么等水庫大壩施工導(dǎo)流設(shè)計

張勛奎 云南省水利水電勘測設(shè)計研究院

1.工程概況

么等水庫工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，總庫容為1230.1×104m3。水庫由樞紐工程及輸水干渠工程組成。樞紐工程由大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪輸水隧洞組成，主要建筑物大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪輸水隧洞的級別為3級，次要建筑物為4 級，臨時建筑物為5級。大壩為黏土心墻風(fēng)化料壩，最大壩高61.0m，壩頂高程1266.0m，壩頂寬8m，壩頂長為251m。

2.水文氣象條件

么等水庫工程地處北回歸線以南，屬低緯山區(qū)南亞、中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，其特點是：氣候溫暖，年降水量豐沛，干濕季分明，春旱突出。該區(qū)域洪水由暴雨形成，年最大洪水主要發(fā)生在6～10月。么等水庫為山區(qū)河流工程，流域匯水面積小，具有一般山區(qū)河流的洪水特性，洪水具有陡漲陡落之勢，洪水過程尖瘦，匯流歷時短，一次洪水過程歷時僅為24h左右。12～4月洪水量級最小而且變化不大，故把枯期時段定為12月至次年4月，汛期時段為5月至11月。由于工程區(qū)11月黏土料填筑有效天數(shù)為23天，為增加一期度汛壩體施工時間，故枯期施工時段采用11月～翌年4月。

3.地形地質(zhì)條件

壩址區(qū)河流坡降較緩，縱比降約18‰，河床高程1195～1215m，河流流向在壩段內(nèi)基本呈“S”型展布，總的流向為SSE 向。壩址河谷相對開闊，兩岸山坡較陡，坡度在30°～40°之間，斷面呈“U”型。沿兩岸發(fā)育有一級階地，零星發(fā)育有二級階地。壩址區(qū)山頂高程1526～1571m，山體走向與區(qū)域構(gòu)造基本一致。

4.導(dǎo)流方式

由于么等水庫壩址河谷斷面呈“U”型，洪枯流量相差大，大壩壩型為黏土心墻風(fēng)化料壩，分期導(dǎo)流較為困難，大壩施工導(dǎo)流采用圍堰擋水一次斷流、導(dǎo)流隧洞泄流的方式。截流后第一個枯期采用上游圍堰擋水、導(dǎo)流輸水放空隧洞泄流，一個枯期內(nèi)完成度汛壩體填筑；汛期采用度汛壩體擋水、導(dǎo)流輸水放空隧洞泄流。

5.導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

么等水庫工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪輸水隧洞主要建筑物的級別為3 級，次要建筑物為4 級。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252—2017）的規(guī)定，大壩施工導(dǎo)流建筑物級別為5級。

大壩施工導(dǎo)流分為枯期和汛期兩個時段。

枯期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)：大壩枯期施工時段為11月～翌年4月，圍堰采用土石圍堰，其導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為5～10年洪水重現(xiàn)期。根據(jù)5年一遇與10年一遇枯期洪水調(diào)洪計算結(jié)果，枯期最高攔洪水位僅相差1.15m，圍堰工程量相差不大，枯期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇洪水（P=10%），設(shè)計洪峰流量65.6m3/s。

汛期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)：大壩為黏土心墻壩，截流后第一個汛期度汛攔洪庫容V＜0.1×108m3，壩體施工期臨時度汛標(biāo)準(zhǔn)洪水重現(xiàn)期為20～50年。根據(jù)調(diào)洪計算結(jié)果，20年一遇洪水?dāng)r洪水位為123 4.23m，最大庫容為0.014×108m3，50年一遇洪水?dāng)r洪水位為1236.28m，最大庫容為0.017×108m3，兩者調(diào)洪最大庫容均遠(yuǎn)小于0.1×108m3，度汛標(biāo)準(zhǔn)取下限，采用20年一遇全年洪水（P=5%），設(shè)計洪峰流量231m3/s。

樞紐工程導(dǎo)流調(diào)洪成果見表1。

6.導(dǎo)流程序

根據(jù)本工程特點，大壩施工導(dǎo)流程序如下：

（1）第1年7月第2年10月，原河道過流，進(jìn)行導(dǎo)流泄洪輸水隧洞施工、大壩岸坡開挖。

（2）第2年10月下旬，圍堰土石方開挖及戧堤進(jìn)占。第2年11月初，河道截流。第2年11月中旬至第3年4月底，圍堰擋水，導(dǎo)流泄洪輸水隧洞泄流，進(jìn)行河床壩基開挖、灌漿蓋板澆筑、壩基固結(jié)灌漿及一期度汛壩體填筑。

（3）第3年5月至10月，由一期度汛壩體擋水，導(dǎo)流泄洪輸水隧洞泄流，進(jìn)行壩基帷幕灌漿施工。

（4）第3年11月至第4年4月，壩體擋水，導(dǎo)流泄洪輸水隧洞泄流，進(jìn)行二期壩體填筑及溢洪道施工。第4 年4月底壩體填筑到壩頂高程1266.00m，并進(jìn)行水庫下閘蓄水。

7.導(dǎo)流建筑物設(shè)計

7.1 導(dǎo)流隧洞

為減少導(dǎo)流費用，節(jié)省工程投資，導(dǎo)流隧洞考慮與泄洪輸水隧洞全結(jié)合的形式布置。導(dǎo)流泄洪輸水隧洞布置在左岸，由進(jìn)口明渠段、有壓洞身1段、豎井段、有壓洞身2段、工作閘室段、明渠擴散陡坡段、消力池段及護(hù)坦段等組成，隧洞全長為519.50m。

進(jìn)口明渠段長7.00m，進(jìn)口底板高程取1221.20m，底坡i=0，矩形斷面，邊墻高3.9m，采用C30鋼筋混凝土襯砌。有壓洞身1段長152.6m，圓形斷面，直徑為2.9m，底坡i=0.00325；豎井段長4.7 m，底坡i=0，內(nèi)設(shè)2.9m×2.9m平面檢修閘門一道；有壓洞身2段長252.7m，圓形斷面，直徑為2.9m，底坡i=0.00538，洞身出口底板高程為1219.38m，有壓洞身1段、2段采用40cm 厚的C30鋼筋混凝土襯砌。工作閘室段長11m，底板高程1219.38m，底坡i=0，閘室設(shè)2.4m×2.4m弧形工作鋼閘門一道，采用C30 鋼筋混凝土襯砌。明渠擴散陡坡段長25.35，底坡i=0.66667，底寬由5.0 m 擴散為10 m，邊墻高4.0～7.0m，采用C30鋼筋混凝土襯砌。消力池段長34m，底寬為10.0m，池深4.1m，邊墻高7.0m，底板高程1204.90m，為U形整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。護(hù)坦段長20.35m，采用M7.5漿砌石襯砌。

7.2 大壩上、下游圍堰

上游圍堰布置于大壩與導(dǎo)流泄洪輸水隧洞進(jìn)口明渠之間，截流戧堤考慮與圍堰結(jié)合，上游圍堰采用黏土斜墻土石圍堰，由于堰基覆蓋層較淺，斜墻截水槽可穿過覆蓋層進(jìn)入相對不透水層。圍堰最高攔洪水位為1226.09m，堰頂高程取1227.00m，最大堰高12.5m，堰頂寬6.81m，上游黏土料坡比1:2.5，黏土斜墻頂部水平寬2.0m，圍堰石渣料上下游坡比均為1:2.0，迎水面采用厚0.3m干砌塊石護(hù)坡。圍堰堰殼料采用建筑物開挖石渣料填筑，斜墻黏土料采用大壩土料場開采土料填筑。

表1 樞紐工程導(dǎo)流調(diào)洪成果表

由于壩址處河道比降較緩，為防止隧洞下泄洪水影響壩基施工，在大壩下游布置下游圍堰，下游圍堰導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯期11月～翌年4月10年重現(xiàn)期（P=10%）的導(dǎo)流泄洪輸水隧洞最大下泄流量28.56m3/s，相應(yīng)的下游河道水位為1208.27m，堰頂高程取1209.00m，圍堰最大高度為2.0m，堰頂寬7.35m，下游圍堰采用黏土斜墻土石圍堰，下游迎水面黏土料坡比1:2.5，黏土斜墻頂部水平寬1.0m，圍堰石渣料上下游坡比均為1:2.0，迎水面采用厚0.5m石渣料護(hù)坡。

7.3 度汛壩體

截流后第一個汛期采用臨時度汛壩體擋水，度汛壩體最高攔洪水位為123 4.23m，度汛體頂高程1235.50m，最大高度30.5m。根據(jù)降水統(tǒng)計，本地區(qū)黏土心墻2～4月有效施工天數(shù)為59天，按每天填筑52cm，能夠達(dá)到度汛高程，但風(fēng)險較大，因此度汛體采用“抬頭壩”型式，上游側(cè)鋪筑黏土斜墻防滲，度汛壩體頂寬10.95m，其中壩殼料填筑寬度為5.15m，斜墻反濾料寬度1.0m，在1222.00m設(shè)一級馬道，馬道寬度2m，自上而下坡比分別為1:2.2、1:2.5，斜墻粘土料寬度3.85m，坡比為1:3.0。為防止度汛壩體防滲體沖刷破壞，在迎水面采用厚0.3m干砌塊石護(hù)坡。下游坡比為1:2.0，在高程1225.00m留平臺，并與大壩下游坡結(jié)合。

8.結(jié)語

2018年1月10日，水庫大壩已順利封頂。么等水庫大壩施工導(dǎo)流設(shè)計，充分考慮了地形地質(zhì)、水文氣象及樞紐建筑物布置的特點，優(yōu)化導(dǎo)流方案，選擇了導(dǎo)流隧洞與永久泄洪輸水隧洞結(jié)合，圍堰只在枯水期擋水，減小了圍堰規(guī)模，集中力量填筑度汛壩體擋汛期洪水，在降低了導(dǎo)流費用的同時，又保證了施工工期，使工程能夠盡早發(fā)揮效益。