幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水利樞紐項目施工導(dǎo)流方案優(yōu)化與實施

王以斌，張如軍，李素麗，陳鉉文

(中國水利電力對外有限公司，北京 100120)

1 工程概況

幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水電站為碾壓混凝土重力壩，最大壩高120 m，壩軸線長1 164 m，電站總裝機容量為450 MW，由左、右岸擋水壩段、引水發(fā)電壩段、導(dǎo)流底孔壩段、泄流底孔壩段和溢流壩段組成。工程規(guī)模為Ⅰ等大(1)型，總工期58個月。

項目所在流域年降水量較強，多年平均降雨量約2 000 mm。一年分旱季和雨季兩個季節(jié)，每年5月～10月為雨季，降雨量約占全年的95%以上，其中7月～9月3個月降雨量約占全年降雨總量的64%，8月份最大，約占全年降雨量的25%。每年11月至次年4月為旱季，干旱少雨。流域洪水主要由降雨形成，洪水過程為矮胖型，歷時長，基本上每年汛期發(fā)生一次大洪水。

2 導(dǎo)流方案優(yōu)化和實施

2.1 大壩樞紐布置

2.1.1可行性研究階段

大壩從左向右的樞紐布置為左岸擋水壩段、引水發(fā)電壩段、溢流壩段、底孔壩段、右岸擋水壩段。其中底孔壩段全長51 m，共設(shè)有6孔，前期主要作用是導(dǎo)流，后期把左側(cè)2孔改造為泄流底孔，其余4孔采用混凝土進行封堵。具體如圖1所示。

在這種布置下，導(dǎo)流規(guī)劃采用分期方式進行，一期導(dǎo)流先形成右岸基坑，進行右岸擋水壩段和底孔壩段的施工，同時進行二期導(dǎo)流混凝土縱向圍堰、上下游引渠開挖等的施工，由束窄后的左側(cè)河床泄流；二期導(dǎo)流由右岸6孔底孔過流，在全年土石圍堰圍護下，進行溢流壩段、引水發(fā)電壩段、左岸擋水壩段和電站廠房的施工。

圖1 樞紐布置示意(可行性研究階段)

2.1.2施工階段

在蘇阿皮蒂水利樞紐項目的合同簽訂后，鑒于工期十分緊迫，為方便施工及運行期的調(diào)度管理，CWE組織參建各方對可行性研究階段的設(shè)計方案進行了優(yōu)化：①把6個導(dǎo)流底孔壩段調(diào)整至左岸引水發(fā)電壩段和溢流壩段之間；②導(dǎo)流底孔的斷面尺寸由4.5 m×10 m(寬×高)調(diào)整為8 m×10 m(寬×高)；③原設(shè)計的導(dǎo)流底孔由6個調(diào)整為4個，并分成高、低位各2孔；④溢流壩段的溢流前緣寬度從231 m縮短為173 m；⑤取消導(dǎo)流底孔后期改造成泄流底孔的方案，直接設(shè)計成2孔泄流底孔；⑥為減少左岸廠房邊坡開挖量，將廠房整體朝河床右移38.5 m，盡可能將泄流底孔、導(dǎo)流底孔和引水發(fā)電壩段緊湊布置于主河床左岸側(cè)。優(yōu)化后的大壩樞紐建筑物布置，從左向右調(diào)整為左岸擋水壩段、引水發(fā)電壩段、導(dǎo)流底孔壩段、泄流底孔壩段、溢流壩段、右岸擋水壩段。具體如圖2所示。

圖2 樞紐布置示意(施工階段)

在優(yōu)化后的樞紐布置基礎(chǔ)上，調(diào)整了導(dǎo)流程序，即一期導(dǎo)流階段，先形成左岸一期基坑，主要進行左岸擋水壩段、引水發(fā)電、導(dǎo)流底孔、泄流底孔、部分溢流壩段和廠房的施工，水流由右岸導(dǎo)流明渠過流。

在二期導(dǎo)流階段，利用一期形成的高、低位導(dǎo)流底孔過流，在二期全年土石圍堰形成的基坑內(nèi)，施工右岸擋水壩段及剩余溢流壩段。為加快施工進度，在土石圍堰填筑時，分成2個時期進行，首先完成枯水期圍堰填筑，在枯水期圍堰的保護下施工基坑，同時對枯水期圍堰進行加高，在當(dāng)年的汛期來臨前(根據(jù)項目所在流域洪水的特點，一般在5月底以前)完成圍堰最終的填筑，滿足汛期洪水的圍擋能力。

2.2 二期縱向混凝土圍堰的優(yōu)化

在可行性研究階段，二期上、下游縱向圍堰設(shè)計為混凝土重力墻結(jié)構(gòu)，兩端分別與大壩和土石圍堰連接，設(shè)計混凝土工程量約6 000 m3。在施工階段，經(jīng)過對圍堰的分析和優(yōu)化，認為上游縱向圍堰直接填筑土石圍堰能夠滿足設(shè)計要求，不會造成縱向水流沖刷影響。僅在下游縱向圍堰布置長20 m的混凝土重力墻，分別與泄流底孔壩段和下游二期土石圍堰相接，實際混凝土工程量約300 m3，此優(yōu)化減少了工程投入，提高了施工效率，完全滿足施工期導(dǎo)流要求。

表1 施工導(dǎo)流程序

2.3 實施程序

根據(jù)上述優(yōu)化，蘇阿皮蒂水利樞紐項目采用一期全年土石圍堰先形成左岸基坑的導(dǎo)流方案，施工導(dǎo)流程序見表1。

2.4 導(dǎo)流實施

2.4.1一期導(dǎo)流

2016年旱季，在靠近右岸的原河床開挖導(dǎo)流明渠，由導(dǎo)流明渠直接導(dǎo)流。

2017年1月初，在左岸修筑一期土石圍堰，如圖3所示。右岸束窄河床，按照全年10年一遇洪水標準設(shè)計，對應(yīng)的設(shè)計流量為2 500 m3/s，左岸修筑導(dǎo)流底孔、泄流底孔、引水發(fā)電、左岸擋水壩段和廠房。

圖3 一期導(dǎo)流布置示意

2.4.2二期導(dǎo)流

2018年1月上旬，左岸導(dǎo)流底孔壩段形成并具備過流條件，開始進行二期導(dǎo)流，如圖4所示。按照全年10年一遇洪水標準設(shè)計，對應(yīng)的設(shè)計流量為2 500 m3/s，右岸填筑二期土石圍堰，開始修筑溢流壩段和右岸擋水壩段。

圖4 二期導(dǎo)流布置示意

二期導(dǎo)流后，在2018年1月～6月，利用幾內(nèi)亞當(dāng)?shù)睾导玖髁啃〉奶攸c，在導(dǎo)流底孔壩段下游搭設(shè)臨時貝雷橋(如圖5所示)，提高左右岸自卸汽車的運輸效率，在當(dāng)年7月份汛期來臨前拆除。

圖5 下游臨時貝雷橋布置示意

2.4.3后期導(dǎo)流

2019年8月中旬，大壩具備初期蓄水條件，左、右岸壩體擋水，由泄流底孔+溢流壩段預(yù)留的缺口聯(lián)合泄流，此時導(dǎo)流底孔已下閘并完成了混凝土封堵，蓄水前按照全年50年一遇洪水標準，對應(yīng)的設(shè)計流量為3 160 m3/s，蓄水后按照全年100年一遇洪水標準，對應(yīng)的設(shè)計流量為3 410 m3/s。

到2020年7月，大壩土建工程計劃施工完成，由泄流底孔+溢流壩段聯(lián)合泄流，按汛期1000年一遇的洪水標準，對應(yīng)的設(shè)計流量為4 200 m3/s。

2.4.4蓄水和調(diào)節(jié)

按合同要求，大壩在2019年9月要進行初期蓄水，達到9億m3庫容，以滿足為下游凱樂塔電站在旱季補水發(fā)電的目的。因此，在2019年8月下旬，導(dǎo)流底孔下閘后，開始進行初期蓄水，此時，通過調(diào)節(jié)泄流底孔工作弧門的開度控制下泄流量，一方面要滿足凱樂塔電站的正常發(fā)電，控制下泄流量在400 m3/s，另一方面要將多余的來水蓄到庫區(qū)中，直至水位達到164.5 m高程，滿足9億m3的庫容需求。

在2019年11月進入旱季以后，大壩進行調(diào)蓄，仍然控制泄流底孔的閘門開度，按月均凱樂塔電站單臺機滿發(fā)流量180 m3/s控泄，將164～130高程間的水量結(jié)合上游流量分攤到調(diào)節(jié)期各月中，盡可能等流量下泄，提高下游凱樂塔電站旱季發(fā)電量。

到2020年6月，蘇阿皮蒂大壩進入正式蓄水期，水庫水位從130 m高程蓄至死水位185 m高程，蓄水量為23.77億m3，項目發(fā)電前水流仍通過泄流底孔下泄，發(fā)電后泄流底孔閘門關(guān)閉，水流通過廠房發(fā)電后下泄。

3 實施效果

實踐證明，施工階段采用的一期先形成左岸圍堰的導(dǎo)流方案，廠房布置在一期基坑內(nèi)，能夠為廠房多爭取到1年的工期，使得廠房的進度從關(guān)鍵線路變成次關(guān)鍵線路，為項目實施減少了工期壓力。隨之也減少了項目在設(shè)備、材料和人員方面的投入，節(jié)約了項目成本。并且因為所有的臨建系統(tǒng)，如砂石、拌合系統(tǒng)和前期的施工道路，都布置在左岸，對一期導(dǎo)流后形成的左岸大壩施工非常有利，工程整體進度優(yōu)于先施工右岸的方案。

左岸一期土石圍堰完成后，大壩樞紐布置中，體型最為復(fù)雜、最占壓直線工期的引水發(fā)電和泄流底孔壩段都隨之開始施工，拉長了這2個關(guān)鍵部位的工期，后續(xù)的施工實踐證明，這2個關(guān)鍵部位的工期越長，對項目的總體進度越有利。

4 結(jié) 語

施工導(dǎo)流的規(guī)劃設(shè)計與實施，與工程整體的樞紐布置息息相關(guān)，蘇阿皮蒂水利樞紐項目將大壩泄流底孔、引水發(fā)電和導(dǎo)流底孔壩段集中布置于主河床左岸側(cè)，擋水壩段連續(xù)分置在兩岸壩肩，使得各建筑物的型式布置更加合理，在保證各建筑物功能的前提下，簡化了施工程序，方便了大壩快速化施工，減少了工期方面的壓力。