老撾南歐江五級水電站施工導流規(guī)劃設計

王　強

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南昆明650051)

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老撾南歐江五級水電站施工導流規(guī)劃設計

王強

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南昆明650051)

從施工導流方式、標準、導流底孔和壩體缺口的布置、橫向圍堰和縱向圍堰的布置、截流、下閘等方面介紹了南歐江五級水電站施工導流規(guī)劃設計，通過采取合理、科學的方法，實現(xiàn)了工程施工期水流控制，節(jié)約了工程投資，確保了工程施工進度和施工安全。

導流；截流；蓄水；南歐江五級水電站

1　工程概況

南歐江五級水電站位于老撾豐沙里省，是南歐江流域規(guī)劃中的第五個梯級，為二等大(2)型工程。電站以發(fā)電為主，主要建筑物包括碾壓混凝土重力壩、壩身進水口及壩后式廠房、壩身溢洪道及消力池、護岸工程等。正常蓄水位441 m，相應庫容3.35億m3，校核洪水位441.918 m，相應庫容3.5億m3，死水位430 m，調節(jié)庫容1.42億m3，具有季調節(jié)性能，最大壩高74 m，總裝機容量240 MW(3×80 MW)，多年平均年發(fā)電量9.77億kW·h。

2　自然條件

2.1水文、氣象特性

南歐江流域的徑流以降雨補給為主，洪水主要由暴雨形成。6月～10月為雨季，11月～次年5月為干季，雨季降水量約占全年降水量的85%。多年平均流量274 m3/s，流域年降雨量在1 400～2 200 mm之間。

2.2壩址河段特性

壩址位于南波河(Nam Pok)與南歐江匯口下游約1.1 km，距下游孟三潘縣城(Muang SamPhanh)約8 km，壩址區(qū)河段長約1.6 km，南歐江自北向南呈舒緩的反“S”形流經(jīng)壩址，壩址左岸有簡易公路通過。

河谷呈“V”形，兩岸植被覆蓋良好，壩基部位河水面寬約65～70 m，水深一般為5～9 m，地形坡度約30°～40°，右岸分布有I級階地，后緣高程約400～410 m，地形坡度約10°～20°。左岸公路以下地形較陡，地形坡度40°～45°，公路以上稍緩，為30°～35°。

壩基部位第四系覆蓋層(坡積層和沖積層)厚度一般為4～18 m，河床沖積層厚度一般為2～6 m，最厚約12 m，主要由砂、卵礫石組成，中等密實，具有強～極強透水性。壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷層發(fā)育，壩基基巖以弱風化的砂質板巖為主，壩基河床部位巖體質量類別以Ⅲ2類為主，局部為Ⅳ類，兩岸壩基中上部主要為Ⅳ1類巖體，局部分布少量Ⅳ2類巖體。

河床式地面廠房布置于壩后主河床部位?？萜诤铀鎸?0～75 m，廠房部位河床沖積層厚度一般為2～5 m，主要為粉細砂、卵礫石及粉土。下伏基巖巖性為砂質板巖。廠房地基為微風化砂質板巖，中厚層狀結構，巖體完整性較好，屬Ⅲ1類巖體。

3　導流方式

根據(jù)本工程樞紐布置特點及地形地質條件，結合溢流表孔采用4孔連續(xù)布置+無中隔墻壩段的樞紐布置，為實現(xiàn)施工強度及資源配置合理均衡、發(fā)電工期保障性高、組織實施難度較小，工程采用底孔+壩體缺口泄流的分期導流方式。

結合該工程壩址右岸分布有I級階地等地形條件及樞紐布置特點，施工導流共分兩期：一期由左岸束窄河床過流，進行右岸溢流表孔壩段、右岸非溢流壩段、導流底孔及上、下游縱向混凝土圍堰施工；二期由右岸導流底孔和上部壩體缺口過流(或溢流表孔過流)，進行進水口壩段、壩后廠房、河中溢流壩段、沖沙底孔壩段和左岸非溢流壩段施工。

4　導流標準及設計流量

南歐江五級水電站工程主要建筑物級別為2級，次要建筑物為3級。各圍堰高度均小于50 m，堰前庫容小于1.0億m3，參照DL/T 5397—2007《水電工程施工組織設計規(guī)范》的規(guī)定，確定碾壓混凝土縱向圍堰，一、二期上下游橫向圍堰導流建筑物級別為4級，枯期施工圍堰級別為5級；導流底孔布置于大壩壩體內，封堵結構同大壩級別按2級永久建筑物設計。各期施工導流標準、流量見表1。

表1施工導流標準

項 目時 段設計標準/%設計流量/m3·s-1一期導流枯期施工圍堰擋水2012.12～2013.0520(12月～5月)857一期圍堰擋水2013.06～2013.1210(全年)4000二期導流主河床截流2013.1210(12月平均)224施工擋水平臺2013.12～2014.0420(12月～4月)397二期圍堰擋水2014.05～2014.105(全年)49202014.11～2015.0520(11月～5月)1020壩體臨時擋水2015.06～2015.102(全年)6140導流底孔下閘2015.1110(11月平均)471導流底孔封堵2015.12～2016.0420(12月～4月)3122016.05以后永久建筑物正常運行

5　導流程序

一期導流：2012年12月～2013年12月下旬，由左岸束窄主河床過流，右岸基坑在一期全年橫向土石圍堰及全年縱向圍堰保護下進行施工。

二期導流：2013年12月下旬，左岸主河床截流，由1、2號導流底孔過流。2013年12月～2015年5月，由1、2號導流底孔或聯(lián)合壩體缺口過流，上、下游全年圍堰擋水，進行左岸工程施工，同時進行1～15號壩段施工。2015年6月～2015年10月，壩體臨時度汛斷面擋水，1、2號導流底孔和3、4號溢流表孔聯(lián)合泄流，進行廠房施工及1、2號溢流表孔閘門安裝和壩體水上部位施工。

2015年11月上旬，導流底孔下閘、水庫蓄水。2015年12月～2016年4月，進行導流底孔封堵，2015年12月底首臺機組發(fā)電，水工永久建筑物和泄水建筑物正常運行，2016年10月底工程完建。

6　導流建筑物

導流建筑物由導流引渠、枯期施工圍堰、一期上下游橫向圍堰、上下游全年縱向圍堰、二期上下游橫向圍堰、導流底孔和壩體導流缺口等組成。

6.1圍堰

枯期縱向施工圍堰為碾壓石渣圍堰，堰頂高程391.00 m，堰頂寬度6 m，兩側坡比均為1∶1.5，堰基設高噴防滲墻，深入基巖1 m，孔間距0.8 m。2013年汛前，枯期圍堰拆除。

一期橫向施工圍堰上、下游橫向圍堰均采用碾壓土石混合料填筑。上、下游橫向圍堰采用全年擋水標準，堰頂高程分別為395.00 m和393.00 m，堰頂寬均為6 m，兩側坡比均為1∶1.5。

二期上橫向土石圍堰堰體采用粘土心墻防滲、堰基采用粘土截水墻防滲。上游圍堰頂高程為411.50 m，最大堰高40.5 m，堰頂寬8 m，長146.1 m。圍堰上游面389.00 m高程以上坡比為1∶1.7，389.00 m高程以下坡比為1∶2.5(拋填閉氣粘土料)，下游面坡比為1∶1.6。二期下橫向土石圍堰堰體采用粘土心墻防滲、堰基采用高噴防滲墻防滲。379.00 m高程以上堰體采用粘土心墻防滲，以下包括基礎采用高噴防滲墻防滲。下游圍堰擋水堰頂高程396.00 m，最大堰高25 m，頂寬8 m，長125.5 m。圍堰上游面坡比為1∶1.6，圍堰下游面386.00 m高程以下坡比為1∶1.5，以上為1∶1.6。

上游縱向全年圍堰優(yōu)化為全年縱向CSG圍堰，圍堰頂高程確定為411.5 m，堰頂寬5.5 m，圍堰最大高度約33.5 m。圍堰底板常態(tài)混凝土墊層厚1.5 m；一期迎水面綜合坡比1∶0.7，二期迎水面395.00 m高程以下為1∶0.3、395.00～411.50 m高程為垂直面。迎水面防滲抗沖層厚 1 m。建基面開挖至弱風化下限，大部分至378.00 m高程。

下游縱向全年圍堰，占壓消力池段為碾壓混凝土圍堰，護坦部位圍堰采用CSG材料(貧膠天然砂礫料)。堰頂高程為401.5 m，堰頂寬5.5 m。消力池部位圍堰最大高度約36 m，一期迎水面綜合坡比為1∶0.7，二期迎水面為垂直面，迎水面防滲抗沖層厚度 1 m，建基面為365.50 m；護坦部位圍堰采取CSG圍堰，圍堰最大高度約為21.00 m，一期迎水面綜合坡比1∶0.7，二期迎水面為垂直面，迎水面防滲抗沖層厚1 m，建基面高程為378.00 m。

6.2導流底孔

導流底孔共兩孔，進口高程380.00 m，布置于3、4號溢流表孔軸線下方，底孔全斷面過流尺寸均為8 m×8 m，導流底孔進口前端平板封堵門尺寸8 m×8.5 m。在閘門井頂部設啟閉排架布置專用啟閉機，用于平板門下閘封堵，啟閉機排架布置在溢流堰以下。

6.3壩體缺口

壩體導流缺口高程根據(jù)導流底孔頂部混凝土的安全厚度同時考慮缺口封堵施工工期的要求，其位置為右岸10號壩段局部、11號全壩段預留，缺口寬度40 m(有效過流寬度36 m)，底板高程395 m。

7　截流

南歐江6月～9月為主汛期，7月、10月分別為漲、退水期，11月～次年5月為枯水期。根據(jù)施工總進度安排、施工期洪水、11月～12月月平均流量成果以及圍堰填筑規(guī)模，結合類似工程經(jīng)驗以及目前工程形象面貌，考慮截流難度及圍堰施工工期等因素，選定2013年12月下旬進行主河床截流，截流設計標準采用10年一遇12月平均流量，相應流量為224 m3/s。

根據(jù)現(xiàn)場地形條件、圍堰布置、交通情況及截流計算的主要參數(shù)等因素，上游圍堰單戧堤進占較容易實施，截流指標適中，且右岸緊貼縱向全年圍堰，沒有進料通道，故上游圍堰采用由左岸向右岸單向進占方式立堵截流，1～2號導流底孔分流。

截流戧堤頂寬88 m，龍口寬45 m，從左岸到右岸分Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)，工程在設計來流量224 m3/s的情況下，合龍過程中相對較高的水力學指標出現(xiàn)在龍口Ⅰ區(qū)，即寬25～15 m之間，流速范圍為2.33 ～2.72 m/s，落差為0.32～0.79 m，單寬功率為26.9～68.0 kN·m/(s·m)。截流拋投材料主戧堤預進占以0.3m粒徑以下的石渣為主，龍口段以0.3～0.7 m石料為主，考慮到一定的安全系數(shù)，備用部分粒徑0.7 m以上的塊石料和混凝土塊。

考慮戧堤頂滿足3～4輛20～25 t自卸汽車同時拋投作業(yè)，上游圍堰截流戧堤頂寬擬定為15 m。上游戧堤頂高程定為386.00 m，戧堤最大高度約10 m，上下游邊坡為水中自然穩(wěn)定邊坡，坡比為1∶1.5，龍口進占邊坡坡比為1∶1.5。

8　下閘蓄水

設計下閘標準為10年一遇11月月平均流量，即Q=471 m3/s，下閘水位391.75 m(考慮單孔)，下閘水頭11.75 m。由于上游六級電站的控泄，下閘時實際來流量較小。五級水電站下游河道不允許斷流，下閘后向下游最小供水量為27.3 m3/s。工程通過兩個導流底孔協(xié)調控制向下游供水，待庫水位上升至滿足沖沙底孔控泄生態(tài)流量的水位要求后，第二孔導流底孔下閘，由沖沙底孔控制向下游供水，直至首臺機組發(fā)電。2015年11月8日下閘，對應來水保證率85%的情況下蓄水到死水位430 m需要22天。

導流底孔封堵體屬永久建筑物，建筑物等級為2級。臨時封堵閘門下閘后，兩個導流底孔進行全部封堵，封堵體為大壩壩體一部分，導流底孔全部封堵為實心體，封堵體上游貼臨時封堵閘門，下游面為溢流面，樁號為壩橫 0-004.095～壩橫0+047.250，長度為51.345 m。

9　結　語

南歐江五級水電站主體工程于2012年10月1日開工；2013年12月20日主河床截流；2015年11月8日導流底孔下閘封堵，水庫開始蓄水； 2015年12月28日首臺機組順利按期投產(chǎn)。工程施工導流使命順利完成，驗證了該施工導流方案是經(jīng)濟、可靠的。對該工程在分期導流方面的一些成功實踐經(jīng)驗進行了總結，可供其他工程借鑒。

(1)工程結合導流方案，優(yōu)化了樞紐布置，采用4個溢流表孔連續(xù)布置，優(yōu)化中隔墻壩段，利用溢流壩段作為分期導流中縱向擋水建筑物。

(2)優(yōu)化了導流底孔的數(shù)目和尺寸，采用了底孔上部預留壩體缺口，壩體缺口和底孔聯(lián)合過流度汛的方式。

(3)下游縱向圍堰布置在消力池內，通過周密的結構布置，既便于實現(xiàn)分期導流，又確保了消力持結構完整。

(4)采用新型的CSG材料(膠凝砂礫石)作為縱向圍堰材料，縱向圍堰最大高度約36 m，上游段綜合坡比為1∶1，下游段綜合坡比為1∶0.7(最高斷面處更陡)，相較我國已建CSG圍堰，高度、坡比、體形均有了新的突破。

[1]NB/T 35041—2014水電工程施工導流設計規(guī)范[S]．

[2]蔡斌， 武夏寧， 李國慶. 南歐江五級水電站施工導流設計[J]. 水利水電施工， 2015(1)： 8- 9．

[3]虞東亮， 陳鈺， 周潔， 等. 桃源水電站施工導流設計與實踐[J]. 水力發(fā)電， 2014， 40(6)： 34- 38．

[4]平有洪. 居甫渡水電站導流建筑物設計與施工[J]. 云南水力發(fā)電， 2009(4)： 50- 54．

[5]張云生， 羅孝明， 馬云， 等. 小灣水電站施工導流總體設計[J]. 水力發(fā)電， 2004(10)： 33- 35．

[6]吳曉暉. CSG在南歐江五級水電站圍堰中的應用[J]. 水利水電施工， 2015(5)： 1- 3.

(責任編輯焦雪梅)

Construction Diversion Design for Nam Ou 5 Hydropower Station in Laos

WANG Qiang

(PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, Yunnan, China)

The design of construction diversion of Nam Ou 5 Hydropower Station is introduced from the aspects of construction diversion mode and standard, diversion bottom outlet and dam body gap arrangement, transverse and longitudinal cofferdams’ arrangement, river closure and gate close. The flow control during construction period is achieved by rational and scientific design of construction diversion. The design of construction diversion can save engineering investment and ensure the progress and safety of construction．

diversion; river closure; water impoundment; Nam Ou 5 Hydropower Station

2016- 03- 09

王強(1978—)，男，湖北鄂州人，高級工程師，主要水利水電工程施工組織設計工作．

TV551.1(334)

B

0559- 9342(2016)05- 0068- 03