巴塘水电站河床截流设计

廖 有 林， 杜 晓 凡， 陈 志 刚

(华电金沙江上游水电开发有限公司巴塘分公司，四川 成都 610041)

1 概 况

巴塘水电站位于金沙江上游河段四川省和西藏自治区的界河上，正常蓄水位为2 545 m，总库容1.41亿m3，电站装机750 MW。主要建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物及左岸岸边发电厂房、尾水渠和生态放水管。电站采用一次拦断河床，采用隧洞导流。导流洞布置于金沙江左岸，进口底板高程为2 487 m，导流洞洞长795 m，导流洞为12×14 m城门洞型，洞内坡度i=0.005。

巴塘水电站截流设计流量322 m3/s，根据截流水力学计算机模型试验成果，截流最大落差4.53 m,平均流速4.78 m/s。该水电站在截流时，落差大、流速快，增大了截流难度。因电站地处高山峡谷地区，可利用的施工场地有限，能利用的主要场地为坝址上、下游两岸的阶地及坝址上游支沟内的台地，且左、右岸主要通过上游横跨金沙江的临时索桥来联通。该桥位于坝址上游约1.1 km处，邻近和达通沟，设计荷载单车60 t，为单跨双幅索道桥，下行桥通行重车，上行桥通行空车。河床截流时填筑强度高，左、右岸交通有限，运输难度大。

2 截流总体规划

2.1 交通

巴塘水电站坝址区左右岸场内道路按高程分层布置。用于截流施工的道路主要有：右岸低线道路(2号路)、上游临时索道桥、左岸1号施工道路。

截流料源至戗堤主要运输路线如下：

石渣料、块石料运输线路：1号回采场→2号道路→上游临时索道桥→左岸1号施工道路→截流戗堤，运输距离1.2 km。

2.2 时段选择

截流时段要结合现场实际情况，充分考虑难度系数，在枯水期流量小、流速慢、风险较低的时段进行[1]，且应当为后续工作预留充足时间。结合当地气候条件及工期安排，选择在2020年11月进行预进占，12月底开始截流，按照10年一遇12月下旬平均流量322 m3/s考虑。

2.3 截流戗堤位置选择

在截流时，为考虑减少后期临建工程量，保证围堰填筑进度，选择戗堤和围堰相结合布置[2]。根据巴塘水电站现场实际情况分析，上、下游围堰均可作为截流部位。由于下游围堰河谷较宽、河床高程较低，在相同的条件下，导流洞分流能力较差，将增大上、下游落差，增加截流难度，戗堤工程量较大；另外，选择下游围堰处截流，运距较远。因此，经综合比较后，选择上游围堰处截流，截流戗堤与上游围堰结合布置。

上游围堰防渗系统采用混凝土防渗墙+土工膜斜墙型式。参照国内外工程经验，从坝体渗透稳定、围堰基础冲刷及防渗墙施工难度等方面考虑，将戗堤布置在围堰轴线处。

2.4 截流方式及龙口位置

目前，国内外水利水电工程截流方式主要有立堵和平堵截流两种方式。立堵截流施工简单、快速、经济，截流流速快，底部冲刷严重，龙口合龙难度大[3]；平堵截流龙口流速分布较均匀，整体施工难度大，需架设栈桥，施工周期长，投资大。巴塘水电站工程截流方式的选择，主要考虑了以下几个方面的因素：

(1)工程所在的金沙江是以夏汛为主的河流，流量以降雨和雪山融水为主，截流时间选择在枯水期，截流流量相对较小。立堵截流在我国水利水电工程中应用较为广泛，积累了丰富的施工经验，且准备工作相对简单，造价低。因此，采用立堵截流较好。

(2)工程导流洞底宽12 m，进口布置高程较低，分流条件较好，截流后的总落差不大，采用单戗堤截流可满足要求。

(3)上游围堰右岸可结合现有2号道路布置截流施工道路，截流备料场在和达通沟沟口处，交通及施工布置满足要求。

根据实际需要，采用单戗立堵截流，左右岸预进占，龙口设在河床中部，从右侧向左侧进占。戗堤布置位置河床断面较宽，约243.6 m，先进行左右岸戗堤预进占118.6 m，然后右岸预进占45 m，最后形成龙口宽度80.0 m。

2.5 龙口水力特征及分区

根据水力学模型试验及水力学计算，龙口宽度水力特性指标见表1。

表1 龙口宽度水力特性指标表

经水力学模型试验及水力学计算，确定初始龙口宽度为80.0 m。龙口进占分四个区见表2：

表2 龙口分区表

3 截流措施

3.1 截流

截流过程中，根据截流设计要求及现场施工特点，合理规划、统筹安排，块石串、钢筋石笼等特殊材料应于截流前半个月准备就绪。

为满足截流时抛投强度，在单戗堤堤头位置规划3处卸料点，车辆分三路纵队，在卸料车之间保证空车回路。

根据填筑料的不同,对车辆进行编队，分别配以不同颜色或者号码标志,以方便指挥人员指挥卸料。

截流过程中应根据抛投料的流失量，及时调整抛投料组合粒径，当截流进入困难段时，应采取5～6辆车并排同时抛投，并适时将特殊料由推土机推入龙口。

在进占时,采用级配较好的石渣料在戗堤顶部进行铺筑，并整平路面，确保大型机械设备通行顺畅。

在龙口各区段进占过程中，应先在戗堤上游侧抛投大块径料形成挑角，然后在下游侧抛投小块径料。

预进占至设计位置后，采用预制混凝土块、钢筋石笼等作裹头保护,保护预进占戗堤不被水流破坏[4]。

3.2 合龙

为更快更好实现上游截流戗堤合龙，截断金沙江，在施工过程中，块石串、钢筋石笼等要以堤头集料为主，中石、石渣等以汽车抛投为主。

龙口总宽80.0 m，当龙口进占到30.0 m时，龙口落差4.53 m，最大平均流速达到4.78 m/s，为保护左岸戗堤堤头的稳定，先在堤头抛投大块石及钢筋石笼，形成裹头保护，为争取截流时间，减少抛投材料流失量，进占主要采用块石抛投。

龙口进占合龙时，压低堤头，紧贴水面，随着戗堤一步步推进，对戗堤后部进行适当加高。龙口随着慢慢进占，过流断面将逐步成三角形，快速组织机械设备全面抛投大、中块体，一气呵成，直至合龙[5]。

4 截流备料

4.1 料源

截流材料按规格分类堆放，堆场应立牌，标出堆场编号、物料名称、面积尺寸、堆料数量等，便于运输调配，主要堆放材料见表3。

表3 截流料源堆放规划表

4.2 各区用量

截流材料取自1号回采场及截流备料场。上游围堰截流备料场位于坝址上游右岸和达通沟口上游阶地上，主要供应土石方填筑料。截流特殊材料如块石串、钢筋石笼等预制完成后，主要堆放于1号渣场，少量堆存于右岸裹头附近。左岸预进占段利用混凝土临时毛料堆存场存放的开挖弃料。

在合龙时，抛投材料用量在不同龙口段是不同的。龙口各区段进占时，抛投工程量见表4。

表4 各区抛投材料表

在实际截流过程中，因受水流速度、龙口位置、截流材料等各种因素影响，可能出现不利情况，因此，在备料时应考虑一定的储备系数。根据国内一般截流经验，安全储备系数通常为1.2～1.4，该抛投料储备系数取上限值。

5 结 语

河床截流在整个水电站建设过程中是一个非常重要的环节，只有通过科学合理的设计，使其顺利截流，才能为后续水利水电工程施工环节奠定坚实基础。巴塘水电站地处于高山峡谷地区，可利用的施工场地有限，具有截流运输难度大、边界条件复杂、抛投强度高等特点，通过对截流总体规划设计和科学合理的组织管理，成功实现了该水电站截流目标任务。为后续相关水电站建设积累了宝贵经验，可为以后类似工程提供参考。