dǎo)流（導(dǎo)墻方案與沉井方案）比較表Tab.2 Comparison of diversions（schemes of guide wall and sinking well）of Sanakham Hydropower Project

表3 RCC導(dǎo)墻方案與沉井方案枯水期導(dǎo)流工程量對(duì)比表Tab.3 Comparison of diversion quantities in dry season（schemes of RCC guide wall and sinking well） 萬(wàn)m3

沉井方案可以避免導(dǎo)墻基礎(chǔ)大開(kāi)挖，避免對(duì)原河床縮窄過(guò)大，沉井方案枯水期縱向圍堰對(duì)原河床的窄度為39.45%，束窄后的原河床流速為1.11 m/s，小于原河床抗沖流速最大值為1.20 m/s，圍堰堰基淘刷破壞較輕；沉井方案可避免粉細(xì)砂邊坡滲透破壞穩(wěn)定問(wèn)題，基坑發(fā)生滲透破壞的可能性相對(duì)較小，沉井施工風(fēng)險(xiǎn)較小，工程造價(jià)亦略小于RCC縱向?qū)Ψ桨?，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，推薦縱向圍堰基礎(chǔ)采用沉井方案。

5 結(jié)論

老撾薩拉康水電站工程縱向圍堰基礎(chǔ)采用沉井，大大減少了縱向圍堰的開(kāi)挖量，減少了對(duì)原河床的束窄度，降低了原河床過(guò)流流速，減少了對(duì)原河床覆蓋層（粉細(xì)砂）的沖刷，確保了枯水圍堰的堰基穩(wěn)定，大大降低了縱向沉井施工期間的風(fēng)險(xiǎn)，確保了工程施工工期，為整個(gè)工程按期施工提供了前提，為首臺(tái)機(jī)發(fā)電工期提供了保障。

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