东方红水利工程水库首部枢纽施工导流设计与施工
2015-07-25雷诵
雷 诵
(重庆市水利电力建筑勘察设计研究院 重庆 401120)
1 工程概况
东方红水利工程水库坝址位于重庆市石柱县悦崃镇蜜红村长江一级支流龙河二级支流龙洞溪中游,是一座以农业灌溉和城镇供水为主,兼有发电等综合效益的Ⅲ等中型工程。工程主要由一座水库、一座渠道跌水电站及一条干渠和三条支渠组成。水库拦河坝坝高57.60m,正常蓄水位973.00m,总库容1062万m3,设计灌面3.02万亩,电站装机0.8MW,干支渠总长57.16km。本工程属Ⅲ等中型工程,其水库大坝、取水口等永久性主要建筑物按3级建筑物设计,水库挡水建筑物按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核;消能防冲建筑物为4级,采用30年一遇洪水设计;渠系工程及电站为5级,渠系工程采用10年一遇洪水设计,电站工程采用20年一遇洪水设计,50年一遇洪水校核。临时建筑物按5级建筑物设计。
东方红水利工程位于石柱县悦崃镇蜜红村,长江一级支流龙河二级支流龙洞溪中游,主要由拦河坝、取水口、渠系及电站及上坝公路等组成。
2 首部枢纽施工导流设计
2.1 主要施工特性
拦河坝为埋石混凝土实体重力坝。坝轴线呈直线布置,坝顶轴线长147.00m,最大坝高57.60m。大坝从左到右共分9个坝段。溢流坝下游设护坦,护坦长20.00m,宽27.00m,厚2.00m,顶面高程922.00m。溢流面、护坦及导墙采用C20W6混凝土,上游面和坝基采用C20W6混凝土,坝体内部采用C15埋石混凝土。
进水口为圆筒式取水塔。进水口分四层取水,底层取水管兼作水库放空管。取水口前设进水口导流明渠。取水口包括下部结构、上部结构、闸阀室及消能设施组成。生态放空管由流量控制阀控制,接入大坝下游护坦。下部结构包括取水口流道、检修闸阀,取水口流道为钢筋混凝土结构,孔口净宽1.6m,底板高程为950.60m。塔顶部高程为977.60m。塔顶部设置圆形管理房。取水口的操作及检修平台的高程为977.60m。操作平台上设检修闸门启闭机排架和控制值班室。启闭机安装高程为981.60m,设固定式启闭机一台。底层取水钢管中心线为951.60m,四层取水钢管以垂直岔管连接后横穿坝体,垂直岔管管径为0.8m。在下游设闸阀室,闸阀室底板高程950.60m,闸阀室下游为末端镇墩,镇墩下游侧为消力池,池底高程为948.80m,池顶高程为952.30m,底板及边墙均采用C20钢筋砼浇筑。
2.2 导流标准
东方红水利工程等别为三等,其主要永久性水工建筑物按3级设计,次要永久性水工建筑物为4级。
根据导流建筑物所保护的水工建筑物级别(3级)、类型(混凝土)、导流建筑物使用年限、围堰工程规模,遵照《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004)的有关规定,确定导流建筑物级别为5级,相应土石类导流建筑物设计洪水重现期标准为10年~5年一遇。首部枢纽导流时段为枯期10月到翌年4月。根据水文资料,10月到翌年4月10年一遇与5年一遇流量相差13.8m3/s,10年一遇与5年一遇全年洪水流量相差40m3/s,选用两者作为导流标准投资规模及导流难度差别较大。因此,根据施工进度要求,推荐枯期选用5年一遇枯期10月到翌年4月洪水作为导流设计洪水标准,相应流量为45.8m3/s,汛期采用10年一遇全年洪水作为导流设计洪水标准,相应流量为180m3/s。
2.3 度汛标准
根据施工总进度安排,汛期由重力坝预留缺口和导流隧洞联合泄流。本工程为埋石混凝土重力坝,按《水利水电工程施工组织设计规范》规定,坝体施工临时度汛洪水标准当拦洪库容小于0.1亿m3时,混凝土坝洪水重现期为20年~10年,本工程度汛洪水标准采用20年一遇,相应的洪峰流量为221m3/s。
2.4 导流方式
上坝线河段顺直,河谷剖面形态呈不对称的“V”型,正常蓄水位973.0m时河谷宽111.5m,宽高比为2.5∶1。河床宽约10m,标高928.0m~929.0m。
左坝肩为切向坡,地形坡度35°~59°,岸坡平顺度较差。高程932.5m左右为宽约5m的公路平台。
右坝肩为切向坡,地形坡度43°~53°,岸坡较平顺。坡脚有厚1m~3m的冲崩积层卵砾石土夹块石,其余基岩直接出露于地表。岩层倾向下游,倾角26°;无断层,层面裂隙与三组陡倾角裂隙较发育。
坝址区河道不具备布置导流明渠的条件,根据首部拦河大坝水工建筑物布置及左右岸地形地质条件,左右岸都有布置隧洞导流的条件。若布置左岸隧洞导流,则势必影响左岸交通,因此推荐采取右岸隧洞导流方式。
2.5 导流方案
第一年5月到9月施工导流隧洞及高程936m以上坝肩开挖,第一年10月初河道截流,至10月底完成上下游围堰填筑。第一年10月中旬开始基坑开挖及高程936m以下坝肩开挖,至第一年11月底完成基坑开挖,期间围堰挡水,河道来水由导流洞泄流。第一年12月初开始施工浇筑大坝基础混凝土,至第二年4月底浇筑至高程943.500m以上,并在溢流坝段936m高程预留宽8m缺口。期间围堰挡水,河道来水由导流洞泄流。
第二年5月到9月继续施工高程943.500m以上混凝土浇筑,期间河道来水由导流洞及预留缺口联合泄流。第二年10月至第三年2月继续施工未完坝体浇筑,完成取水口施工,完成溢流坝段施工。第三年3月完成导流洞封堵,大坝开始蓄水,至此,导流任务完成。
2.6 导流建筑物的型式与布置
2.6.1 导流隧洞
导流隧洞布置在河道右岸,按有压隧洞设计,过水断面为直墙圆拱型,隧洞进口高程根据进口河道地形并便于施工确定为932.00m,出口高程定为920.00m,隧洞全长318.130m;隧洞直墙高度为1.75m,拱高为1.25m,相应中心角约180°,隧洞净断面尺寸为2.5m×3.0m(宽×高)。
桩号0+000.00~0+020.000段采用全断面钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度0.4m,并设回填灌浆孔、固结灌浆孔进行灌浆;洞内Ⅲ类围岩边顶拱均采用挂网喷混凝土+锚杆支护(Ⅲ类系统锚杆,喷混凝土厚10cm),采用全断面混凝土衬砌减糙,衬砌厚度0.3m;洞内Ⅳ类围岩边顶拱均采用挂网喷混凝土+锚杆支护(Ⅳ类系统锚杆,喷混凝土厚10cm),Ⅳ类围岩全断面采用钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度0.4m,并设回填灌浆孔、固结灌浆孔进行灌浆。
2.6.2 上游围堰
上游围堰挡水标准为5年一遇,挡水时段为10月到次年4月,相应设计流量45.8m3/s,对应上游水位约为937.30m,由此确定上游围堰堰顶高程为937.80m。
围堰堰体采用坝体边坡开挖土石料填筑,围堰迎水面边坡1∶2.0,背水面边坡1∶2.0,堰顶宽5.0m,最大堰高约6.8m,围堰堰体及堰基采用防渗土料加反滤料防渗,大块石护坡。围堰上游坡脚距导流渠进口距离19m。
2.6.3 下游围堰
下游围堰挡水标准为5年一遇,挡水时段为10月到次年4月,相应设计流量45.8m3/s,对应下游水位约为923.86m,由此确定下游围堰堰顶高程为924.50m。
围堰堰体采用坝体边坡开挖土石料填筑,围堰迎水面边坡1∶2.0,背水面边坡1∶2.0,堰顶宽5.0m,最大堰高约2.5m,围堰堰体及堰基采用防渗土料加反滤料防渗,大块石护坡。围堰堰脚距导流渠进口距离95m。
首部枢纽导流建筑物工程量详见表1。
表1 导流建筑物工程量表
3 结语
东方红水利工程水库首部枢纽施工导流采用一次拦断河流,枯水期围堰挡水、导流隧洞泄流,汛期已建坝体挡水度汛、导流隧洞和冲砂底孔联合泄流的导流方式。经过实践检验,导流隧洞运行安全,洞身结构完全满足设计标准。※
[1]叶俊美.武都引水工程首部枢纽施工导流的设计与施工[J].四川水力发电.1997(4).
[2]邹鹏.选择施工导流方法的探讨[J].广西水利水电.2006(3)
[3]卢军民,马治国,吴朝月,薛宝臣.吉沙水电站首部枢纽施工导流设计[J].水力发电.2012(3).