大渡河深溪沟水电站施工导流设计

张优秀，王小波，彭 江

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都610072)

1 工程概况

深溪沟水电站位于四川省西部大渡河中游汉源县和甘洛县接壤处，工程的主要任务为发电，无其它综合利用要求。水库正常蓄水位660.00 m，相应库容3 227万m3，调节库容787万m3，引用流量2 619 m3/s，电站装机容量660 MW，工程等别为二等工程。永久性主要水工建筑物按2级设计，次要建筑物按3级设计。

1.1 地形地质条件

坝址位于乌斯河～金口河间的金口河大峡谷中，区内高山耸立，河谷深切，谷坡陡峭。坝址区河谷两岸临河坡高＞1 000 m，高程750 m以下平均坡度为45°～70°，其上平均坡度60°～85°。

坝址区及其两岸出露的地层由震旦系上统～二叠系下统浅海～滨海相碳酸盐岩、碎屑岩组成。水工建筑物涉及的地层岩性为(Zbdn)灯影组中、下部的白云岩、白云质灰岩，新鲜岩石较坚硬完整。

坝址区河床覆盖层深厚，一般厚度40～50 m，最深57.08 m，覆盖层结构较单一，以粗粒为主，未发现砂层或砂层透镜体。

1.2 枢纽建筑物布置

枢纽建筑物沿坝轴线方向自左至右依次布置:1孔排污闸、3孔泄洪闸、河床式厂房及2条泄洪冲沙洞组成，坝顶高程662.50 m，坝顶全长226.0 m。

1孔排污闸位于左岸岸边，建于基岩上，型式为开敞式溢流堰闸，闸顶高程662.50 m，最大闸高49.5 m。

泄洪闸建于左岸岸边的基岩上，型式为胸墙式平底板闸，共3孔，闸段总长55.0 m，坝顶高程662.50 m，最大闸高49.5 m，孔口尺寸8.0 m×16.0 m(宽×高)

厂房坝段总长211 m，自左至右依次布置4个主机间、接头坝段、窑洞式安装间等组成。厂房坝段建筑物由上游进水口、主厂房、副厂房、GIS开关站、下游防洪墙以及尾水平台等组成。

1#、2#泄洪冲沙洞进口位于闸坝上游约460 m，位于右岸岸坡的白云质灰岩体内，平行布置，洞中心距56 m，两进口塔体前后布置，两洞断面尺寸均为16.0 m×18.5 m(宽×高)。

2 施工导流

2.1 导流标准和导流时段

根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180－2003)和《防洪标准》(GB50201－94)，枢纽工程为二等大(2)型工程，其主要永久建筑物级别为2级，次要永久建筑物级别为3级。考虑导流建筑物使用期限3 a，堰高约45 m，库容3 227万m3，根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338－89)其相应级别为4级，结合地形地质条件，堰型拟选择土石类围堰。对于土石类导流建筑物，相应的导流标准为洪水重现期10～20 a。坝址区分期洪水成果见表1。

表1 分期设计洪水成果表(天然状态) m3/s

本工程河床式厂房总高度100 m以上，结构复杂，建筑物工程量大，工期长，为控制发电工期的关键，一旦失事，将严重影响工期，造成较大经济损失;基础防渗较深，施工期较长，围堰挡水高度较高，采用标准上限及下限的水位相差约4.5 m，围堰堆筑量相差约11.4万m3，技术难度和投资无明显区别，经综合分析比较，导流标准选用20 a一遇。

由于基础开挖深达55 m，处理工程量大，河床式厂房坝段结构复杂，施工难度大及历时长，施工期不宜过水，故导流时段采用全年导流。

2.2 导流方式及导流方案

2.2.1 导流方式

坝址河段径流峰高量大、历时长;坝区河谷狭窄，地形陡峻，厂房坝段基本布满整个河床，不具备分期和明渠导流的布置条件。两岸基岩出露，整体稳定性较好，利于隧洞布置;河床基础为深厚覆盖层，基础处理工程量大;特别是厂房坝段高大，结构复杂，基础开挖至基岩，施工难度大，施工历时长，施工期不宜过水，同时右岸有两条水工泄洪洞可供结合利用，故综合分析枢纽布置条件和施工进度，采用一次断流围堰挡水、隧洞导流、主体工程全年施工的导流方式。

2.2.2 导流方案

由于导流期间泄量较大，如何合理地确定围堰及隧洞的规模，将直接影响工程的施工和投资。从施工方便和节省导流工程投资方面，应充分发挥围堰的挡水水平，降低隧洞规模。

2.2.2.1 围堰高度的拟定

主要由两方面原因决定:①考虑移民征地因素，导流期间上游水位不宜超过正常蓄水位660.0 m，即堰顶高程须结合正常蓄水位确定;②一个枯水期能够完成围堰堆筑。经过水力计算，考虑波浪爬高及超高后确定上游围堰顶高程为660.00 m，该围堰最大高度约45.0 m。

2.2.2.2 导流隧洞方案布置

坝址区河段覆盖层深厚，两岸边坡陡峻，河谷断面呈不对称“V”型，谷坡陡峻，枯水期河水面高程约621.00 m，水面宽90.0 m。山体岩性为中厚层状白云岩、白云质灰岩，产状平缓，成洞条件较好;坝址左岸坝肩高程有成昆铁路通过，河床式厂房坝段占据了河床并延伸至右岸边坡。为确保成昆铁路的正常运行，导流洞不宜布置于左岸;水工枢纽在右岸布置有两条泄洪洞，其进出口高程和断面尺寸可结合泄洪洞运行要求进行布置，故为节省工程投资，方便工程布置，采用右岸布置2条导流洞(与水工2条泄洪洞完全结合)的施工导流布置方案。

2.3 施工导流规划

结合施工总进度计划，导流规划安排如下:

工程开工后的第二年10月底导流洞完建，11月中旬河道截流，11月～第三年5月进行围堰基础防渗墙和围堰堆筑施工。第三年6月～第六年2月，进行主体工程的基础开挖、基础处理、混凝土浇筑和金属结构安装，期间导流设计流量7 890 m3/s由2条导流洞渲泄，上堰堰前水位658.35 m;第五年10月～第六年1月进行上下游围堰拆除。第六年1月中旬导流洞下闸改建，泄洪闸过水，5月底导流洞改建泄洪洞完成，同时第一机组安装完毕，6月初，工程具备发电条件。6月～第七年6月底，后续3台机组相继安装发电。

2.4 导流建筑物设计

2.4.1 挡水建筑物

2.4.1.1 上游围堰设计

按20 a一遇流量Qp=5%=7 890 m3/s设计时，上游水位658.35 m，考虑波浪爬高和安全超高后，确定围堰顶高程为660.0 m，最大堰高约45.0 m，顶宽10.0 m，迎水堰面坡度1∶2.5，背水堰面坡度1∶1.75。堰体防渗高度33.0 m左右，受工期及料源开采条件限制，上游围堰堰体防渗选用复合土工膜斜墙。受缓倾角层间破碎带及风化卸荷的影响，堰肩岩体水平向渗透性较强，对堰肩须进行灌浆处理，灌浆深度应深入强卸荷线内。根据基坑深度、围堰挡水高度和堰基地质条件，经渗流计算分析，采用全封闭式混凝土防渗墙，防渗墙最大深度约64 m，防渗墙施工平台高程626.00 m。

2.4.1.2 下游围堰设计

为方便下深基坑道路布置，方便施工，同时增加基坑下游侧的渗径，减小渗透坡降和渗流量，同时考虑导流洞出口水流对下游围堰的冲刷影响，下游围堰布置在深溪沟口上游侧约350 m处，由于围堰较低，堰体采用复合土工膜心墙土石围堰，河床覆盖层属强透水层，经计算分析下游围堰仍按全封闭式混凝土防渗墙考虑，防渗墙最大深度约53m。设计流量7 890 m3/s时，下游围堰堰前水位为631.8 m，考虑波浪爬高及超高后确定下游围堰顶高程为633.50 m;最大堰高约19.5 m，堰顶宽10 m，迎水面坡度1∶2，背水面坡度 1∶1.75，堰基混凝土防渗墙施工平台高程621.00 m。

2.4.2 泄水建筑物

根据过流要求和导流洞(泄洪洞)的布置条件，经计算分析，断面尺寸均为16 m×18.5 m(宽×高)，按有压洞设计，导流洞为城门洞型，隧洞根据洞身段围岩地质条件、洞室规模及高速水流抗冲耐磨、抗蚀等永久运行要求，采用全断面钢筋混凝土衬砌。进口高程616.0 m。由于两条洞均改建成水工泄洪洞，其结构要求高于导流洞运行要求，按水工永久建筑物设计。两条导流洞特性为:

1#导流洞(泄洪洞):进口高程616.00 m，洞长1 379.07 m，出口高程614.00 m。

2#导流洞(泄洪洞):进口高程616.00 m，洞长1 512.54 m，出口高程614.00m。

3 结语

深溪沟水电站的施工导流设计充分考虑了同右岸两条水工泄洪洞的结合利用，大大节省了工程投资，方便了工程布置，

考虑到上游防渗墙工期紧张，为给防渗墙施工争取较多时间，减小堰体堆筑对其干扰，上游围堰堰体采用了斜墙防渗型式;堰体防渗材料采用了复合土工膜，国外运用复合土工膜防渗的水平较高，最高承受水头已达到70.0 m以上，国内已运用到50.0 m左右的水平，本工程围堰挡水水头在43.0 m左右，且围堰必须在一个枯水期建成，复合土工膜施工速度快，实践证明其较好的满足了设计要求。

本工程围堰基础河床覆盖层最厚达50.5 m，以冲积含漂卵石层为主，属强透水层，具有厚度大、层次多、含漂石粒径大、有架空、渗透性强的特征，而大坝基础座落在基岩上，覆盖层全挖除，上游围堰前设计水位与基坑底水头差达97 m，水平渗径仅260 m，为安全可靠，结合工期安排，堰基防渗采用全封闭式混凝土防渗墙，给基坑创造干地施工条件。

深溪沟水电站的导流设计经过实践检验证明是合适的，为其他类似工程提供了参考经验。

［1］中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.深溪沟可研施工组织设计报告［R］.成都:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，2005.