嘉陵江草街航电枢纽工程施工导流方案比选与应用

曹松柏

摘 要：根据河道和枢纽布置的特点，结合施工总进度安排，为了尽量降低导流工程造价、缩短发电工期和总工期，对草街航电枢纽工程施工导流方案进行充分的比较、研究。通过对两个导流方案进行综合分析和比较研究，草街航电枢纽工程决定采用束窄河道分期导流方式（方案一）。工程实践检验证明，施工导流推荐选择的束窄河道分期导流方式（方案一）是经济、可行的。现对工程施工方案进行简要分析，以期能为嘉陵江干流的航电枢纽工程建设施工导流提供一些借鉴。

关键词：草街航电枢纽工程；施工导流方案；比选；应用

中图分类号：TV51 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0073-02

1 概述

1.1 工程概况

草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江自下而上规划的第二个梯级。水库正常蓄水位为203 m，总库容为24.08 m?，电站装机容量为500 MW（4×125 MW）。枢纽建筑物从左到右由船闸、河床式厂房、5孔冲沙闸、15孔泄洪闸、1孔与施工纵向围堰结合的泄洪闸和混凝土重力坝等水工建筑物组成。

1.2 导流标准

由《水利水电工程等级划分及设计安全标准》DJ5180—2003可知，草街航电枢纽工程为一等工程，主要建筑物为一级。

该工程围堰工程规模较大，使用年限较长，根据《水利水电施工组织设计规范》SDJ338—89（试行）的相关规定，确定导流建筑物为Ⅳ级。对于土石类导流建筑物来说，洪水重现期为10～20年。鉴于一期围堰失事将直接影响发电工期，并造成较大经济损失，所以，一期导流标准选用上限20年一遇；二期围堰规模较小，使用年限较短，导流标准选用下限10年一遇。

1.3 导流时段

经综合分析研究，草街航电枢纽主体工程分二期施工：一期施工左岸船闸、厂房、5孔冲沙闸，工程量较大且集中，为了保证坝体快速、连续施工，要尽快完建挡水发电，导流时段为全年，相应20年一遇导流设计流量为41 100 m?/s；二期施工右岸15孔泄洪闸，时段为12月至次年4月，相应10年一遇导流设计流量为5 440 m?/s。

2 导流方式选择

该工程位于嘉陵江、涪江、渠江三江汇合处的下游，洪峰流量巨大，而河道宽度相对较窄。枯水位在178.00 m时，坝轴线处河道宽约440.00 m，汛期设计流量Q=41 100 m?/s的天然河道水位为207.70 m时，水面宽约600.00 m，洪、枯水位变幅大，达30.0 m。从工程规模看，工程量巨大（开挖量约为6×106 m?，砼为2.61×106 m?），船闸、厂房并列左岸，工程量集中（两项合计分别占开挖总量的34.6%，砼总量的54.7%以上）。为了尽量降低导流工程造价、缩短发电工期与总工期，在导流方式上进行了充分的比较和研究，决定采用束窄河床的分期导流方式。

3 导流方案比选

3.1 导流方案描述

根据草街航电枢纽工程河床和枢纽布置的主要特点，结合施工总进度安排，对束窄河床分期导流方式主要进行了两个导流方案的研究。

方案一：一期围左岸，利用右岸扩挖河道泄流、通航，在挡全年洪水的高围堰围护下，经过三枯三汛完成船闸、厂房、5孔冲沙闸的施工。二期围右岸，施工右岸15孔泄洪闸，由一期完建的5孔冲沙闸宣泄导流设计流量和船闸通航。该方案一期基坑于第二年11月形成，二期基坑于第五年12月形成，第六年2月底第一台机组发电，第七年4月底竣工。

方案二：一期左、右岸同时开工，左岸围位于台地上的船闸，右岸围15孔泄洪闸，利用左岸主河道过流和通航，用三个枯水期完成一期工程。二期围厂房和5孔冲沙闸，由一期完建的15孔泄洪闸渲泄导流设计流量，永久船闸通航。该方案一期基坑于第一年11月形成，二期基坑于第三年11月形成，第七年2月底第一台机组发电，第七年11月底竣工。

3.2 导流方案论证及比选

经过上述导流方案比较可知，方案二主要存在以下两个问

题：①将厂房基坑安排在二期施工，发电工期滞后12 个月；②二期厂房基坑位于河道中间，被左岸船闸和右岸15孔泄洪闸所隔，施工通道受阻，影响施工进度，二期围堰堆筑和拆除时需要停航。而方案一存在的问题是：①为了保证一期导流时的通航，需要提前扩挖右岸河道，且与一期基坑同时进行船闸、厂房和冲沙闸等建筑物的施工，施工干扰较大，施工强度高。②因为一期完建的泄水建筑物较少（仅5孔冲沙闸），增大了二期过水围堰的技术难度和工程量。但该方案二期施工右岸15孔泄水闸时，可以利用围堰挡水提前发电，其工程效益显著。

经综合研究、分析，推荐方案一，即一期围左岸施工船闸、厂房、5孔冲沙闸，二期围右岸施工15孔泄洪闸的导流方案是经济、可行的。

4 施工导流程序

推荐方案（方案一）的施工导流程序为：

第一年11月至第二年4月，进行临时施工围堰堆筑、砼纵向围堰基础开挖、基础处理、183 m高程以下砼浇筑和右岸河道扩挖施工，同时，在左岸滩地进行船闸基础开挖和底板砼浇筑。

第二年5月至10月全河床过流。11月，左岸基坑合龙，形成一期基坑，继续进行纵向围堰183 m高程以上砼浇筑，并堆筑一期全年上、下游围堰，进行一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸基础开挖和砼浇筑。到第五年8月，左岸一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸完建，在此期间导流流量Q=41 100 m?/s，由右岸扩挖河道渲泄，上游水位210.90 m，下游水位208.05 m。

第五年12月，河床截流，形成右岸二期基坑，并进行二期过水围堰堆筑和15孔泄洪闸基础开挖、砼浇筑。河道水流由一期完建的5孔冲沙闸渲泄。

第六年2月底，第一台机组已安装完毕，工程具备施工期临时发电的条件，此时，由一期完建的5孔冲沙闸闸门调控水位至203.00 m，同时，满足了发电和船闸的通航要求。4月末，拆除上游围堰至192.50 m（为了保证通航，二期过水围堰堰面上留2.5 m高的土石子围堰）。5—10月，当流量小于6 600 m?/s时，来流由5孔冲沙闸调控渲泄；当流量大于6 600 m?/s时，子围堰冲毁，二期基坑过水，枢纽临时度汛洪水标准采用20年一遇，洪水流量41 100 m?/s，由5孔冲沙闸和堰顶高程为190.00 m的过水围堰渲泄，上游水位为209.14 m。11月，后续机组相继安装发电。

第六年11月至第七年4月，二期基坑恢复，继续进行泄洪闸砼和金属结构安装施工。

第七年3月至4月，二期围堰拆除完毕，由已完建的永久建筑物过流，工程导流任务全部完成。

草街航电枢纽工程施工一、二期施工导流布置详见图1、图2、图3.

5 施工导流模型试验研究

为了验证并确定草街航电枢纽工程各级导流时的各围堰挡水、流态和施工期通航条件，委托重庆交通大学做了水工模型试验（备注：详见《草街航电枢纽工程施工期导流及通航模型试验报告》）。

草街航电枢纽工程施工导流和施工期通航模型试验研究成果如下：①一期上、下游围堰高程需分别抬高至212.00 m、209.00 m；②为了改善扩挖河道进、出口水流条件，降低进、出口比降和流速，把纵向围堰上、下游导流堤坝头分别左偏300 m、210 m；③一期施工期最高通航流量降低至5 440 m?/s，其相应的通航保证率大于90%；④一期上游围堰近河心段堰脚冲刷较为强烈，采用钢筋石笼保护后可安全运行；⑤二期下泄流量在5 440～13 800 m?/s之间时，通过调整冲沙闸闸门开启度控制坝前、后水位差，减少上、下游围堰近堰最大流速，保证二期过水围堰堰体的安全。

上述模型试验研究成果在草街航电枢纽工程导流设计、施工中已被采纳并执行。

〔编辑：白洁〕

摘 要：根据河道和枢纽布置的特点，结合施工总进度安排，为了尽量降低导流工程造价、缩短发电工期和总工期，对草街航电枢纽工程施工导流方案进行充分的比较、研究。通过对两个导流方案进行综合分析和比较研究，草街航电枢纽工程决定采用束窄河道分期导流方式（方案一）。工程实践检验证明，施工导流推荐选择的束窄河道分期导流方式（方案一）是经济、可行的。现对工程施工方案进行简要分析，以期能为嘉陵江干流的航电枢纽工程建设施工导流提供一些借鉴。

关键词：草街航电枢纽工程；施工导流方案；比选；应用

中图分类号：TV51 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0073-02

1 概述

1.1 工程概况

草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江自下而上规划的第二个梯级。水库正常蓄水位为203 m，总库容为24.08 m?，电站装机容量为500 MW（4×125 MW）。枢纽建筑物从左到右由船闸、河床式厂房、5孔冲沙闸、15孔泄洪闸、1孔与施工纵向围堰结合的泄洪闸和混凝土重力坝等水工建筑物组成。

1.2 导流标准

由《水利水电工程等级划分及设计安全标准》DJ5180—2003可知，草街航电枢纽工程为一等工程，主要建筑物为一级。

该工程围堰工程规模较大，使用年限较长，根据《水利水电施工组织设计规范》SDJ338—89（试行）的相关规定，确定导流建筑物为Ⅳ级。对于土石类导流建筑物来说，洪水重现期为10～20年。鉴于一期围堰失事将直接影响发电工期，并造成较大经济损失，所以，一期导流标准选用上限20年一遇；二期围堰规模较小，使用年限较短，导流标准选用下限10年一遇。

1.3 导流时段

经综合分析研究，草街航电枢纽主体工程分二期施工：一期施工左岸船闸、厂房、5孔冲沙闸，工程量较大且集中，为了保证坝体快速、连续施工，要尽快完建挡水发电，导流时段为全年，相应20年一遇导流设计流量为41 100 m?/s；二期施工右岸15孔泄洪闸，时段为12月至次年4月，相应10年一遇导流设计流量为5 440 m?/s。

2 导流方式选择

该工程位于嘉陵江、涪江、渠江三江汇合处的下游，洪峰流量巨大，而河道宽度相对较窄。枯水位在178.00 m时，坝轴线处河道宽约440.00 m，汛期设计流量Q=41 100 m?/s的天然河道水位为207.70 m时，水面宽约600.00 m，洪、枯水位变幅大，达30.0 m。从工程规模看，工程量巨大（开挖量约为6×106 m?，砼为2.61×106 m?），船闸、厂房并列左岸，工程量集中（两项合计分别占开挖总量的34.6%，砼总量的54.7%以上）。为了尽量降低导流工程造价、缩短发电工期与总工期，在导流方式上进行了充分的比较和研究，决定采用束窄河床的分期导流方式。

3 导流方案比选

3.1 导流方案描述

根据草街航电枢纽工程河床和枢纽布置的主要特点，结合施工总进度安排，对束窄河床分期导流方式主要进行了两个导流方案的研究。

方案一：一期围左岸，利用右岸扩挖河道泄流、通航，在挡全年洪水的高围堰围护下，经过三枯三汛完成船闸、厂房、5孔冲沙闸的施工。二期围右岸，施工右岸15孔泄洪闸，由一期完建的5孔冲沙闸宣泄导流设计流量和船闸通航。该方案一期基坑于第二年11月形成，二期基坑于第五年12月形成，第六年2月底第一台机组发电，第七年4月底竣工。

方案二：一期左、右岸同时开工，左岸围位于台地上的船闸，右岸围15孔泄洪闸，利用左岸主河道过流和通航，用三个枯水期完成一期工程。二期围厂房和5孔冲沙闸，由一期完建的15孔泄洪闸渲泄导流设计流量，永久船闸通航。该方案一期基坑于第一年11月形成，二期基坑于第三年11月形成，第七年2月底第一台机组发电，第七年11月底竣工。

3.2 导流方案论证及比选

经过上述导流方案比较可知，方案二主要存在以下两个问

题：①将厂房基坑安排在二期施工，发电工期滞后12 个月；②二期厂房基坑位于河道中间，被左岸船闸和右岸15孔泄洪闸所隔，施工通道受阻，影响施工进度，二期围堰堆筑和拆除时需要停航。而方案一存在的问题是：①为了保证一期导流时的通航，需要提前扩挖右岸河道，且与一期基坑同时进行船闸、厂房和冲沙闸等建筑物的施工，施工干扰较大，施工强度高。②因为一期完建的泄水建筑物较少（仅5孔冲沙闸），增大了二期过水围堰的技术难度和工程量。但该方案二期施工右岸15孔泄水闸时，可以利用围堰挡水提前发电，其工程效益显著。

经综合研究、分析，推荐方案一，即一期围左岸施工船闸、厂房、5孔冲沙闸，二期围右岸施工15孔泄洪闸的导流方案是经济、可行的。

4 施工导流程序

推荐方案（方案一）的施工导流程序为：

第一年11月至第二年4月，进行临时施工围堰堆筑、砼纵向围堰基础开挖、基础处理、183 m高程以下砼浇筑和右岸河道扩挖施工，同时，在左岸滩地进行船闸基础开挖和底板砼浇筑。

第二年5月至10月全河床过流。11月，左岸基坑合龙，形成一期基坑，继续进行纵向围堰183 m高程以上砼浇筑，并堆筑一期全年上、下游围堰，进行一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸基础开挖和砼浇筑。到第五年8月，左岸一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸完建，在此期间导流流量Q=41 100 m?/s，由右岸扩挖河道渲泄，上游水位210.90 m，下游水位208.05 m。

第五年12月，河床截流，形成右岸二期基坑，并进行二期过水围堰堆筑和15孔泄洪闸基础开挖、砼浇筑。河道水流由一期完建的5孔冲沙闸渲泄。

第六年2月底，第一台机组已安装完毕，工程具备施工期临时发电的条件，此时，由一期完建的5孔冲沙闸闸门调控水位至203.00 m，同时，满足了发电和船闸的通航要求。4月末，拆除上游围堰至192.50 m（为了保证通航，二期过水围堰堰面上留2.5 m高的土石子围堰）。5—10月，当流量小于6 600 m?/s时，来流由5孔冲沙闸调控渲泄；当流量大于6 600 m?/s时，子围堰冲毁，二期基坑过水，枢纽临时度汛洪水标准采用20年一遇，洪水流量41 100 m?/s，由5孔冲沙闸和堰顶高程为190.00 m的过水围堰渲泄，上游水位为209.14 m。11月，后续机组相继安装发电。

第六年11月至第七年4月，二期基坑恢复，继续进行泄洪闸砼和金属结构安装施工。

第七年3月至4月，二期围堰拆除完毕，由已完建的永久建筑物过流，工程导流任务全部完成。

草街航电枢纽工程施工一、二期施工导流布置详见图1、图2、图3.

5 施工导流模型试验研究

为了验证并确定草街航电枢纽工程各级导流时的各围堰挡水、流态和施工期通航条件，委托重庆交通大学做了水工模型试验（备注：详见《草街航电枢纽工程施工期导流及通航模型试验报告》）。

草街航电枢纽工程施工导流和施工期通航模型试验研究成果如下：①一期上、下游围堰高程需分别抬高至212.00 m、209.00 m；②为了改善扩挖河道进、出口水流条件，降低进、出口比降和流速，把纵向围堰上、下游导流堤坝头分别左偏300 m、210 m；③一期施工期最高通航流量降低至5 440 m?/s，其相应的通航保证率大于90%；④一期上游围堰近河心段堰脚冲刷较为强烈，采用钢筋石笼保护后可安全运行；⑤二期下泄流量在5 440～13 800 m?/s之间时，通过调整冲沙闸闸门开启度控制坝前、后水位差，减少上、下游围堰近堰最大流速，保证二期过水围堰堰体的安全。

上述模型试验研究成果在草街航电枢纽工程导流设计、施工中已被采纳并执行。

〔编辑：白洁〕

摘 要：根据河道和枢纽布置的特点，结合施工总进度安排，为了尽量降低导流工程造价、缩短发电工期和总工期，对草街航电枢纽工程施工导流方案进行充分的比较、研究。通过对两个导流方案进行综合分析和比较研究，草街航电枢纽工程决定采用束窄河道分期导流方式（方案一）。工程实践检验证明，施工导流推荐选择的束窄河道分期导流方式（方案一）是经济、可行的。现对工程施工方案进行简要分析，以期能为嘉陵江干流的航电枢纽工程建设施工导流提供一些借鉴。

关键词：草街航电枢纽工程；施工导流方案；比选；应用

中图分类号：TV51 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0073-02

1 概述

1.1 工程概况

草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江自下而上规划的第二个梯级。水库正常蓄水位为203 m，总库容为24.08 m?，电站装机容量为500 MW（4×125 MW）。枢纽建筑物从左到右由船闸、河床式厂房、5孔冲沙闸、15孔泄洪闸、1孔与施工纵向围堰结合的泄洪闸和混凝土重力坝等水工建筑物组成。

1.2 导流标准

由《水利水电工程等级划分及设计安全标准》DJ5180—2003可知，草街航电枢纽工程为一等工程，主要建筑物为一级。

该工程围堰工程规模较大，使用年限较长，根据《水利水电施工组织设计规范》SDJ338—89（试行）的相关规定，确定导流建筑物为Ⅳ级。对于土石类导流建筑物来说，洪水重现期为10～20年。鉴于一期围堰失事将直接影响发电工期，并造成较大经济损失，所以，一期导流标准选用上限20年一遇；二期围堰规模较小，使用年限较短，导流标准选用下限10年一遇。

1.3 导流时段

经综合分析研究，草街航电枢纽主体工程分二期施工：一期施工左岸船闸、厂房、5孔冲沙闸，工程量较大且集中，为了保证坝体快速、连续施工，要尽快完建挡水发电，导流时段为全年，相应20年一遇导流设计流量为41 100 m?/s；二期施工右岸15孔泄洪闸，时段为12月至次年4月，相应10年一遇导流设计流量为5 440 m?/s。

2 导流方式选择

该工程位于嘉陵江、涪江、渠江三江汇合处的下游，洪峰流量巨大，而河道宽度相对较窄。枯水位在178.00 m时，坝轴线处河道宽约440.00 m，汛期设计流量Q=41 100 m?/s的天然河道水位为207.70 m时，水面宽约600.00 m，洪、枯水位变幅大，达30.0 m。从工程规模看，工程量巨大（开挖量约为6×106 m?，砼为2.61×106 m?），船闸、厂房并列左岸，工程量集中（两项合计分别占开挖总量的34.6%，砼总量的54.7%以上）。为了尽量降低导流工程造价、缩短发电工期与总工期，在导流方式上进行了充分的比较和研究，决定采用束窄河床的分期导流方式。

3 导流方案比选

3.1 导流方案描述

根据草街航电枢纽工程河床和枢纽布置的主要特点，结合施工总进度安排，对束窄河床分期导流方式主要进行了两个导流方案的研究。

方案一：一期围左岸，利用右岸扩挖河道泄流、通航，在挡全年洪水的高围堰围护下，经过三枯三汛完成船闸、厂房、5孔冲沙闸的施工。二期围右岸，施工右岸15孔泄洪闸，由一期完建的5孔冲沙闸宣泄导流设计流量和船闸通航。该方案一期基坑于第二年11月形成，二期基坑于第五年12月形成，第六年2月底第一台机组发电，第七年4月底竣工。

方案二：一期左、右岸同时开工，左岸围位于台地上的船闸，右岸围15孔泄洪闸，利用左岸主河道过流和通航，用三个枯水期完成一期工程。二期围厂房和5孔冲沙闸，由一期完建的15孔泄洪闸渲泄导流设计流量，永久船闸通航。该方案一期基坑于第一年11月形成，二期基坑于第三年11月形成，第七年2月底第一台机组发电，第七年11月底竣工。

3.2 导流方案论证及比选

经过上述导流方案比较可知，方案二主要存在以下两个问

题：①将厂房基坑安排在二期施工，发电工期滞后12 个月；②二期厂房基坑位于河道中间，被左岸船闸和右岸15孔泄洪闸所隔，施工通道受阻，影响施工进度，二期围堰堆筑和拆除时需要停航。而方案一存在的问题是：①为了保证一期导流时的通航，需要提前扩挖右岸河道，且与一期基坑同时进行船闸、厂房和冲沙闸等建筑物的施工，施工干扰较大，施工强度高。②因为一期完建的泄水建筑物较少（仅5孔冲沙闸），增大了二期过水围堰的技术难度和工程量。但该方案二期施工右岸15孔泄水闸时，可以利用围堰挡水提前发电，其工程效益显著。

经综合研究、分析，推荐方案一，即一期围左岸施工船闸、厂房、5孔冲沙闸，二期围右岸施工15孔泄洪闸的导流方案是经济、可行的。

4 施工导流程序

推荐方案（方案一）的施工导流程序为：

第一年11月至第二年4月，进行临时施工围堰堆筑、砼纵向围堰基础开挖、基础处理、183 m高程以下砼浇筑和右岸河道扩挖施工，同时，在左岸滩地进行船闸基础开挖和底板砼浇筑。

第二年5月至10月全河床过流。11月，左岸基坑合龙，形成一期基坑，继续进行纵向围堰183 m高程以上砼浇筑，并堆筑一期全年上、下游围堰，进行一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸基础开挖和砼浇筑。到第五年8月，左岸一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸完建，在此期间导流流量Q=41 100 m?/s，由右岸扩挖河道渲泄，上游水位210.90 m，下游水位208.05 m。

第五年12月，河床截流，形成右岸二期基坑，并进行二期过水围堰堆筑和15孔泄洪闸基础开挖、砼浇筑。河道水流由一期完建的5孔冲沙闸渲泄。

第六年2月底，第一台机组已安装完毕，工程具备施工期临时发电的条件，此时，由一期完建的5孔冲沙闸闸门调控水位至203.00 m，同时，满足了发电和船闸的通航要求。4月末，拆除上游围堰至192.50 m（为了保证通航，二期过水围堰堰面上留2.5 m高的土石子围堰）。5—10月，当流量小于6 600 m?/s时，来流由5孔冲沙闸调控渲泄；当流量大于6 600 m?/s时，子围堰冲毁，二期基坑过水，枢纽临时度汛洪水标准采用20年一遇，洪水流量41 100 m?/s，由5孔冲沙闸和堰顶高程为190.00 m的过水围堰渲泄，上游水位为209.14 m。11月，后续机组相继安装发电。

第六年11月至第七年4月，二期基坑恢复，继续进行泄洪闸砼和金属结构安装施工。

第七年3月至4月，二期围堰拆除完毕，由已完建的永久建筑物过流，工程导流任务全部完成。

草街航电枢纽工程施工一、二期施工导流布置详见图1、图2、图3.

5 施工导流模型试验研究

为了验证并确定草街航电枢纽工程各级导流时的各围堰挡水、流态和施工期通航条件，委托重庆交通大学做了水工模型试验（备注：详见《草街航电枢纽工程施工期导流及通航模型试验报告》）。

草街航电枢纽工程施工导流和施工期通航模型试验研究成果如下：①一期上、下游围堰高程需分别抬高至212.00 m、209.00 m；②为了改善扩挖河道进、出口水流条件，降低进、出口比降和流速，把纵向围堰上、下游导流堤坝头分别左偏300 m、210 m；③一期施工期最高通航流量降低至5 440 m?/s，其相应的通航保证率大于90%；④一期上游围堰近河心段堰脚冲刷较为强烈，采用钢筋石笼保护后可安全运行；⑤二期下泄流量在5 440～13 800 m?/s之间时，通过调整冲沙闸闸门开启度控制坝前、后水位差，减少上、下游围堰近堰最大流速，保证二期过水围堰堰体的安全。

上述模型试验研究成果在草街航电枢纽工程导流设计、施工中已被采纳并执行。

〔编辑：白洁〕