盖下坝水电站工程大坝施工导流设计

2021-10-22郑希娟迟浩宇

东北水利水电 2021年10期

郑希娟，迟浩宇

（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021；2.吉林省水利水电勘测设计研究院,吉林长春 130061）

1 工程概况

盖下坝水电站位于长江一级支流长滩河中上游河段，距下游长江入口处的故陵镇约45km，距云阳县城约72km。工程规模为大（2）型，II等工程。水库正常蓄水位392.00m，总库容3.54亿m3，调节库容为2.03亿m3，具有年调节性能，电站装机容量132MW，保证出力31MW，多年平均发电量3.659亿kW·h，装机利用小时数2820h。建成的混凝土双曲拱坝为“亚洲最薄高拱坝”，是一座以发电为主的综合开发利用的水电枢纽工程。

枢纽布置由混凝土双曲拱坝及左岸引水发电系统组成。混凝土双曲拱坝包括溢流坝段、挡水坝段，坝顶高程394.00m，最大坝高160.00m（包括垫座），坝顶长153.20m。引水系统布置在左岸山体内，由进水口和引水隧洞组成，采用“一洞三机”的布置方式，引水隧洞总长约7.12km。发电厂房位于云阳县堰坪乡曲溪村付家湾长滩河左岸河滩地上，距坝轴线约7.00km，厂房型式为地面式厂房，厂区地面高程为218.00m，主厂房尺寸为56.90m×18.30m×41.00m（长×宽×高）。电站总装机容量132MW，安装3台水轮发电机组，单机容量44MW。

工程于2008年10月开工，2009年2月17日导流洞贯通，导流洞于2009年5月过流，2009年5月8日，大江成功截流。2012年6月，主体工程基本完工；2012年8月10日，工程成功下闸蓄水，首台机组于2012年12月30日并网发电。2013年5月1日，3台机组全部投入商业运行，总工期55个月，总投资13.8亿元。2015年1月9日，工程通过竣工安全鉴定，工程完工。

2 自然条件

2.1 水文气象

长滩河流域属于亚热带湿润季风气候区，季风明显。具有冬无严寒、夏无酷暑、暖湿多雨的特点。据气象资料统计，多年平均气温18.5℃，极端最高气温42.9℃，极端最低气温-4.0℃；多年平均相对湿度74.00%，绝对湿度17.00mb；多年平均风速1.9m/s，最大风速20.0m/s，相应风向为NNE，最多风向ENE，平均雷电日数38.9d，平均霜日数12.4d，无霜期340.0～350.0d。工程坝址处分期设计洪水流量成果见表1，坝址各设计频率月平均流量成果见表2。

表1 坝址施工分期设计洪水流量成果表m3/s

表2 各设计频率月平均流量成果表m3/s

2.2 地形、地质

工程坝址处枯水期河水水位一般为268.20～269.70m，谷底呈狭窄的“V”型河谷，宽30.00～60.00m，水深0.50～3.00m，坝址处无阶地。坝址两岸的地形高耸、陡峻，山体高程为600.00～700.00m，相对高差为150.00～300.00m，两岸谷坡坡度60°～80°，基岩裸露，岩层走向与河流流向间夹角为50°～80°，与坝轴线近于平行。

坝址区出露的基岩主要为石灰岩，岩质较为坚硬。两岸山坡处坡积物厚度一般为0.10～0.30m，主要组成为腐殖土；局部地段稍厚，为0.50～1.20m，由高液限粘土、碎石混合土及块石混合土组成。河谷冲洪积物厚度较大，河谷中部为25.00～33.00m，两侧稍薄，约为15.00m。

3 导流标准及导流方式

3.1 导流标准

盖下坝水电站大坝为混凝土拱坝，坝高160.00m，为Ⅰ级建筑物，根据DL/T5397-2007《水电工程施工组织设计规范》规定，相应的施工导流临时建筑物为Ⅳ级，大坝上下游围堰采用土石围堰，挡水标准在10～20年洪水重现期范围内选定。结合工程水文特性和大坝工期安排，大坝围堰设计挡水标准采用大汛期10年洪水重现期设计，设计洪峰流量为2170m3/s。经调洪计算，导流洞泄流量为667m3/s。大坝上游围堰设计水位314.87m，计入安全超高，围堰设计高程为316.40m，防渗体顶部高程为316.00m。大坝下游围堰设计水位为274.72m，计入安全超高，围堰设计高程为275.80m。

3.2 导流方式

根据地形、地质、水文条件和水工枢纽布置，大坝施工导流采用一次拦断河床围堰，隧洞导流的导流方式。

3.3 导流程序

第一年12月1日至第二年4月30日，导流洞施工，导流洞进出口预留岩埂及围堰挡水，原河床过流；第二年5月1日至第二年9月30日，导流洞进口围堰拆除和出口岩埂开挖，原河床及导流洞过流，工程截流，围堰基础处理、基坑抽水，上、下游围堰继续填筑；第二年10月1日至第二年10月15日，导流洞过流，基坑抽水，上、下游围堰继续填筑；第二年10月中旬至第三年4月末，上、下游围堰继续填筑到设计高程；第三年5月至第四年4月末，大坝上、下游围堰挡水，导流洞过流；第四年5月初至第四年9月中旬，导流洞泄流，坝体挡水度汛；第四年9月20日，导流洞下闸，水库蓄水，年底首台机组发电，后2台机组每隔3个月相继投入运行。

4 导流建筑物设计

4.1 大坝上、下游围堰布置与设计

根据水工建筑物的布置，大坝的上游围堰轴线长为146.04m，布置在距坝轴线上游120.00m处；大坝的下游围堰轴线长49.43m，布置在距坝轴线180.00m处。

大坝上游围堰为土石围堰，采用堆石填筑堰体，围堰顶宽8.90m，堰顶高程316.40m，上游围堰长119.56m，最大堰高为47.69m，迎水侧边坡1∶1.5，背水侧边坡1∶1.4。围堰上下游各设一级马道，宽2.00m，马道高程293.90m。堰体迎水侧护坡采用混凝土面板和钢筋石笼防护，高程274.00 m以上采用30cm厚混凝土面板护坡，274.00m高程以下至河床采用尺寸为1.00m×1.50m×1.00m钢筋石笼护坡。

大坝上游围堰堰体采用复合土工膜防渗，堰基采用高喷灌浆防渗（旋喷双排）。大坝上游围堰的高喷灌浆防渗墙的轴线位于围堰轴线上游侧，距围堰轴线40.06m处，与围堰轴线平行，高程293.90m以上堰体防渗土工膜心墙轴线与围堰轴线重合。高程293.90m以下堰体防渗土工膜与高喷灌浆防渗墙混凝土帽梁相接，混凝土帽梁顶高程273.50m。复合土工膜与左右岸坡的接头部位采用混凝土齿墙连接。

大坝施工导流下游围堰为土石围堰，采用堆石填筑堰体，围堰顶宽6.80m，堰顶高程275.80m，围堰长48.42m，最大堰高7.15m，上、下游侧边坡为1∶1.5。大坝下游围堰堰体采用粘土心墙防渗形式，粘土心墙防渗体顶宽2.00m，两侧填筑边坡为1∶0.3。心墙防渗体两侧的反滤料顶宽均为0.50m，反滤料填筑边坡为1∶0.5。大坝的下游围堰迎水侧防护采用1.00m厚钢筋石笼，石笼尺寸3.00m×3.00m×1.00m。堰体坡脚防护长3.00m。围堰基础防渗采用高喷灌浆防渗墙防渗，高喷灌浆采用旋喷，双排，孔距为1.00m，排距为0.75m。高喷灌浆防渗墙埋入粘土心墙2.00m深，入岩深度不小于0.50m。

4.2 导流洞布置与设计

4.2.1 布置

根据地形条件和水工枢纽布置，导流洞布置在右岸，导流洞全长306.70m，进口底板高程270.00m，出口底板高程269.00m，底坡0.321%。导流洞在桩号K0+249.66m处设一个转弯段，转弯半径为50.00m，转角为53.85°。导流洞的设计标准为大汛10年重现期洪水，设计流量为2170m3/s。经计算，导流洞泄流量Q=667m3/s。

4.2.2 洞型与洞径设计

导流洞的断面型式：圆形断面受力条件较好，但施工相对复杂；方圆形断面底部过水面积大，方便截流，施工程序简单，因此，设计选用方圆形断面。综合考虑工期、经济等因素，洞径为8.00m×7.00m（宽×高，下同）。

4.2.3 洞身支护

根据导流洞地质围岩类型及洞内水流条件分析，设计采用全断面混凝土衬砌和裸洞两种措施，其中进口锁口段12.00m（导K0-004.50～导K0+007.50m）、出口段50.00m（导K0+256.70～导K0+306.70m）岩石溶蚀段采用全断面混凝土衬砌，其它洞段采用裸洞型式。

4.2.4 进水口设计

导流洞进水口由于受地形条件限制，设13.00m明管段，管壁厚2.00m。为增强导流洞的泄流能力，导流洞进口的上缘采用X2/7.702+Y2/2.002=1的曲线型式。封堵闸门工作平台高程为288.00m，启闭机平台高程为302.50m。封堵闸门采用单孔平板闸门，闸门尺寸8.00m×7.00m。

4.2.5 封堵设计

为了确保封堵效果良好，根据导流洞的布置情况，封堵段位置选择在围岩条件较好的Ⅱ类围岩洞段上，即大坝帷幕灌浆线与导流洞交叉（导K0+113.88m）处。封堵段开挖断面为楔型，最大断面尺寸为10.00m×8.00m，封堵段长27.00m。导流洞的封堵设计按永久建筑物进行，设计洪水标准为重现期500年一遇，设计水位391.98m；校核洪水标准为重现期2000年一遇，设计水位393.78m。