安谷水电站二期截流设计与施工

(中国水电建设集团圣达水电有限公司，四川 乐山，614013)

1 工程概述

大渡河安谷水电站厂坝枢纽分期施工，采用二期常规施工导流方式，一期围护船闸导墙、主厂房、泄洪冲砂闸等枢纽建筑，束窄左岸河床导、泄流；二期围护左岸副坝，一期已建成的泄洪冲砂闸分流、导泄流。一期主要施工任务为泄洪冲砂闸闸坝、电站主、副厂房、右储门槽、安装间、泊滩堰连接坝、尾水渠等土建及金属结构安装工程；二期工程主要施工左岸副坝(左副9+570m下游)、泄洪渠左堤(枢纽明渠段)。二期工程计划自2014年1月上旬实现合龙，至2014年5月31日全部施工完成。

2 二期工程截流设计

2.1 截流方案

二期上游围堰截流时，采用单戗堤双向立堵法截流施工。龙口护底施工完成后，上游戗堤继续向右岸进占195m形成龙口，并进行裹头防护。主体工程具备挡水、泄流条件后，拆除一期上游围堰，利用开挖料进占围堰戗堤右段(一期围堰侧)20m，正式形成龙口。龙口合龙时，由左、右岸双向进占，实现截流。

为改善上游围堰主合龙的水利条件，降低截流难度，在截流前，由其它标段利用尾水渠的开挖料，在上游围堰下游侧约100m位置配合填筑下游挡水堤，堤口布置在靠左岸扬子坝一侧，以雍高龙口下游水位，利于上游围堰龙口合拢。

2.2 截流时段及截流设计流量

2.2.1 截流时段选择。根据截流时段选择原则，结合二期工程总体进度计划及枢纽水文情况(尤其过渡期各月旬平均流量频率计算成果)，合理选择截流时间，尽量选择枯水期小流量时段(但此时不一定选最小流量)。最终确定，在2013年12月底完成一期围堰段预进占，2014年1月1日～1月10日间，根据水文站水文预报及监测情况择机进行截流施工。

2.2.2 截流设计洪水标准及截流设计流量。截流设计采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。根据类似工程经验，一般采用P=5%～10%的频率设计，本工程取频率P=10%，截流时段定在1月，截流设计流量为1870m3/s。受电站调峰流量影响，经与业主及沙湾电厂充分讨论，充分利用沙湾水电站库区高程429m～432m的调节库容，在24h内控制2台机发电的下泄流量，即将下泄流量控制在Q=1200m3/s以下。因此，确定戗堤的截流设计流量为1200m3/s(1月份P=10%的区间流量)。因沙湾电站尾水与安谷水电站相接，区间无河流汇入，截流流量选取1200m3/s。

围堰进占过程的设计流量确定为Q=1870m3/s，水力学计算及堰体裹头保护措施均以此为设计流量。

2.3 戗堤设计

戗堤轴线基本与防渗墙中轴线一致，戗堤(河床部分)设计全长595.52m，戗堤顶高程387.8m(按截流时段水流量查下游流量及水位曲线，加一定安全超高值)，底板护底高程380.50m，龙口戗堤顶宽24m(满足四辆车同时进占抛投)，上、下游边坡坡面坡比设计为1∶1.5。

2.3.1 戗堤结构型式。为尽早提供混凝土防渗墙施工操作平台，上游非龙口段戗堤填筑至整个围堰宽度，仅龙口截流段填筑至24m宽，减少龙口段抛投强度工程量(见图1)。

图1 上游围堰戗堤非龙口段/龙口段截面型式

2.3.2 戗堤顶高程。预进占部分按围堰防渗墙挡水高程设计，顶高程的确定须结合枯期最大来水流量2200m3/s查流量～水位曲线，并考虑一定超高值。上游戗堤挡水雍高水位7.76m，确定上游截流戗堤顶高程为379.00m+7.76m+1m=387.76m，取387.8m。

2.4 截流水力学计算

二期工程单戗堤立堵截流水力计算见表1。

表1 二期工程单戗堤立堵截流水力指标计算比较汇总

2.5 龙口位置及宽度B选择

按照单戗单向立堵方式进占时，根据龙口位置及宽度选择标准，选择龙口宽度为80m，平均速度5.76m/s，龙口分流量为1003.98m3/s。下游设置挡水堤，通过下游龙口拦蓄上游龙口来水雍高龙口下游水位。挡水堤预留过流宽度选择为120m，条件允许下，过流宽度缩窄后，可以进一步改善围堰龙口水力学指标。当下游挡水堤分流缺口缩窄至90m时，上游围堰龙口宽度可以调整至60m。

2.6 龙口段分区及材料选择

2.6.1材料粒径及重量选择(见表2)

表2 龙口段截流分区及材料粒径计算 (单戗双向进占)

2.6.2 区段划分及抛投料物数量(表3)

表3 戗堤龙口抛投材料数量

3 龙口段施工

3.1 龙口段护底施工

根据水力计算结果，龙口段流速高达6.47m/s以上，需作相应的护底施工。因下游戗堤不实现合龙，则只对上游戗堤龙口段进行护底，初步考虑现浇混凝土平面护底和预制挡坎两种方式，根据水流条件及实际施工操作难易程度，选择合理的施工方式。

图2 龙口护底平面示意

混凝土平面护底主要在围堰进占之前，靠近一期围堰一侧填筑防渗墙施工平台至384.5m高程，填筑长度100m。防渗墙分为二期围堰防渗墙(垂直水流方向)及龙口护底防渗墙(顺水流方向)，龙口护底防渗墙连接二期围堰防渗墙及主体防渗墙，墙厚80cm，采用C25混凝土。防渗墙施工完成后，拆除施工平台，河床清理后进行混凝土浇筑，混凝土标号为C20，浇筑至高程380.5m。底板混凝土浇筑完成后，进行龙口位置梳齿槽施工。梳齿槽采用C20混凝土浇筑，单个墩体厚度为1m，墩体间距为2m～4m，墩体顶高程为383.00m。梳齿墩采用28#钢丝绳连接成网状，利于龙口过流与抛投料物稳定。护底施工同时，主体防渗墙下游侧平抛混凝土预制块进行挡坎护底施工，主要采用自卸汽车或装载机端运至戗堤端部，然后用25t汽车吊吊卸在河床中，或用反铲CAT330C抛投，具体入水点位置以抛石冲距L确定，尽量保证其平铺整齐稳定、落点位置基本准确，限于汽车吊。

图3 龙口护底平面布置

图4 龙口护底纵剖面

3.2 龙口截流段施工

龙口护底完成后，视上游实际来水流量“时势截流”，从左至右按龙口分区特性及料径大小逐步向前(左岸)推进，直至合龙。

截流龙口料物平均运距约1.5km，戗堤顶宽24m(下游20m)，设置3个卸车点同时卸料，车辆运输能力按18.0m3/车考虑，抛投强度为90车次/h。

截流戗堤龙口段采用全断面推进和凸出上游挑角两种进占方式，堤头抛投拟采用直接抛投、集中推运抛投和卸料冲砸抛投3种方法。

4 截流实施特点与难点

4.1 二期工程导流主要采用一期工程已建的泄洪冲砂闸分流宣泄流量，而泄洪冲砂闸过流高程为383.00m，高出原河床高程378.5m近5m，要求二期上游围堰戗堤预进占前完成，将水位雍高5m，以满足较好的分、过流条件。泄洪冲砂闸分流效果直接影响到截流泄流龙口流量、流速及水深等水力要素，给截流工程增加难度。

4.2 安谷水电站河床为松软砂砾石或砂卵石层，抗冲刷能力弱，容易被高流速水流冲刷掏空，护底材料可能全部被冲走，截流抛投材料难以站稳脚，稳定性差、冲距大、流失量大，戗堤容易坍塌，临时裹头保护工程量大，截流风险大。

4.3 截流流量主要受上游铜街子电站、沙湾电站发电调蓄能力影响，枯期时最大下泄流量为2200m3/s，截流期间的施工导流直接影响施工道路布置及进占方向，需及时了解上游已建电站的发电运行及来水情况，合理选择适当流量，使截流材料备料合理。在条件允许的情况下，截流过程中建议通过水库调度协调上游电站拦蓄上游来水，减少发电机组数量，降低上游来水流量及截流难度。

4.4 限于附近区域大块石料物(d≥0.4m)较少，而二期截流工程所需的大块石及特殊料物较多，目前仅能高成本投入加工钢筋笼、预制杩槎体等特殊料。可见，截流混凝土有用料场地规划困难，占地范围广，场地平整、临建设施辅助工程量巨大，准备工作工程量大，施工成本高。

5 结语

安谷水电站二期截流在2014年1月全面完成。实际截流过程中针对该工程截流的特点、难点，分别采取了利用主体副坝和围堰防渗墙、填筑挡水堤、设置梳齿护底、合理利用上游电站调节水位等特殊技术措施，成功完成了二期截流施工任务。