泸定水电站基坑过流保护研究

程保根，何兴勇，汪仲远

（1.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072；2.四川华电泸定水电有限公司，四川 泸定 626100）

1 工程概况

泸定水电站为大渡河干流水电梯级开发的第12级电站，坝址位于甘孜藏族自治州泸定县境内，上距康定县城约44 km，下距泸定县城2.5 km。枢纽工程由粘土心墙堆石坝、三条泄洪洞、两条引水隧洞、调压井、压力管道及地面厂房组成，最大坝高79.5 m，电站总装机容量920 MW，水库正常蓄水位1 378.0 m。工程等别为二等工程，工程规模为大（2）型。考虑到工程区紧邻泸定县城，坝址河床覆盖层深厚、地质条件复杂，工程失事影响严重，故提高挡水和泄洪建筑物级别至1级。

工程施工采用断流围堰、隧洞泄流、大坝基坑全年施工的导流方式。左、右岸各布置一条导流洞，且分高低洞布置。左岸1号导流洞为低洞，前期参与截流，右岸2号导流洞为高洞，直接利用水工2号泄洪洞，在截流后第二年汛前投入使用。

2 保护标准

导流规划要求，2007年12月初1号导流洞分流，大江截流；2号导流洞2008年4月底完建并参与泄洪度汛；2008年5月底上、下游围堰完建挡水。但由于工程区移民等因素影响，2号导流洞无法按期完成施工，仅靠1号导流洞过流，无法满足基坑度汛要求；而考虑到大坝的施工工期，需要在2008年～2009年枯水期施工上、下游围堰基础防渗墙及进行大坝基础防渗墙生产性试验，同时填筑部分上、下游围堰。因此，基坑过流前河床 （上、下游围堰）需进行保护。

为了确保基坑安全度汛以及下游泸定县城防洪要求，同时考虑基坑保护工程量及施工进度，基坑度汛标准采用20年一遇洪水重现期，基坑保护标准采用10年一遇洪水重现期，相应洪水流量分别为5 460、 4 970 m3/s。

3 保护方案的选择

根据上、下游围堰实际施工面貌，要求在2008年4月底前，上游围堰堆筑至1 314.0 m高程，下游围堰堆筑至1 309.5 m高程，并完成过流前保护。经计算，当流量大于570 m3/s时，上游围堰堰顶将漫水过流。当遭遇20年一遇洪水流量为5 460 m3/s时，1号导流洞的过流能力仅为1 420 m3/s，其他来流量由基坑下泄。

基坑过流具有流量大、流态复杂的特点，且下游紧邻泸定县城，拟定经济合理、安全可靠的基坑过流保护方案显得尤为重要。

3.1 方案拟定

方案一。上游围堰顶高程为1 314.0 m，顶宽150.0 m，上游侧坡度1∶2.5与上游河床相连，下游坡度1∶3与大坝防渗墙施工平台相连，大坝防渗墙施工平台填筑高程为1 310.0 m。下游围堰顶高程为1 309.5 m，顶宽37.0 m，上游坡度1∶2与基坑相连，下游坡度1∶3与原河床相连。本方案对上、下游围堰，大坝防渗墙以及基坑不作任何防护。

方案二。根据现场实测地形，增加了上游堰面宽度。上游围堰下游侧用坡比为1∶3的钢筋石笼护坡，与大坝防渗墙施工平台连接。下游围堰左侧缺口保留，下游侧和缺口部位采用坡比为1∶3的钢筋石笼护坡。

方案三。在方案二基础上，上游围堰防渗墙下游160.0 m处围堰下游用直线连接，采用钢筋石笼护坡，并将高程降低为1 313.0 m。围堰左岸堰脚下游的低洼处采用大石抛投填平至1 310.0 m高程，防渗墙下游40.0 m处采用块石料护坡。下游围堰左侧缺口采用块石料填平至1 310.0 m高程，下游侧用钢筋石笼护坡，堰面下游侧也铺设10.0 m宽钢筋石笼以保证安全，堰脚用块石料防护。

方案四。上游围堰顶高程为1 314.0 m，从大坝防渗墙1 310.0 m高程起直接以1∶10起坡至上游围堰1314 m高程；大坝防渗墙至下游围堰间基坑采用40.0 cm大石料抛填至1 309.5 m高程；下游围堰顶高程1 309.5 m，采用坡比为1∶1.5的钢筋石笼防护，并在堰脚用60.0 cm左右大石料护脚。

3.2 方案比较

经水工模型试验验证，各方案特征流速及优缺点见表1。

表1 各方案特征流速及优缺点比较

3.3 方案选定

方案四基本保持堰脚稳定且堰面完整，虽然增加了中石用量，但大大节省了钢筋石笼的用量，加快施工进度和节约投资。技术经济比较后，将方案四作为推荐方案。

3.4 推荐方案模型试验

模型试验布置见图1。

图1 推荐方案模型试验布置

推荐方案四模型试验的堰面流态稳定，无不良水力学现象，流速分布不均匀，试验段左侧流速明显高于右侧流速。因上游围堰防渗墙后形成冲坑，故在该处形成水平横向漩滚，从而产生弱波状水跃；上游围堰与基坑之间以急流形式衔接，下游围堰与下游以弱波状水跃形式衔接。

受围堰前弯道影响，基坑左侧流速较大，在基坑左侧与河岸交界处形成一个较长的冲沟 （上游围堰防渗墙下游长200 m，宽20～25 m的范围内）。

4 基坑过流后现状

4.1 2008年基坑度汛

2008年4月底，上游围堰堆筑至1 314.0 m高程，并做好了基坑相关保护工作。基坑于5月～10月过流，并在8月31日遭遇当年最大流量3 190 m3/s，上游水位约1 318.99 m。据估算，基坑过流量约2 100 m3/s，堰面流态较好，无明显水跃现象，平均流速约4～4.5 m/s，左岸流速较右岸偏大。

过流后，上游围堰防渗墙靠左侧部分段墙体折断，并在防渗墙后侧出现较大深坑，最大深度约8.0 m；在基坑左侧出现一条较长的冲沟；下游围堰少量钢筋石笼出现损坏。但上、下游围堰形态保持较好，仅冲走表面细颗粒。基坑其余部位未出现明显损坏。过流后现状与模型试验成果基本一致。

4.2 2009年基坑度汛

由于施工进度原因，2009年汛前，2号导流洞依然无法投入使用，基坑仍需过水度汛。在2008年汛期保护方案基础上，采用大块石填平上游围堰防渗墙后侧冲坑，并对下游围堰被损坏的钢筋石笼进行了修复， 2009年5月～10月基坑过流，过流后基坑较为完好。基坑冲刷情况与2008年汛期相似，下游围堰的钢筋石笼仍发生部分破坏；但上、下游围堰体型基本完整，未出现大的冲刷破坏。

5 结语

经多方案研究确定的泸定水电站基坑过流保护方案，工程造价低、工期短，并成功地经受了2008年、2009年汛期过流考验，满足了基坑安全度汛的要求。

泸定水电站是大渡河上第一个采用基坑过流保护方案并连续经历两年汛期过水检验的工程。泸定水电站下游2 km就是泸定县城，汛期围堰失事将可能给下游的泸定县城造成较大灾难。因此，保证汛期基坑过流期间上、下游围堰的安全稳定尤为重要。实践证明，根据现场实际情况拟定的基坑过流保护方案是经济、合理、可靠的，为其他类似工程提供了参考经验。

［1］ DL/T 5397—2007 水电工程施工组织设计规范［S］.

［2］ SL 303—2004 水利水电工程施工组织设计规范［S］.

［3］ 全国水利水电施工技术信息网组编.水利水电工程施工手册 （第5卷）：施工导（截）流与度汛工程［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［4］ 戴光清，杨庆，马旭东，等.泸定水电站基坑过水水力学模型试验研究报告［R］.四川：四川大学，2008.