黔中水利樞紐一期工程—平寨水庫增設低部位放空設施方案選擇

邵紅艷，歐 波

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

黔中水利樞紐工程位于貴州中部黔中地區(qū)。工程功能以灌溉、城市供水為主，兼顧發(fā)電，為綜合利用的跨流域大型調水樞紐工程。年調水量7.41億m3，年發(fā)電量3.6億kW·h。

黔中水利樞紐工程—平寨水庫校核洪水位1333.52 m，總庫容10.89億m3，為大（1）型水庫，工程總體等別為Ⅰ等，屬大（2）型工程。平寨水庫水源工程由大壩樞紐工程大壩（含帷幕）、開敞式溢洪洞、泄洪放空洞、平寨電站、取水系統(tǒng)等永久建筑物組成。

平寨水庫設計階段考慮到工程的重要性，水庫布置了右岸泄洪放空設施，與右岸溢洪洞聯(lián)合承擔泄洪任務的同時也具備一定的放空能力。根據(jù)泄洪放空洞的布置，可從水庫最高水位1333.52 m（庫容10.89億m3），經泄洪放空洞降低水位到1268 m，對應庫容1.93億m3，最大放空庫容8.96億m3，放空程度為82.3%。水庫水位1321 m以上考慮右岸開敞式溢洪洞和右岸泄洪放空洞聯(lián)合放水、1321 m～1260.0 m右岸泄洪放空洞獨立放水。

2 增設低部位放空設施設計背景

2009年10月完成初步設計，2009年11月進入招標設計和施工圖設計階段，至2012年12月施工圖設計基本完成。招標～施工圖設計階段按照當時執(zhí)行《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（SL 228-98）設計和審批，其中8.1.6條規(guī)定:“混凝土面板堆石壩樞紐工程布置中，一般可不設置專門的放空設施；對于重要工程及混凝土面板砂礫石壩是否設置專門放空設施，應進行論證”。

大壩樞紐設計無專門放空設施，而是考慮到工程的重要性，初設和施工圖設計將進口高程設置于1260 m的右岸泄洪洞兼作水庫放空設施，稱為泄洪放空洞，壩體面板上游1259 m高程以下設置防滲鋪蓋（施工期間由原設計30 cm粉煤灰厚度加厚至90 cm，并結合粘土鋪蓋聯(lián)合防滲）進行輔助加強防滲。即設計考慮1260 m高程以上面板堆石壩防滲體系破損出現(xiàn)嚴重滲漏時，通過泄洪放空洞放水后進行檢查和修復；1260 m高程以下防滲體系破壞時可通過設置的輔助防滲體防滲并一定程度上修復滲水通道；設計滿足當時執(zhí)行規(guī)范的要求，也符合當時面板堆石壩的設計理念。

2013年1月22日水利部頒布了《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（SL 228-2013），替代了之前的規(guī)范（SL 228-98），從2013年4月22日正式實施。新規(guī)范中3.1.6條第4點以強制性條文規(guī)定:“高壩、重要工程、地震設計烈度為8度、9度的混凝土面板堆石壩，應設置放空設施”。平寨水庫大壩樞紐高壩，也屬于重要工程，從2009年11月開始建設，目前正在建設中，建設期跨越新老規(guī)范交接，應按新規(guī)范要求設置放空設施。

本工程在水庫右岸設置了泄洪放空洞，進口底板高程為1260.0 m，可將庫水位降低到1268.0 m，但下部距離壩前圍堰高程1200.0 m仍有68.0 m水頭無法實現(xiàn)放空和檢修；根據(jù)新規(guī)范的規(guī)定和要求，本工程應設置放空設施，以解決下部放空和檢修的問題；根據(jù)近年來國內外類似工程150級高面板壩存在中低部滲水現(xiàn)象突出，由于沒有考慮低部位檢修措施，造成無法實現(xiàn)水庫放空及檢修的目的，因此不管是從新規(guī)范強制性標準的符合性還是從滿足本工程水庫長期安全穩(wěn)定運行的實際角度出發(fā)，增設平寨水庫高程1268.0 m以下大壩檢修措施及方案是必要的。

3 低部位放空設施的方案擬定

3.1 運行原則

當平寨水庫出現(xiàn)面板破損、止水或帷幕失效，造成水庫滲水嚴重影響效益的發(fā)揮或危急大壩安全的應急情況需要放空水庫，降低庫水水位進行檢查及修復。其放空運行方式為:水庫正常蓄水位1331 m至開敞式溢洪洞堰頂高程1321 m之間的庫容考慮開敞式溢洪洞和泄洪放空洞聯(lián)合放水；水位1321 m～1268 m之間的庫容考慮泄洪放空洞放水，水位降至1268 m（滿足泄洪放空洞有壓流時的水位）左右，由泄洪放空洞與新建放空設施聯(lián)合放空至1260 m，1260 m以下庫容由新建放空設施單獨完成放空。

3.2 布置原則

1）增設的低部位放空設施屬應急設施，方案布置設計應滿足水庫放空運行方式，滿足基本的運行和管理，且不影響其他主要建筑物的安全穩(wěn)定運行。

2）增設的低部位放空設施進口底板高程的選擇既要考慮水庫泥沙淤積的影響，也要考慮水庫需要放空檢查及修復時，剩余未放空的水頭能滿足潛水員下水檢查該水位以下的損壞情況和進行修復操作的需要。

3）新設放空設施長度、斷面尺寸等控制放空流量尺寸的選擇既要考慮一個枯水期能盡量完成水庫放空、檢查和修復的需要，也要考慮滿足下閘蓄水的工期要求，同時還要兼顧放空檢修期間枯期導流的需要。

4）為達到結構安全可靠運行，減小實施難度，節(jié)省工程投資，建筑物布置應避開左右岸不良地質區(qū)域，如大規(guī)模溶洞、巖溶管道、溶蝕塌陷區(qū)等；

5）盡可能減小對已建建筑物及已形成的帷幕造成的干擾及破壞，因水庫增設的低部位放空設施對已完成的帷幕及建筑物結構造成破壞的采取有效的補強及修復措施。

6）由于右岸已建洞室建筑物較多，空間交叉干擾較大，地質情況較復雜且變化大，因此右岸洞線方案必須充分綜合考慮以上各種因素進行合理布置。

7）充分利用已建建筑物具備的現(xiàn)成施工條件。

3.3 方案擬定

根據(jù)布置原則并結合平寨水庫樞紐布置、地形地質、水庫運行等方面的情況，考慮與右岸已建的泄洪建筑物（開敞式溢洪洞、泄洪放空洞)聯(lián)合放空的運行方式及布置原則，放空建筑物采用新建隧洞與部分新建隧洞進行比選，主要擬定為在右岸新建低部位放空洞和利用導流洞改建（龍?zhí)ь^）兩個大方案進行比選。

（1）右岸新建放空洞閥門控制放空方案

新增放空隧洞軸線位于距離已建泄洪放空洞軸線右側30 m，隧洞前段為平坡布置，在樁號0+356.82 m處后段坡度i=1∶32.294至出口，在帷幕前為直徑4.0 m的鋼筋砼襯砌結構，帷幕后（0+544.60）為直徑3.0 m的鋼襯結構，出口接檢修閥門（蝶閥）及工作閥門（錐形閥）并設置閥門控制室；新增隧洞全長為970 m。

（2）右岸導流洞改建閥門控制放空方案

放空隧洞前洞段是在已建右岸導流洞正上方布置一段放空洞并在導流洞堵頭下游段采用“龍?zhí)ь^”斜井型式與導流洞后洞段結合；進口底板高程為1230 m，由進口引渠段、閥前有壓洞段、閥前鋼管及岔管段、閥門控制室、閥后“龍?zhí)ь^”有壓壓力鋼管段（含閥后岔管段、上彎段、斜管段、下彎段、水平及漸變段）、導流洞改造段等部分組成，另外在閥室及其下游還布置了應急排水洞、閥室交通洞、灌漿平硐交通支洞等建筑物。閥門控制室內布置檢修及工作閥門，閥門布置在經上游岔管分岔的兩根支管上，采用雙管平行布置，每管上布置檢修閥門及工作閥門各一套，閥門均采用偏心半球閥（口徑2 m），放空隧洞的整個流道全長約827 m（從放空隧洞進口至導流洞出口）。

3.4 方案比選

因工程樞紐建筑物（大壩、溢洪洞、泄洪放空洞、導流洞、帷幕等）已實施至尾聲，新建放空洞對各建筑物影響較大，且樞紐建筑物均布置于右岸，新建隧洞從布置上看較為困難，而利用導流洞方案與已建建筑物干擾較??；從工程工期看，新建隧洞方案工期較長，而利用導流洞方案工期較短；從工程投資看，也是利用導流洞方案較省。經過多方面比選，最終選擇右岸導流洞改建閥門控制放空方案。布置見圖1。

圖1 低部位放空隧洞縱剖面圖

4 結語

根據(jù)新頒布的《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（SL 228-2013）關于高壩應設置放空設施的相關規(guī)定，結合工程特點和目前建設情況，綜合考慮150 m級高混凝土面板壩對水利部新頒規(guī)范強制性條文的符合性、工程所處巖溶地區(qū)地質條件的復雜性和水庫大壩長期運行的安全性，并借鑒目前國內外同類工程建設和運行管理經驗，在低部位新增放空設施是必要的，技術上是可行的。