白市水电站导截流围堰施工优化浅析

2014-08-15张文耀张自顺

陕西水利 2014年6期

张文耀张自顺

（中国水利水电第三工程局有限公司陕西西安 710032）

1 工程概况

贵州白市水电站位于沅水干流上游河段清水江的下游，贵州省黔东南苗族侗族自治州天柱县境内，距天柱县城30km；上距三板溪水电站约70km，坝址控制流域面积16530km2。电站枢纽由河中溢流坝、右岸坝后式厂房、左岸垂直升船机、两岸非溢流坝及消力池等建筑物组成。电站为中低水头坝后式电站，调节库容1.72亿m3，水库总库容6.87亿m3。电站装机容量3×140MW，多年平均年发电量12.36亿kW·h。工程以发电为主，兼顾航运、防洪等综合效益。

2 水文地质条件

2.1 水文条件

坝址附近多年平均气温为16.1℃，元月份多年平均气温4.4℃为最低。

清水江流域多年平均降水量1279mm，径流年际变化较为稳定，多年平均流量为364m3/s，最大年平均流量 558m3/s(1954 年)，最小年平均流量217m3/s(1989年)。多年平均6月份流量最大，为814m3/s。清水江洪水属暴雨洪水，主要集中在汛期5月～8月，占总数的88.1%。洪水以单峰型居多，洪水过程一般为3d～7d。

2.2 地质条件

上、下游围堰坝址处河床宽约240m～250m，右侧主河槽宽约60 m～90m，枯水期水深约2m～3m，主河槽右岸及左河床局部为基岩礁滩，河床中部及左岸与河床接合部上覆厚约2m的砂砾石层；两岸接头部位均分布I、II级阶地堆积物，厚2m～4m，其中I级阶地由粉砂土夹粉质粘土、少量砾石组成，厚2m～4m。围堰下伏基岩为粉砂质板岩，河床部位主要为弱风化岩体，岸坡为强风化岩体。

纵向围堰位于主河槽左侧的浅滩，围堰基础部位河床覆厚2m～5m的砂砾石层。围堰基岩大部分为弱风化粉砂质板岩或细砂质板岩，少量为强风化岩体，其埋深4m～8m。

3 导截流计划

一期导流先围护右岸厂房及相邻的3孔溢流坝，由左侧导流明渠泄流和通航；2005年9月初开始一期时段围堰施工，2005年10月底截流，右岸基坑形成。在一期时段围堰维护下2006年3月底前完成一期全年围堰施工。在全年围堰的围护下，进行一期基坑内厂房和大坝施工。一期时段围堰挡水标准为洪峰流量为2920m3/s；一期全年围堰挡水标准洪峰流量为9360m3/s。

二期导流待厂房上游上升到不需要围堰保护、右侧3孔溢流坝及导流底孔具备泄流条件时，于2006年10月初拆除一期上下游横向全年围堰，由已建好的右侧3孔溢流坝预留的3个10.00m×9.00m(宽×高)导流底孔泄流；10月底左侧束窄河床截流，形成二期基坑；二期围左岸的3孔溢流坝、升船机坝段和右岸厂房等。二期围堰挡水时段为2006年11月至2007年4月，导流流量为2920m3/s(11月1日～次年4月30日时段10年一遇洪水标准)。

2007年4 月底拆除二期横向土石围堰，2007年汛期由3孔溢流堰、左岸缺口坝段和3个导流底孔共同泄洪度汛；2007年11月底导流底孔下闸挡水，2007年12月底第一台机组具备发电条件；2008年1月开始封堵导流底孔。2008年6月底工程完工。

4 导流围堰优化依据及方法

4.1 导流围堰优化依据

（1）招标文件中技术规范的规定和要求；

（2）国家及行业有关的标准和规范；

（3）工程现场水文地质条件及现场施工条件；

（4）工程整体进度及围堰使用时段；

（5）类似工程的施工经验。

这种模式的经营主体是农户个体，客体是城市居民，就是旅游市场活动的买卖双方基本直接对接，自由买卖，自由议价，没有中间环节。同时，这种模式也缺少部门、行业监管。

4.2 优化方法

根据以上依据及现场勘察后研究，围堰施工优化主要采取如下方法：

（1）一期时段围堰基础防渗体的施工优化；

（2）一期上下游全年横向围堰和时段围堰轴线位置优化；

（3）一期导流围堰的堰体结构优化。

5 导流围堰优化施工

5.1 一期时段围堰基础防渗体的施工优化

一期时段围堰主要包括一期上下游横向时段围堰和纵向时段围堰，围堰原设计防渗体为高压旋喷防渗体。根据清水江坝址处大部分基岩覆盖层较浅，经方案对比研究后确定一期时段围堰的防渗墙采取粘土心墙防渗。防渗墙施工采取先填筑两侧石渣，再填筑中间粘土防渗墙，粘土防渗墙与堰体石渣同步上升；局部深槽部位采用高喷防渗墙防渗。覆盖层中防渗体用液压铲斗充分搅拌粘土与覆盖层砂砾料，使防渗墙与基岩紧密结合，起到较好的防渗作用。此优化方案减少覆盖层砂砾料开挖12097m3及围堰粘土防渗墙填筑量52000m3。

5.2 一期全年纵向围堰施工优化

一期全年纵向围堰为混凝土结构，设计堰顶高程为261.7m。自上游向下游依次为上游混凝土围堰段、大坝12#坝段、中导墙和下游混凝土围堰段。

上游混凝土围堰段长104m，基础开挖高程为240.0m；下游混凝土围堰段长76.0m，顶部高程259.80m，基础开挖高程为243.5m。上下游混凝土围堰底部均设1.0m厚的C15混凝土垫层，其上为C10碾压混凝土堰体，围堰顶宽均为7.0m。

一期全年纵向混凝土围堰施工主要对上下游混凝土纵向围堰基础部位开挖及浇筑进行优化。上下游全年纵向混凝土围堰基础岩石出露情况较好，也比较坚硬。根据此情况，经对围堰稳定性计算后决定上下游全年纵向围堰基础岩石不再开挖，将此部分基础覆盖层清理干净后在天然基岩上直接浇筑围堰垫层混凝土。按此方案优化后减少基础石方开挖14500m3，减少混凝土浇筑11600m3，直接缩短了围堰直线施工工期，确保右岸大坝及主厂房基坑安全度汛。

5.3 一期上下游全年横向围堰和一期上下游时段围堰布置优化

一期上下游全年横向围堰和一期上下游时段围堰布置优化主要考虑两者部分结合，主要方式为：上游横向围堰轴线向上游移10m，下游横堰的轴线向下游移6m；一期时段围堰的轴线右侧段与全年围堰重合，左侧采用折线与一期纵向时段围堰相连接。上下游横向时段围堰成为上下游横向全年围堰的一部分，减少上下游横向全年围堰的填筑量，待一期全年纵向混凝土围堰两端施工到设计高程后再将一期上下游横向围堰与其相连。其次消力池右导墙向下游延伸12m，右消力池导流时将下游横向全年围堰与消力池右导墙相接，取消厂房下游碾压混凝土二期围堰，两者相抵减少混凝土浇筑约2200m3。