托口工程三期导流方案的研究与确定

张 群

（湖南五凌电力有限公司 长沙市 410002）

1 工程简介

托口水电站枢纽建筑物由东游祠主坝（包括溢流坝、左岸碾压混凝土重力坝、右岸粘土心墙堆石坝及左岸生态放水设施）、王麻溪副坝（包括汇融溪至王麻溪引水明渠、混凝土重力坝、发电厂房及尾水系统、通航建筑物等），及河湾地块防渗工程等三大部分组成。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益，水库正常蓄水位250.00 m，死水位235.00 m，正常蓄水时库容12.49亿m3，电站总装机容量为830 MW，多年平均发电量21.31亿kW·h。

托口电站采用厂、坝分离布置，主坝区和厂房副坝区采用不同的导流方案。

东游祠主坝区采用分期导流方式：一期施工右岸粘土心墙堆石坝和右岸导流明渠，由左岸束窄河床泄流；在一期土石围堰的保护下进行二期和三期共用、且结合9#坝段的纵向混凝土围堰的施工。二期施工左岸6孔溢流坝及混凝土非溢流坝，枯水期由右岸明渠导流，汛期由右岸导流明渠和左岸溢流坝段内预留的4个8.00 m×12.50 m（宽×高)导流底孔及其上部缺口共同泄洪度汛。三期施工右岸3孔溢流坝，枯水期由左岸溢流坝内预留的4个导流底孔泄流，汛期由导流底孔和溢流表孔共同泄洪度汛。详见图1。

图1 导流方案布置

2 三期导流初步方案

2012年4月底以前，由三期土石围堰挡水，其设计挡水标准为11月1日～次年4月30日时段20年一遇洪水，洪峰流量为4 980 m3/s，相应上下游水位分别为210.14 m和201.04 m，上、下游围堰堰顶高程分别为211.10 m和202.00 m；混凝土坝设计度汛洪水标准为全年50年一遇洪水，右岸粘土心墙堆石坝设计度汛洪水标准为全年100年一遇洪水。

3 存在的问题及解决的思路

3.1 存在的问题

移民进度滞后，上游围堰挡水堰顶高程不能定为211.10 m。主坝上游约3.5 km有托口老镇，4 km范围内移民人口达1.8万人，主要生活在高程（206.00～212.00 m） 的托口盆地上，目前正在新集镇建房，尚未大规模搬迁。导流方案的确定必须以不淹移民为前提。

上游围堰挡水堰顶高程211.10 m与已建纵向围堰高程不匹配。纵向混凝土围堰为一、二、三期基坑共用的，在一期工程施工中已完成，共分上游段、中间段和下游段三部分。上游段高程为204.00 m，中间段利用主坝9#坝段，高程为210.00 m，下游段高程为207.00 m。如果上游围堰堰顶高程定为211.10 m，纵向围堰上游段需要加高至210.50 m，与之相匹配。纵向围堰加高将增加混凝土浇筑工程量6 000 m3，因混凝土入仓运输只能端进，施工占直线时间1.5个月，截流时间将被迫推迟。

因此，上游土石围堰挡水堰顶高程必须降低到206.00 m以下，同时又要满足现行规范关于土石围堰须采用20年一遇的设计洪水标准的强制性要求。

3.2 解决的思路

充分利用上游龙头水库三板溪电站的调蓄作用，降低与天然情况下同频率的洪水的洪峰流量。

选择枯水时段形成大基坑，抢筑主坝坝体；后期利用主坝与下游围堰形成小基坑，继续完成坝基不整合带处理等工序复杂的施工项目。

研究复合式围堰堰体结构形式，遇超标洪水时部分围堰堰体能自溃，增加过洪能力，以确保不淹上游盆地的移民，过洪后能尽快恢复基坑。

4 导流方案的确定与相应的措施

4.1 考虑三板溪水库调蓄的三期导流流量和围堰高程

考虑三板溪水库腾空库容调蓄影响后，分别进行三板溪下泄与托口坝址同频率、区间相应，以及区间与托口坝址同频率、三板溪下泄相应两种洪水组合，选取托口坝址最不利组合洪水，作为度汛时的设计洪水。托口坝址各频率天然入库洪水和考虑三板溪调蓄后的坝址组合入库洪水洪峰流量见表1。

2012年4月底以前，由三期土石围堰挡水，其设计挡水标准为11月1日～次年4月30日时段20年一遇洪水，洪峰流量为3 870 m3/s（考虑上游三板溪水电站只按发电下泄900 m3/s时的坝址组合洪水），相应上下游水位分别为204.86 m和200.13 m，上、下游围堰挡水堰顶最终高程分别为205.80 m和201.10 m。

表1 2012年坝址各时段洪峰流量 m3/s

4.2 选择不同时段确定围堰的前后期高程

坝址不同枯水时段的天然洪峰流量和考虑三板溪水库调蓄作用下的洪峰流量见表2。

表2 坝址各时段洪峰流量 m3/s

考虑三板溪调蓄后的坝址组合洪水，2012年托口主坝度汛水力学指标见表3。

表3 2012年主坝度汛水力学指标表

2012年3月底以前，由三期土石围堰挡水，其设计挡水标准为11月1日～次年3月31日时段20年一遇洪水，洪峰流量为2 914 m3/s（考虑上游三板溪水电站只按发电下泄900 m3/s时的坝址组合洪水），相应上下游水位分别为202.91m和199.31m，考虑1m超高，上游围堰挡水堰顶前期高程可定为204.00 m。这就与已建纵向围堰高程相匹配，不需再加高了。期间，必须集中投入资源，将主坝坝体升至205.80 m高程以上。2012年3月底以后，上游由主坝直接挡水，与纵向混凝土围堰下游段和下游土石围堰形成小基坑，其挡水能力已满足全年20年一遇的设计洪水标准。

4.3 慎密计划，确保方案实施

该方案的关键是2012年3月底以前主坝坝体能否升至205.80 m高程以上；必须编制慎密计划，并且论证其可行性和保证率。

三枯期间主坝混凝土浇筑生产计划：

（1）2011年10月下旬进行右岸明渠截流，工程转入三期施工。6#～8#坝段在三期围堰保护下施工，混凝土浇筑从2012年1月开始，至2012年3月底浇筑至高程210.00 m，混凝土浇筑量为8.38万m3，月平均浇筑强度2.79万m3/月。

（2）1#～4#坝段混凝土2011年10月继续浇筑，至2012年1月底浇筑至高程230.00 m，混凝土浇筑量为2.73万m3，月平均浇筑强度0.68万m3/月。2011年10月开始进行右岸粘土心墙堆石坝的施工，至2012年2月底填筑至高程230.00 m，共完成土石方填筑35.28万m3，月平均填筑强度6.46万m3/月。

（3） 5#坝段从2011年10月开始继续浇筑，至2012年1月浇筑至高程230.00 m，混凝土浇筑量为1.36万m3，月平均浇筑强度0.34万m3/月。

（4）9#坝段从2011年11月继续浇筑，至2012年1月底浇筑至高程223.50 m，混凝土浇筑量为1.05万m3，月平均浇筑强度0.35万m3/月。

（5） 10#～15#坝段混凝土2011年10月继续浇筑，至2012年1月底浇筑至高程229.00 m，混凝土浇筑量为10.26万m3，月平均浇筑强度2.56万m3/月。

（6） 16#～17#坝段从 2011 年 11 月继续浇筑，至2012年5月底浇筑至高程248.00 m，混凝土浇筑量为3.46万m3，月平均浇筑强度0.49万m3/月。

（7）18#坝段为生态机组进水口坝段，混凝土2011年11月继续浇筑，至2012年5月底浇筑至高程248.00 m，混凝土浇筑量为1.55万m3，月平均浇筑强度0.22万m3/月。

各坝段混凝土累计月平均浇筑强度为5.25万m3/月。

主坝砂石系统的生产能力可支持5.3万m3的月混凝土浇筑强度，只要投入足够的混凝土的运输入仓设备，配备相应的人力资源，加强左右岸的均衡生产管理，该计划能够实现。从计划表中可以看出2012年3月底以前主坝坝体能够升至210.00 m，高于设定的205.80 m高程，小机坑方案是可行的。

4.4 优化围堰结构，制定应急预案

上下游围堰形式拟采用土石围堰，详见图2。截流戗堤填筑高程200.0 m，顶宽12 m，上游下游坡比为1∶1.5，戗堤合龙后立即填筑土石混合料加高培厚戗体，堰顶高程达到204.0 m，上下游坡面坡比1∶2.0，之后进行防渗高喷灌浆。

图2 三期上游围堰典型断面图

后期增加子堰作为围堰遇超标洪水的应急预案，详见图2。即在上游土石围堰堰顶和纵向混凝土围堰上游段填筑粘土子堰或粘土编织袋子堰达到205.8m，既满足现行规范关于土石围堰须采用20年一遇的设计洪水标准的强制性要求，保证了基坑内施工具有足够的有效作业时间；同时遇超标洪水时该部分子堰堰体能自溃，增加过洪能力，以确保不淹上游盆地的移民。

5 结语

施工导流与度汛是水电工程建设过程中十分重要和复杂的环节。设计单位会依照国家现行规范编制施工导流与度汛方案，但库区移民受工程导截流影响，强烈要求降低围堰高程，减小汛期移民被淹的风险；而施工单位则希望提高围堰挡水标准增加基坑内施工的有效作业时间，简化围堰结构方便施工。作为业主必须认真研究，科学论证，平衡各方关系，审慎确定切实可行的施工导流与度汛方案。这个工作不仅能直接节省投资，更重要的是能够在移民进度滞后的情况下艰难推进枢纽工程的建设。