安谷水電站二期截流設計與施工

(中國水電建設集團圣達水電有限公司，四川 樂山，614013)

1 工程概述

大渡河安谷水電站廠壩樞紐分期施工，采用二期常規(guī)施工導流方式，一期圍護船閘導墻、主廠房、泄洪沖砂閘等樞紐建筑，束窄左岸河床導、泄流；二期圍護左岸副壩，一期已建成的泄洪沖砂閘分流、導泄流。一期主要施工任務為泄洪沖砂閘閘壩、電站主、副廠房、右儲門槽、安裝間、泊灘堰連接壩、尾水渠等土建及金屬結構安裝工程；二期工程主要施工左岸副壩(左副9+570m下游)、泄洪渠左堤(樞紐明渠段)。二期工程計劃自2014年1月上旬實現(xiàn)合龍，至2014年5月31日全部施工完成。

2 二期工程截流設計

2.1 截流方案

二期上游圍堰截流時，采用單戧堤雙向立堵法截流施工。龍口護底施工完成后，上游戧堤繼續(xù)向右岸進占195m形成龍口，并進行裹頭防護。主體工程具備擋水、泄流條件后，拆除一期上游圍堰，利用開挖料進占圍堰戧堤右段(一期圍堰側)20m，正式形成龍口。龍口合龍時，由左、右岸雙向進占，實現(xiàn)截流。

為改善上游圍堰主合龍的水利條件，降低截流難度，在截流前，由其它標段利用尾水渠的開挖料，在上游圍堰下游側約100m位置配合填筑下游擋水堤，堤口布置在靠左岸揚子壩一側，以雍高龍口下游水位，利于上游圍堰龍口合攏。

2.2 截流時段及截流設計流量

2.2.1 截流時段選擇。根據(jù)截流時段選擇原則，結合二期工程總體進度計劃及樞紐水文情況(尤其過渡期各月旬平均流量頻率計算成果)，合理選擇截流時間，盡量選擇枯水期小流量時段(但此時不一定選最小流量)。最終確定，在2013年12月底完成一期圍堰段預進占，2014年1月1日～1月10日間，根據(jù)水文站水文預報及監(jiān)測情況擇機進行截流施工。

2.2.2 截流設計洪水標準及截流設計流量。截流設計采用該時段內(nèi)一定頻率的某種特征流量值作為設計流量。根據(jù)類似工程經(jīng)驗，一般采用P=5%～10%的頻率設計，本工程取頻率P=10%，截流時段定在1月，截流設計流量為1870m3/s。受電站調峰流量影響，經(jīng)與業(yè)主及沙灣電廠充分討論，充分利用沙灣水電站庫區(qū)高程429m～432m的調節(jié)庫容，在24h內(nèi)控制2臺機發(fā)電的下泄流量，即將下泄流量控制在Q=1200m3/s以下。因此，確定戧堤的截流設計流量為1200m3/s(1月份P=10%的區(qū)間流量)。因沙灣電站尾水與安谷水電站相接，區(qū)間無河流匯入，截流流量選取1200m3/s。

圍堰進占過程的設計流量確定為Q=1870m3/s，水力學計算及堰體裹頭保護措施均以此為設計流量。

2.3 戧堤設計

戧堤軸線基本與防滲墻中軸線一致，戧堤(河床部分)設計全長595.52m，戧堤頂高程387.8m(按截流時段水流量查下游流量及水位曲線，加一定安全超高值)，底板護底高程380.50m，龍口戧堤頂寬24m(滿足四輛車同時進占拋投)，上、下游邊坡坡面坡比設計為1∶1.5。

2.3.1 戧堤結構型式。為盡早提供混凝土防滲墻施工操作平臺，上游非龍口段戧堤填筑至整個圍堰寬度，僅龍口截流段填筑至24m寬，減少龍口段拋投強度工程量(見圖1)。

圖1 上游圍堰戧堤非龍口段/龍口段截面型式

2.3.2 戧堤頂高程。預進占部分按圍堰防滲墻擋水高程設計，頂高程的確定須結合枯期最大來水流量2200m3/s查流量～水位曲線，并考慮一定超高值。上游戧堤擋水雍高水位7.76m，確定上游截流戧堤頂高程為379.00m+7.76m+1m=387.76m，取387.8m。

2.4 截流水力學計算

二期工程單戧堤立堵截流水力計算見表1。

表1 二期工程單戧堤立堵截流水力指標計算比較匯總

2.5 龍口位置及寬度B選擇

按照單戧單向立堵方式進占時，根據(jù)龍口位置及寬度選擇標準，選擇龍口寬度為80m，平均速度5.76m/s，龍口分流量為1003.98m3/s。下游設置擋水堤，通過下游龍口攔蓄上游龍口來水雍高龍口下游水位。擋水堤預留過流寬度選擇為120m，條件允許下，過流寬度縮窄后，可以進一步改善圍堰龍口水力學指標。當下游擋水堤分流缺口縮窄至90m時，上游圍堰龍口寬度可以調整至60m。

2.6 龍口段分區(qū)及材料選擇

2.6.1材料粒徑及重量選擇(見表2)

表2 龍口段截流分區(qū)及材料粒徑計算 (單戧雙向進占)

2.6.2 區(qū)段劃分及拋投料物數(shù)量(表3)

表3 戧堤龍口拋投材料數(shù)量

3 龍口段施工

3.1 龍口段護底施工

根據(jù)水力計算結果，龍口段流速高達6.47m/s以上，需作相應的護底施工。因下游戧堤不實現(xiàn)合龍，則只對上游戧堤龍口段進行護底，初步考慮現(xiàn)澆混凝土平面護底和預制擋坎兩種方式，根據(jù)水流條件及實際施工操作難易程度，選擇合理的施工方式。

圖2 龍口護底平面示意

混凝土平面護底主要在圍堰進占之前，靠近一期圍堰一側填筑防滲墻施工平臺至384.5m高程，填筑長度100m。防滲墻分為二期圍堰防滲墻(垂直水流方向)及龍口護底防滲墻(順水流方向)，龍口護底防滲墻連接二期圍堰防滲墻及主體防滲墻，墻厚80cm，采用C25混凝土。防滲墻施工完成后，拆除施工平臺，河床清理后進行混凝土澆筑，混凝土標號為C20，澆筑至高程380.5m。底板混凝土澆筑完成后，進行龍口位置梳齒槽施工。梳齒槽采用C20混凝土澆筑，單個墩體厚度為1m，墩體間距為2m～4m，墩體頂高程為383.00m。梳齒墩采用28#鋼絲繩連接成網(wǎng)狀，利于龍口過流與拋投料物穩(wěn)定。護底施工同時，主體防滲墻下游側平拋混凝土預制塊進行擋坎護底施工，主要采用自卸汽車或裝載機端運至戧堤端部，然后用25t汽車吊吊卸在河床中，或用反鏟CAT330C拋投，具體入水點位置以拋石沖距L確定，盡量保證其平鋪整齊穩(wěn)定、落點位置基本準確，限于汽車吊。

圖3 龍口護底平面布置

圖4 龍口護底縱剖面

3.2 龍口截流段施工

龍口護底完成后，視上游實際來水流量“時勢截流”，從左至右按龍口分區(qū)特性及料徑大小逐步向前(左岸)推進，直至合龍。

截流龍口料物平均運距約1.5km，戧堤頂寬24m(下游20m)，設置3個卸車點同時卸料，車輛運輸能力按18.0m3/車考慮，拋投強度為90車次/h。

截流戧堤龍口段采用全斷面推進和凸出上游挑角兩種進占方式，堤頭拋投擬采用直接拋投、集中推運拋投和卸料沖砸拋投3種方法。

4 截流實施特點與難點

4.1 二期工程導流主要采用一期工程已建的泄洪沖砂閘分流宣泄流量，而泄洪沖砂閘過流高程為383.00m，高出原河床高程378.5m近5m，要求二期上游圍堰戧堤預進占前完成，將水位雍高5m，以滿足較好的分、過流條件。泄洪沖砂閘分流效果直接影響到截流泄流龍口流量、流速及水深等水力要素，給截流工程增加難度。

4.2 安谷水電站河床為松軟砂礫石或砂卵石層，抗沖刷能力弱，容易被高流速水流沖刷掏空，護底材料可能全部被沖走，截流拋投材料難以站穩(wěn)腳，穩(wěn)定性差、沖距大、流失量大，戧堤容易坍塌，臨時裹頭保護工程量大，截流風險大。

4.3 截流流量主要受上游銅街子電站、沙灣電站發(fā)電調蓄能力影響，枯期時最大下泄流量為2200m3/s，截流期間的施工導流直接影響施工道路布置及進占方向，需及時了解上游已建電站的發(fā)電運行及來水情況，合理選擇適當流量，使截流材料備料合理。在條件允許的情況下，截流過程中建議通過水庫調度協(xié)調上游電站攔蓄上游來水，減少發(fā)電機組數(shù)量，降低上游來水流量及截流難度。

4.4 限于附近區(qū)域大塊石料物(d≥0.4m)較少，而二期截流工程所需的大塊石及特殊料物較多，目前僅能高成本投入加工鋼筋籠、預制榪槎體等特殊料。可見，截流混凝土有用料場地規(guī)劃困難，占地范圍廣，場地平整、臨建設施輔助工程量巨大，準備工作工程量大，施工成本高。

5 結語

安谷水電站二期截流在2014年1月全面完成。實際截流過程中針對該工程截流的特點、難點，分別采取了利用主體副壩和圍堰防滲墻、填筑擋水堤、設置梳齒護底、合理利用上游電站調節(jié)水位等特殊技術措施，成功完成了二期截流施工任務。