积石峡水电站围堰设计优化

史兴岭

(黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司，青海西宁 810000)

1 工程概况

积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处，是继龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡等之后的第5座大型水电站。距上游在建的公伯峡水电站60 km，距省会西宁市公路里程206 km，地理位置适中，交通便利。积石峡水电站主要任务是发电，正常蓄水位1 856 m，最大坝高101 m，总库容2.94亿m3，总装机容量1 020 MW，多年平均发电量33.63亿kW·h。积石峡水电站工程枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水发电系统、坝后厂房组成，工程规模为二等大(2)型，工程施工采用全年围堰挡水、导流隧洞和泄洪排沙底孔导流、基坑全年施工的导流方式。

2 施工导流

1)导流方式。积石峡水电站的施工导流方式选择时，主要考虑了地形地质因素、水文因素、水工建筑物布置等因素，导流方式选择围堰一次拦断河床，基坑全年施工，左岸隧洞过流的导流方式。

2)导流标准。积石峡水电站工程为二等大(2)型工程，根据DL/T 5397-2007水电工程施工组织设计规范的有关规定，确定导流建筑物为4级，相应的导流建筑物设计洪水重现期为20年一遇，相应流量Q5%=2 530 m3/s。

3 围堰设计

3.1 地形地质条件

上游围堰轴线位于坝轴线上游约250 m，左岸岸坡陡立，右岸为Ⅱ级阶地平台，两岸极不对称。河床覆盖层较薄，厚约1 m～5 m，由砂卵砾石夹块石组成。围堰左岸接头处岩性为中细砂岩、砾岩，上覆第四系坡积物，厚约3m～5 m。围堰右岸接头处为Ⅱ级阶地平台，上部堆积层厚5 m～10 m，基座岩性为弱风化泥质粉砂岩、中细砂岩、砾岩。

3.2 原上下游土石围堰设计

1)围堰设计标准。根据DL/T 5397-2007水电工程施工组织设计规范的有关规定，上、下游围堰建筑物等级为4级，上下游围堰挡水标准按全年20年一遇的设计，相应流量为Q=2 530 m3/s。

2)上游围堰设计。上游围堰为土石围堰，堰顶高程定为1 815.0 m，最大堰高43.5 m，堰顶长度178 m，堰顶宽度为10 m。围堰基础防渗和堰体防渗采用混凝土截水墙上接土工膜防渗，堰体迎水面设置两级马道，一级马道宽度为5 m，从高程1 815 m下至高程1 804 m平台，道路坡比为8%。二级马道高程为1 796.0 m，宽度为2 m。堰体迎水面高程1 815 m～1 796 m坡比为1∶1.57，高程1 796 m以下坡比为1∶2.0，整个迎水面采用1 m厚的块石护坡，背水面坡比为1∶1.65。原上游围堰横剖面见图1。

3)下游围堰设计。下游围堰为土石围堰，堰顶高程定为1 790.0 m，最大堰高18 m，堰顶长度105 m，堰顶宽度为10 m。围堰轴线处河床覆盖层厚1 m～3m，其基础防渗和堰体防渗形式采用高压旋喷灌浆上接粘土心墙，堰体迎水面坡比为1∶1.75，坡面采用块石护坡，厚度为1 m。背水面坡比为1∶1.5。

图1 原上游围堰横剖面图

原下游围堰横剖面见图2。

图2 原下游围堰横剖面图

3.3 围堰优化设计

1)上游围堰。

a.体型优化。

由于在底孔排沙洞延长段需要安装临时叠梁闸，施工道路较难布置，根据实际情况，将高程1 804 m马道由5 m加宽至11 m，并与上游围堰右岸高程1 807 m施工道路相接，从而形成底孔排沙洞临时闸门安装道路;为保证混凝土防渗墙施工，需增设高程1 802 m马道，宽度10.5 m，并将原高程1 796.0 m处宽度为2 m的马道改为高程为1 798.0 m处宽度为7 m的马道。

b.防渗形式优化。

在现场施工过程中，由于截流闭气效果较差，渗水量大，基坑抽水困难，混凝土截水墙施工难度较大，上游围堰防渗形式由原来的混凝土截水墙上接土工膜的防渗形式，改为混凝土防渗墙上接土工膜的防渗形式，具体如下:取消上游围堰防渗平台(高程1 796.0 m)以下混凝土齿墙，将其防渗形式改为混凝土防渗墙形式，防渗墙厚度0.8 m，深入基岩0.5 m。在围堰左右岸两侧高程1 794.8 m～1 814 m之间打设一道混凝土齿墙并与土工膜相接，对围堰右岸端头未进行混凝土齿墙施工，在高程1 800.0 m～1 813.0 m段采用粘土置换，置换厚度为5 m，在右岸的混凝土齿墙端头两侧(齿墙轴线方向)分别填筑3m厚粘土，截流戗堤上游部位砂砾石过渡料改为粘土闭气料填筑。

优化设计后体型图见图3，图4。

图3 优化设计后上游围堰横剖面图

2)下游围堰。

a.体型优化。

为方便厂房及溢洪道施工，从下游围堰右岸堰肩布设一条下基坑道路，与右岸进厂路相接，为满足交通要求，对下游围堰进行了加高，加高后堰顶高程为1 798.00 m，堰顶宽度为10.0 m，迎水面坡比 1∶1.75，背水面坡比 1∶1.5。

b.防渗形式优化。

由于在现场施工过程中，在主河床部位，采用高压旋喷灌浆上接粘土心墙防渗效果较差，将下游围堰桩号(W0+000.00为下游围堰左端点)W0+035.65 m～W0+081.65 m段高压旋喷灌浆上接粘土心墙改为混凝土防渗墙上接粘土心墙，粘土心墙顶部高程1 789.5 m，顶部宽度4 m，两侧坡比均为1∶0.2。桩号W0+000.00 m～W0+035.65 m，W0+081.65 m～W0+100.65段原防渗形式不变。

图4 优化设计后上游围堰纵剖面图

优化设计后体型图见图5，图6。

图5 优化设计后下游围堰横剖面图

图6 优化设计后下游围堰纵剖面图

3)经济技术比较。

积石峡水电站工程上、下围堰设计优化前后经济技术比较见表 1，表 2。

表1 上游围堰经济技术比较表

从表1，表2可以看出，上游围堰优化设计后，总投资增加了169.37万元，占原设计总投资的12.0%，比重较小，但围堰体型设计优化，取消了去底孔排沙洞道路的布置，节约了投资;围堰防渗形式的优化，适应了地质条件，增加了防渗的可靠性。

下游围堰优化设计后，总投资减少了11.23万元，节约了投资，围堰体型设计的优化，沟通了左右岸交通，为溢洪道施工创造了较好条件;围堰防渗形式采用了混凝土防渗墙与高喷灌浆相结合的方式，较好的适应了地质条件，增加了防渗的可靠性。

表2 下游围堰经济技术比较表

4 结语

积石峡水电站围堰优化设计过程中，根据工程实际及地质条件，将上、下游围堰体型做了相应优化，减少了原施工临时道路的修筑，节省了工程投资;同时对上下游围堰基础防渗形式进行了优化，提高了围堰防渗的可靠性，保证了大坝基坑施工，减少了日常基坑的排水量，为主体工程施工创造了良好的施工条件，节省了工期，从而保证了积石峡水电站顺利发电。

［1］ DL/T 5397-2007，水电工程施工组织设计规范［S］.

［2］ DL/T 5195-2004，水电水利工程围堰设计导则［S］.

［3］ DL/T 5114-2000，水电水利工程施工导流设计导则［S］.

［4］ 黄河积石峡水电站工程技施设计报告［R］.