溪洛渡水電站大壩施工期防洪度汛措施

閻士勤，曹喜華

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072)

1 概述

溪洛渡水電站位于金沙江下游溪洛渡峽谷段，左岸距四川省雷波縣城約15km，右岸距云南省永善縣城約8km，總裝機(jī)容量為13860MW。

溪洛渡水電站樞紐由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高285．5m，壩頂高程610m，頂拱中心線弧長(zhǎng)681．51m，壩身布設(shè)7個(gè)表孔、8個(gè)深孔，壩體下部布置10個(gè)臨時(shí)導(dǎo)流底孔，壩后布設(shè)水墊塘消能;發(fā)電廠房分設(shè)在左、右兩岸山體內(nèi)，各安裝9臺(tái)單機(jī)容量為770MW的水輪發(fā)電機(jī)組;左右兩岸各布置2條泄洪洞;施工期左右岸各布置3條導(dǎo)流洞，其中左右岸各2條導(dǎo)流洞與尾水洞結(jié)合。

溪洛渡水電站籌建工程于2003年8月開(kāi)工，2007年11月上旬截流，2013年5月下閘蓄水，7月首批機(jī)組發(fā)電，2014年7月18臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。

2 施工期度汛存在的問(wèn)題及采取的措施

2．1 施工期防洪度汛總體規(guī)劃

根據(jù)審批的溪洛渡水電站主體工程施工規(guī)劃報(bào)告，電站于2007年11月截流，截流后至2011年汛前(6月21日至10月31日為汛期)，大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖、基礎(chǔ)處理及壩體下部混凝土澆筑在圍堰保護(hù)下進(jìn)行，采用50a一 遇 洪 水 標(biāo) 準(zhǔn)，Qp=2%=32000m3/s，6條導(dǎo)流洞過(guò)流，上游最高水位高程434．61m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容約 4．9 ×108m3。在此期間，壩體上升高度低于上游圍堰頂高程436m。

(1)2011年汛期。2011年汛前壩體混凝土上升高度應(yīng)高于上游圍堰頂高程。根據(jù)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，2011年汛期壩體臨時(shí)擋水度汛標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇，Qp=1%=34800m3/s，由6條導(dǎo)流洞過(guò)流，上游最高水位高程441．17m，庫(kù)容約6．3×108m3。

(2)2012年汛期。由于2011年汛后1號(hào)、6號(hào)導(dǎo)流洞已經(jīng)封堵，故2012年汛期由壩體1號(hào)～6號(hào)導(dǎo)流底孔和2號(hào)～5號(hào)導(dǎo)流洞過(guò)流，度汛標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇洪水，上游水位高程454．76m。汛前壩體上升高度應(yīng)高于度汛水位。

(3)2013年汛期。由于2012年汛后2號(hào)至5號(hào)導(dǎo)流洞及1號(hào)至6號(hào)導(dǎo)流底孔已經(jīng)封堵，2013年汛期由4條泄洪洞(14m×12m)、壩體8個(gè)泄洪深孔(6m×6．7m)和4個(gè)高位導(dǎo)流底孔過(guò)流，度汛標(biāo)準(zhǔn)為200a一遇洪水，洪水流量Qp=0．5%=37600m3/s時(shí)對(duì)應(yīng)的上游水位高程為587．47m，壩體上升高度應(yīng)高于度汛水位。

(4)2014年汛前大壩完建，汛期具備投入使用條件。

2．2 2011年大壩防洪度汛

(1)存在問(wèn)題。

2011年汛前，大壩最低澆筑高程為458m，大壩上升頂高程超過(guò)了圍堰堰頂高程436m。但壩體接縫灌漿高程為404m，不能滿足100a一遇度汛水位441．17m高程的要求;同時(shí)，壩體410m高程6個(gè)導(dǎo)流底孔閘門(mén)汛前不能全部安裝到位，若按100a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)考慮，大壩擋水存在以下主要問(wèn)題:

壩體410m高程導(dǎo)流底孔閘門(mén)不具備擋水條件;如按410m高程導(dǎo)流底孔過(guò)流考慮，壩后的水墊塘尚未完工。

若大壩擋水，使得壩體未灌漿部分的大壩橫縫(404～441．17m高程)壓緊，將影響以后的灌漿質(zhì)量，對(duì)壩體整體性有一定影響。

(2)措施分析。

若按圍堰攔擋100a一遇洪水考慮，經(jīng)分析，堰體需加高6m。從堰體結(jié)構(gòu)分析看，上游圍堰與壩體之間410m高程以下基坑內(nèi)沖水平壓并采取一定的結(jié)構(gòu)措施后，堰體加高6m是穩(wěn)定的。

若按圍堰不加高，利用壩體懸臂攔擋100a一遇洪水的情況，對(duì)該工況采用拱梁分載法進(jìn)行應(yīng)力復(fù)核計(jì)算分析，其結(jié)果表明:在混凝土自重與水荷載作用下，拱壩懸臂梁最不利部位的拉應(yīng)力小于0．5MPa，大壩結(jié)構(gòu)安全可以滿足要求，最大懸臂擋水對(duì)大壩結(jié)構(gòu)的影響在可控范圍內(nèi)。2011年汛期若遭遇100a一遇洪水時(shí)，壩體已具備擋水條件，不會(huì)發(fā)生潰堰、潰壩等重大災(zāi)害，對(duì)工程下游城鎮(zhèn)無(wú)影響。

(3)采用的解決措施。

綜合考慮大壩實(shí)際的擋水能力、河道水文特性和下游城鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn)等因素，并經(jīng)原審批單位復(fù)核和流域防洪部門(mén)認(rèn)可，2011年汛期度汛標(biāo)準(zhǔn)采用50a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，汛期仍由圍堰擋水、6條導(dǎo)流洞過(guò)流。

(4)超標(biāo)洪水預(yù)案。

2011年大壩度汛按50a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)作為基本方案;當(dāng)遭遇100a一遇超標(biāo)洪水時(shí)，大壩具備臨時(shí)擋水條件，同時(shí)采取以下措施:結(jié)合水情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，做好入庫(kù)洪水監(jiān)測(cè)，做好圍堰的安全監(jiān)控，定期檢查圍堰是否滲水;預(yù)期可能超過(guò)50a一遇洪水時(shí)組織大壩、水墊塘及二道壩現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備迅速撤離。

2．3 2012年大壩防洪度汛

(1)度汛分析。

1號(hào)、6號(hào)導(dǎo)流洞于2011年11月下閘后，2012年汛期只有2號(hào)～5號(hào)導(dǎo)流洞和1號(hào)～6號(hào)導(dǎo)流底孔過(guò)流。針對(duì)100a一遇洪水進(jìn)行調(diào)洪演算，洪峰流量Q=34800m3/s對(duì)應(yīng)壩前最高洪水位高程454．76m，對(duì)應(yīng)水庫(kù)庫(kù)容約9．5億m3。

根據(jù)施工進(jìn)度的實(shí)際情況，2012年大壩汛前的接縫灌漿已經(jīng)達(dá)到467m高程，大壩施工進(jìn)度滿足度汛要求，具備擋水條件。水墊塘、二道壩2012年6月中旬具備過(guò)流條件，滿足度汛需要。

(2)大壩度汛各工況應(yīng)力復(fù)核。

根據(jù)溪洛渡工程進(jìn)展，汛前大壩上升高程為521～550m，接縫灌漿467m高程，分別對(duì)大壩汛期攔擋100a一遇洪水(下游水墊塘有水)、汛前大壩上下游均無(wú)水及水墊塘充滿水而大壩上游無(wú)水等3種工況進(jìn)行了壩體應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算分析，壩體應(yīng)力滿足要求，壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2．4 2013年大壩防洪度汛

根據(jù)《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T 5397-2007中的相關(guān)要求:“導(dǎo)流泄水建筑物封堵后，若永久泄水建筑物尚未具備設(shè)計(jì)泄洪能力，應(yīng)分析壩體施工和運(yùn)行要求。汛前壩體上升高度應(yīng)滿足攔洪要求，帷幕及接縫灌漿高程應(yīng)滿足蓄水要求。

(1)存在問(wèn)題。

根據(jù)招標(biāo)文件要求，至2013年汛前，6條導(dǎo)流洞及低位6個(gè)導(dǎo)流底孔均已下閘封堵，2013年的度汛由壩身8個(gè)泄洪深孔、7號(hào)～10號(hào)導(dǎo)流底孔及4條泄洪洞泄流。經(jīng)分析，200a一遇洪水水位高程為593．74m，比招標(biāo)階段計(jì)算分析的高出約6．2m，主要原因是7號(hào)～10號(hào)導(dǎo)流底孔過(guò)流斷面因結(jié)構(gòu)安全需要較招標(biāo)階段縮小引起的。

鑒于表孔底高程為586．5m，需在表孔上做子堰擋水，子堰高度約7．5m，子堰攔蓄約10億m3庫(kù)容，進(jìn)而對(duì)下游沿江村鎮(zhèn)形成威脅。

(2)度汛啟用的過(guò)流設(shè)施分析。

針對(duì)2013年汛期200a一遇洪水，分別考慮不同過(guò)流設(shè)施的多種方案進(jìn)行分析。

方案一:招標(biāo)文件要求的過(guò)流設(shè)施:壩身8個(gè)泄洪深孔、7號(hào)～10號(hào)導(dǎo)流底孔、4條泄洪洞，200 a一遇洪水水位高程593．74m。

方案二:在方案一的基礎(chǔ)上，增加壩體7個(gè)表孔臨時(shí)過(guò)流，200a一遇洪水水位高程591．91m，與表孔不過(guò)流相比水位降低了1．83m。

方案三:在方案一的基礎(chǔ)上，增加了壩體7個(gè)表孔臨時(shí)過(guò)流，同時(shí)關(guān)閉7號(hào)～10號(hào)導(dǎo)流底孔閘門(mén)，即7號(hào)～10號(hào)導(dǎo)流底孔不過(guò)流(主要考慮導(dǎo)流底孔過(guò)流流速接近40m/s，可能破壞門(mén)槽等部位而增加后期下閘難度)，200a一遇洪水水位高程為598．14m。

方案四:在方案一的基礎(chǔ)上，7號(hào)～10號(hào)導(dǎo)流底孔不過(guò)流，200a一遇水位高程為610．3m。

根據(jù)施工進(jìn)展情況，2013年汛前大壩最低壩段澆筑至596m高程，壩體接縫灌漿至高程575 m。綜合分析研究并經(jīng)原審批單位復(fù)核以及流域防洪部門(mén)認(rèn)可，確定采用方案二的過(guò)流設(shè)施，即在招標(biāo)方案的基礎(chǔ)上考慮大壩表孔過(guò)流。如此實(shí)施，汛前壩體上升高度可滿足攔洪要求，壩體接縫灌漿高程575m可滿足高程540m蓄水位的要求。同時(shí)，加強(qiáng)水情預(yù)報(bào)，表孔過(guò)水前，及時(shí)撤離表孔相關(guān)部位施工人員和設(shè)備。

(3)超標(biāo)洪水預(yù)案。

根據(jù)水情預(yù)報(bào)，在可能發(fā)生超出200a一遇洪水時(shí)，及時(shí)上報(bào)上級(jí)相關(guān)部門(mén)，同時(shí)做好以下工作:金沙江石鼓水文站、雅礱江雅江水文站的洪水抵達(dá)溪洛渡約需3d時(shí)間，必須及時(shí)將汛情報(bào)告上級(jí)相關(guān)部門(mén);做好入庫(kù)洪水監(jiān)測(cè);根據(jù)上游水文預(yù)報(bào)，迅速撤離相關(guān)人員及設(shè)備，同時(shí)盡可能做好大壩工程的保護(hù)工作，確保大壩安全;組織相關(guān)部位人員，在保證安全的前提下，巡查工程各部位變化。

3 結(jié)語(yǔ)

鑒于溪洛渡水電站大壩施工導(dǎo)流流量大，施工周期長(zhǎng)，加之壩體上升高度不能滿足度汛要求是水電工程施工過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題。因此，在積極加快施工進(jìn)度的同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際情況和洪水特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析調(diào)整，在確保工程永久結(jié)構(gòu)安全的前提下確定度汛措施并經(jīng)相關(guān)部門(mén)確認(rèn)后實(shí)施，取得了良好的效果，保證了大壩按期完工。所取得的經(jīng)驗(yàn)可為位于窄深河床、大流量河流的高混凝土壩施工建設(shè)提供參考。