布尔津山口水电站导流洞进水口方案比选

2015-12-16王永涛

水利建设与管理 2015年1期

王永涛

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

布尔津山口水电站工程位于新疆阿勒泰地区布尔津县境内、布尔津河干流河段出山口处，距布尔津县约40km。枢纽工程由拱坝、泄洪表孔、泄洪深孔、岸边式电站厂房等建筑物组成。水库正常蓄水位646m，装机220MW。该工程属大(2)型Ⅱ等工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。

2 施工导流

2.1 导流方式

上坝址主河道呈“V”形河谷，主河床比较狭窄，河道呈转弯状，便于布置导流洞，所以推荐方案施工导流采用河床一次断流、上下游围堰挡水、左岸导流隧洞全年导流的方式。

2.2 导流及度汛标准

该工程导流建筑物为4级，围堰类型为土石结构，导流设计洪水标准采用P=10%，相应洪峰流量为1558m3/s。根据施工总进度安排，该工程第四年8月坝体浇筑高程将超过挡水围堰高程，并且坝前拦洪库容为0.215亿m3。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303—2004)相关规定，综合分析大坝初期导流标准、施工进度、度汛期对施工的影响及大坝安全施工等各种因素，第五年坝体施工期临时度汛的标准采用P=5%，相应洪峰流量为1880m3/s。

2.3 导流洞设计主要特性

导流洞主要设计特性见下页表1。

表1 导流洞主要设计特性

3 导流洞进水口设计方案

3.1 导流洞进口地质条件

进口边坡走向60°，坡高约200m，坡度40°～50°，发育有Ⅱ级阶地。砾石层厚2～5m，结构较密实，上覆3～9m的崩坡积碎块石土层，结构松散，后缘岸坡陡立。高程590～610m以上基岩裸露，岩性为黑云母斜长片麻岩，片理产状330°～340°NE∠40°～50°。右岸边坡基岩强风化层厚度2.6～4.4m，Vp≤2500m/s;弱风化层厚度7～8.5m，Vp=3000～4000m/s;微风化至新鲜基岩，纵波速度Vp≥4000m/s，片理走向与洞脸边坡交角约60°。该段无断层通过，裂隙除层面片理发育外，主要发育有NE、NNW向两组裂隙，对洞脸边坡不利，须采取锚固措施。

引水明渠(0－065～0－030)段渠身处于崩坡积碎块石土及砂卵砾石中，渠底处于基岩内，挖深0～17m，建议覆盖层开挖边坡取1∶1.5～1∶2.0;基岩开挖边坡取1∶0.3～1∶0.5，渠底及渠道边坡应采取防冲刷措施，引渠左右边坡需考虑必要的支护措施;0－023～0+000m段建议岸塔闸井基础置于弱风化岩体上，允许承载力建议取3.0MPa，该段挖深20～36m，建议基岩及洞脸开挖边坡取1∶0.3～1∶0.5，并采取必要的支护措施;WY3号危岩体位于导流洞进口左侧上方640～690m高程处，由于断层的影响，岩体向下游冲沟内倾倒变形，形成危岩，方量约2000m3。WY3号危岩体危及进口安全，须削坡处理，建议闸井基础置于弱风化岩体上，允许承载力建议取5.0MPa。该段挖深15～26m。

3.2 导流洞进水口方案比选

导流洞由进口引渠段、进水口段、洞身段和出口明渠段组成，属于临时建筑物，后期封堵后废弃。可研阶段对导流洞进水口的方案进行了岸塔式进水口、岸坡式进水口和竖井式进水口的比选，目的是在确保安全的前提下，优选出工程量更小、结构简单、造价低廉的合理方案。

3.2.1 岸塔式进水口

岸塔式进水口布置在桩号0－013.00～0+000.00处，由喇叭式进水口、闸室、封闭直立式闸井、闸井启闭机平台等组成，闸井启闭机平台与岸坡施工道路连接(见图1)。闸室设封堵钢闸门一道，孔口尺寸9.5m×10m。综合导流洞进出口河床高程和截流难度要求等因素，闸井底板高程570m，闸井平台顶高程604m。闸井段长13m。

岸塔式进水口建筑物整体稳定性较好，靠自重关闭闸门，也避免了封堵期出现明洞段承受高水头的问题，但建筑物结构及施工比较复杂，工期较长。

图1 岸塔式进水口结构

3.2.2 岸坡式进水口

岸坡式进水口是将控制塔斜靠在洞口岩坡上的进口建筑物，由于塔身及闸门轨道斜靠在岩坡上，满足稳定要求，对岸坡也起一定的支撑作用，施工、安装及维修较方便，但是由于闸门斜放，面积较大，不仅启闭力大，且难以靠自重下降，并且岸坡式进水口对岸坡的地质条件要求较高，地质条件不好将严重影响到导流洞的下闸封堵从而致使整个工程的施工进度滞后。

岸坡式进水口布置在桩号0－002.00～0+014.00处，由喇叭式进水口、闸室、斜坡式闸门槽及牛腿式启闭机平台等组成。闸室设封堵钢闸门一道，孔口尺寸9.5m×12.5m，进水口底板高程570m，启闭机平台顶高程604m，闸门槽斜度为75°，闸室长16m、宽15.5m，闸室上游与喇叭式进水口渐变连接，下游与洞身直接连接，不设渐变段。详见图2。

图2 岸坡式进水口结构

3.2.3 竖井式进水口

竖井式是在进口附近的岩层中开凿竖井，其结构简单可靠，不受风浪、冰冻影响。

竖井式进水口布置在桩号0+020.00～0+035.00处，由喇叭式进水口、闸室、竖井井身及闸井启闭机平台等组成。闸室设封堵钢闸门一道，孔口尺寸9.5m×10m，进水口底板高程570m，启闭机平台顶高程604m，闸室长15m，桩号0+020.0～0+025.2与桩号0+032.8～0+035.0段宽11.5m、桩号0+025.2～0+032.8段宽14.9m。闸室上游与喇叭式进水口渐变连接，下游与洞身直接连接，不设渐变段。详见图3。

图3 竖井式进水口结构

3.3 方案比选

上述三种方案工程特性及工程量比较见表2。

表2 主要工程特性及工程量比较

续表

根据导流洞进水口的型式进行对比分析:从土建投资上比较，岸坡式进水口投资最低，岸塔式投资相对较高。从布置及地质上比较，岸塔式进水口及竖井式进水口均满足要求;而岸坡式进水口根据地质描述，约80%部位处于强风化地基层上，岩石不完整，稳定性差，出现滑坡或闸门槽变形的概率较大，一旦发生基础不稳定的情况，闸门很容易被闸门槽卡住，无法下闸，而要想达到最优地基条件，需使导流洞进口往下游移约10m左右，这样还需增加5000m3的石方开挖，增加投资约22.5万元，反而不经济。从施工方案上比较，岸塔式进水口施工过程中物资运输及施工均可由6号路承担，岸坡式进水口与竖井式进水口均需要修建一条道路与6号道路连接，才能满足施工要求，由于导流洞底板高程为570m，而启闭机平台高程为604m，高差达34m，并且受场地及地形的限制，新建道路造价约为115万元;岸坡式进水口由于闸门槽角度为75°，闸门尺寸为9.5m×12.5m，因此还需在金属结构投资上增加40万元左右。