岷江漢陽(yáng)電航樞紐工程施工導(dǎo)流方案選定與探討

王 翔 許正舉

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

漢陽(yáng)電航樞紐工程位于岷江干流眉山市青神縣漢陽(yáng)鎮(zhèn)境內(nèi)，是一個(gè)以航運(yùn)、發(fā)電為主，兼顧防洪、灌溉、供水、改善生態(tài)環(huán)境等綜合效益的樞紐工程。壩址位于青神縣城下游21 km，樞紐主要建筑物從右至左依次為右岸上壩公路連接段、電站廠房、河床泄洪閘、船閘、左岸上壩公路連接段等。壩頂高程389.5 m，最大壩高23.5m，壩軸線長(zhǎng)575.98m，水庫(kù)正常蓄水位382.5m，相應(yīng)庫(kù)容3 700萬(wàn)m3。本樞紐為三等中型工程，主要永久建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要永久建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為5級(jí)。電站廠房布置在右岸河床，總裝機(jī)容量72MW，安裝3臺(tái)24 MW的燈泡貫流式機(jī)組；河床布置17孔14m×11m（寬×高）泄洪閘和 1孔 5m×3.5m（寬×高）的排漂閘，溢流堰采用寬頂堰型，堰頂高程371.5m；船閘布置在河床左側(cè)，單線Ⅳ級(jí)船閘，設(shè)計(jì)噸位500 t，閘室有效尺寸為120m×16m×3.5m（長(zhǎng)×寬×門(mén)檻水深）。

2 自然條件

壩址位于岷江中游河段，河谷形態(tài)為一不對(duì)稱(chēng)的“U”型谷。Ⅰ級(jí)階地沿兩岸呈月牙狀分布，階面高程（384.2～384.8）m，寬一般大于 500m，階面平整，階地前緣陡。左側(cè)為主河道，河床高程（369.3～374.2）m，當(dāng)平水位373.8m時(shí)，河床水面寬252m，正常蓄水位382.5m時(shí)，河床水面寬442.4m。壩址河床層厚度一般為（2.0～5.0）m，基巖為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖及泥巖夾層，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較好。

壩址控制流域面積33 208 km2，多年平均流量為640m3/s，流域多年平均氣溫16.9℃，多年平均降水量為1 093.5mm，岷江流域降雨在年內(nèi)分配很不均勻，雨量集中于汛期6～9月。

3 導(dǎo)流方式

根據(jù)工程自然條件及樞紐總體布置考慮，本工程施工導(dǎo)流具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

（1）壩址處河段地勢(shì)平緩，河面較寬，汛期天然流量大，河面寬約450m，兩岸階地寬大于500m。

（2）廠房和船閘分兩岸布置，河床中部共布置17孔泄洪閘，單孔閘寬14m。閘壩低矮，為平底寬頂堰溢流閘壩，泄流能力較大。

（3）壩址所處河段現(xiàn)航道常年可通航10 t以上級(jí)舶船，但通航船舶較少，多為附近采砂船和少量小漁船。根據(jù) 《四川省青神縣地方海事處文件》45號(hào)文，工程施工期間可以斷航。

（4）全年洪水與分期洪水流量差距很大，枯水期時(shí)段相對(duì)較長(zhǎng)。

（5）漢陽(yáng)電航樞紐工程水庫(kù)庫(kù)區(qū)沿河兩岸Ⅰ級(jí)階地地勢(shì)較平坦，地面高程較低，臨時(shí)淹沒(méi)問(wèn)題較為突出。根據(jù)水庫(kù)回水成果，本工程施工期堰前水位超過(guò)383.5m時(shí)，將導(dǎo)致上游庫(kù)區(qū)，尤其是上游黃桷村臨時(shí)淹沒(méi)急劇增加，因此施工期須嚴(yán)格控制堰前水位，盡量減少庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)損失。

綜上所述，本工程宜采用分期導(dǎo)流方式，在滿(mǎn)足基本進(jìn)度條件下，盡量采用枯期時(shí)段。

4 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

漢陽(yáng)電航樞紐工程屬三等中型工程，主要永久建筑物為3級(jí)，次要永久建筑物為4級(jí)。根據(jù)DL/T 5397-2007《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，相應(yīng)導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)，其土石類(lèi)圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～5年一遇，混凝土類(lèi)圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為5～3年一遇。本工程采用土石類(lèi)圍堰，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇5年一遇洪水重現(xiàn)期。

5 導(dǎo)流時(shí)段及導(dǎo)流方案的選定

本工程的主要開(kāi)發(fā)任務(wù)是以航運(yùn)、發(fā)電為主，施工導(dǎo)流方案選擇的總原則是電站盡早投產(chǎn)發(fā)電，船閘盡早投入運(yùn)行，同時(shí)施工期盡可能減少通航影響，并嚴(yán)格控制施工期庫(kù)區(qū)水位壅高。

由于電站廠房工程量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工程序多，又是關(guān)鍵線路項(xiàng)目，根據(jù)施工進(jìn)度安排，一個(gè)枯期難以形成擋水條件，適宜采用全年的導(dǎo)流時(shí)段；船閘和河床泄洪閘結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，工程量不大，一個(gè)枯水期內(nèi)可以搶出水面，適宜采用枯期時(shí)段導(dǎo)流。

本工程共擬三個(gè)導(dǎo)流方案進(jìn)行比較：

方案一：分兩期導(dǎo)流，一期先圍右岸電站廠房和部分泄洪閘，由左岸束窄河床過(guò)流和通航，二期圍左岸船閘和剩余部分泄洪閘，由右岸已建泄洪閘泄流。

方案二：分兩期導(dǎo)流，一期先圍左岸船閘和部分泄洪閘，由右岸束窄河床過(guò)流和通航，二期圍右岸電站廠房和剩余部分泄洪閘，由左岸已建泄洪閘泄流。

方案三：分兩期導(dǎo)流，一期同時(shí)圍左岸船閘、部分泄洪閘和右岸電站廠房，由中間束窄河床過(guò)流和通航，二期圍剩余部分泄洪閘，由左岸已建泄洪閘泄流。

經(jīng)比較，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

方案一主要優(yōu)點(diǎn)：①一、二期施工強(qiáng)度比較均衡；②首臺(tái)機(jī)發(fā)電工期和總工期較短；③導(dǎo)流工程投資最低。主要缺點(diǎn)：二期斷航。

方案二主要優(yōu)點(diǎn)：①船閘可提前1年完工；②導(dǎo)流工程投資居中。主要缺點(diǎn)：①?gòu)S房首臺(tái)機(jī)發(fā)電及總工期均推遲約1年；②二期因船閘上閘首門(mén)檻高程較高，斷航。

方案三主要優(yōu)點(diǎn)：船閘可提前1年完工。主要缺點(diǎn)：①一期河床束窄率大，流速大，一期通航困難；②二期因船閘上閘首門(mén)檻高程較高，斷航；③施工強(qiáng)度集中，前期資金投入大；④導(dǎo)流工程投資最高。

綜合以上分析，本工程導(dǎo)流方案推薦方案一，即分兩期導(dǎo)流：一期先圍右岸電站廠房和部分泄洪閘、二期圍左岸船閘和剩余部分泄洪閘的導(dǎo)流方案。

5.1 一期導(dǎo)流方案比選

本工程主要臨建設(shè)施布置于右岸，從施工角度而言，在各期導(dǎo)流水位均滿(mǎn)足上游庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)控制條件的前提下，一期右岸基坑應(yīng)盡量多圍泄洪閘，減少二期基坑工程量，經(jīng)計(jì)算一期圍8.5孔、9.5孔、10.5孔泄洪閘三個(gè)方案各期導(dǎo)流水位相差較小，均滿(mǎn)足上游庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)控制水位條件，根據(jù)上述原則重點(diǎn)比選一期圍9.5孔和10.5孔泄洪閘，一期圍10.5孔泄洪閘需多增設(shè)一孔閘壩消力池，投資增加約50萬(wàn)元，且河床束窄率較大，流速較大對(duì)一期工程通航有一定影響，因此推薦一期圍右岸電站廠房和9.5孔泄洪閘，二期圍左岸船閘和剩余的7.5孔泄洪閘的導(dǎo)流方案。

在初步推薦一期圍廠房和9.5孔泄洪閘的導(dǎo)流方案基礎(chǔ)上，對(duì)一期采用枯期大基坑方案和全年大基坑方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：

方案一（枯期大基坑方案）：先修筑一期枯期圍堰，圍右岸廠房+9.5孔泄洪閘，形成枯期大基坑，汛前泄洪閘土建基本完成，汛期廠房在全年小基坑圍堰的保護(hù)下繼續(xù)施工。

方案二（全年大基坑方案）：先修筑前期低水圍堰，再修筑一期全年圍堰，圍右岸廠房+9.5孔泄洪閘，汛期在全年大基坑內(nèi)進(jìn)行泄洪閘和電站廠房施工，汛后第二個(gè)枯期施工二期左岸船閘和泄洪閘，右岸電站廠房在枯期圍堰保護(hù)下繼續(xù)施工。

經(jīng)比較，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

方案一主要優(yōu)點(diǎn)：①導(dǎo)流程序簡(jiǎn)單，導(dǎo)流費(fèi)用較低；②對(duì)上游庫(kù)區(qū)影響較小。缺點(diǎn)：①?gòu)S房左導(dǎo)墻一個(gè)枯期具備擋水條件工期比較緊張；②泄洪閘工期較為緊張，部分閘門(mén)需水上安裝。

方案二主要優(yōu)點(diǎn)：①泄洪閘進(jìn)度相對(duì)寬松；②廠房左導(dǎo)墻利用做縱向圍堰進(jìn)度比較寬松。缺點(diǎn)：①導(dǎo)流程序相對(duì)復(fù)雜、導(dǎo)流費(fèi)用較高；②庫(kù)區(qū)壓力相對(duì)較大。

經(jīng)綜合比較，一期導(dǎo)流方案推薦方案一：即枯期大基坑、全年電站廠房小基坑方案。

5.2 二期導(dǎo)流方案比選

二期圍左岸船閘和剩余7.5孔泄洪閘，若二期采用全年不過(guò)水圍堰方案，上游堰前水位達(dá)到387.0 m，不能滿(mǎn)足上游庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)控制條件，本階段對(duì)二期導(dǎo)流方案進(jìn)行如下技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：

方案一：二期圍左岸船閘+剩下7.5孔泄洪閘，采用過(guò)水圍堰型式。主要優(yōu)點(diǎn)：①工期相對(duì)寬松。缺點(diǎn)：①基坑過(guò)水存在一定風(fēng)險(xiǎn)。②庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)較大。③導(dǎo)流費(fèi)用高約500萬(wàn)。

方案二：先修筑二期枯期圍堰，圍左岸船閘+剩下7.5孔泄洪閘，形成枯期大基坑，汛前泄洪閘土建基本完成；汛期船閘停工，利用上下游檢修門(mén)擋水，閘室充水平壓，汛后繼續(xù)施工。主要優(yōu)點(diǎn)：①導(dǎo)流費(fèi)用省約500萬(wàn)；②堰前水位雍高較小，庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)小。缺點(diǎn)：①工期較為緊張，部分閘門(mén)需水上安裝；②船閘工期延長(zhǎng)，斷航時(shí)間長(zhǎng)約17個(gè)月。

經(jīng)綜合比較，二期導(dǎo)流方案推薦方案二。

5.3 推薦導(dǎo)流方案

綜上所述，本工程選擇的導(dǎo)流方案如下：一期圍右岸廠房和右側(cè)9.5孔泄洪閘，由左側(cè)束窄河床過(guò)流和通航；二期圍左岸船閘和左側(cè)河床剩下的7.5孔泄洪閘，由右岸已建成的9孔泄洪閘泄流，河道斷航。推薦方案的施工導(dǎo)流水力特性如附表。推薦方案施工導(dǎo)流布置圖見(jiàn)附圖。

附表 施工導(dǎo)流水力特性表

6 結(jié) 語(yǔ)

（1）本工程由廣東水電二局負(fù)責(zé)施工，施工單位采用的導(dǎo)流方案與上述選定的導(dǎo)流方案基本相同，已于2012年9月開(kāi)始一期施工，目前一期右岸9.5孔泄洪閘已施工完畢，一期枯期圍堰已拆除，主副廠房已封頂，廠房正在進(jìn)行水輪機(jī)組安裝工作，根據(jù)業(yè)主要求及進(jìn)度安排，廠房全年圍堰計(jì)劃于2014年5月中旬拆除，廠房工程計(jì)劃在2014年6月底第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，汛期在廠房進(jìn)、尾水檢修閘門(mén)及船閘上、下游防洪檢修閘門(mén)的保護(hù)下?lián)跛妊?，由已建成?7孔泄洪閘泄洪。

附圖 推薦方案施工導(dǎo)流布置圖

（2）本文對(duì)一、二期導(dǎo)流方案進(jìn)行比選時(shí)，考慮到泄洪閘工期比較緊張，部分閘門(mén)需水上安裝，在實(shí)際施工中，面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，業(yè)主、設(shè)計(jì)單位和施工單位根據(jù)自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)優(yōu)化施工方案，增加人力和物資的投入，加快施工進(jìn)度，有效地解決了這個(gè)問(wèn)題。

（3）從目前工程的實(shí)施情況來(lái)看，充分證明本文選定的導(dǎo)流方案科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)，啟示我們?cè)谶x定寬河床低水頭電站施工導(dǎo)流方案時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮分期導(dǎo)流的施工均衡性、施工安全性、施工工期、上游庫(kù)區(qū)臨時(shí)淹沒(méi)、施工期通航等各方面的因素。