水庫(kù)電站導(dǎo)流設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)介： 連江縣塘坂水庫(kù)電站工程位于鰲江干流中游，電站總裝機(jī)11MW，系福州第二水源工程的配套工程。施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)結(jié)合工程總體布置采用兩期導(dǎo)流，一期先圍左岸，二期圍右岸的導(dǎo)流方式�；�礎(chǔ)砂卵石覆蓋厚達(dá)7～10m，為福建省所罕見(jiàn)。導(dǎo)流設(shè)計(jì)是施工組織設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。采用復(fù)合型圍堰和多種防滲措施，有效控制滲流，大大節(jié)約投資。
關(guān)鍵字：導(dǎo)流設(shè)計(jì) 分期導(dǎo)流 復(fù)合型圍堰 連江縣塘坂水庫(kù)電站

1. 工程概況

連江縣塘坂水庫(kù)電站工程位于鰲江干流中游，在山仔水庫(kù)下游約7km，在連江縣塘坂村下游3km，距福州市47km，距連江縣城38km，壩址左岸有公路在貴安橋與福飛公路相接，對(duì)外交通方便。連江縣塘坂水庫(kù)電站是以發(fā)電為主，兼有供水等綜合利用效益的河床式水電樞紐工程，電站總裝機(jī)11MW，壩址以上流域面積為1701km²，水庫(kù)正常蓄水位36.8 m，其相應(yīng)庫(kù)容766萬(wàn)m³。該工程系福州第二水源工程的配套工程，為福州市九五計(jì)劃中重點(diǎn)基本建設(shè)項(xiàng)目。工程于1998年10月28日正式開(kāi)工，2001年4月底首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2001年7月底工程竣工，整個(gè)工程施工總工期為2年9個(gè)月。主要水工建筑物由攔河壩、廠房和開(kāi)關(guān)站等組成。攔河壩頂高程39.8m，壩頂長(zhǎng)226.3m，最大壩高27.3m。溢流壩段位于河床中部，上設(shè)4孔鋼弧形閘門，孔口尺寸為16X12.5m，堰頂高程24.3m。廠房位于河床左岸。

2. 水文地質(zhì)條件

壩址河谷較寬呈“U”型。巖性為侏羅統(tǒng)南圓組第三段流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖。兩岸山坡殘積土夾碎石厚約2～5m。左岸風(fēng)化程度較右岸深，尤其左岸河邊一帶風(fēng)化較深。河床及漫灘階地有卵石覆蓋，厚約7～10m。

壩址控制流域面積為1701km²，壩區(qū)氣候溫和。壩址多年年平均流量59.9 m³/s，10月～4月為枯水期。施工洪水特性如下表。

3. 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、流量及導(dǎo)流方式

工程壩址處河床天然常水位為23.5m，相應(yīng)的水面寬為90m。河道右側(cè)有近60m寬的大片灘地，兩岸岸邊較緩，故具備分期導(dǎo)流條件�？刂乒て诘年P(guān)鍵項(xiàng)目為廠房工程，同時(shí)大部分施工輔助企業(yè)設(shè)在左岸，因此一期導(dǎo)流先圍左岸2孔水閘和發(fā)電廠房，洪水由右岸明渠通過(guò)；二期圍右岸2孔水閘及重力壩，洪水由已建的左側(cè)2孔水閘通過(guò)。壩址處河床洪枯流量比約為10，汛期洪水較大，而上游山仔水電站系季調(diào)節(jié)水庫(kù)，調(diào)節(jié)性能好，為減少施工難度，降低導(dǎo)流工程造價(jià)，施工導(dǎo)流時(shí)段采用枯水期10～4月。工程屬Ⅳ等工程，主要永久建筑物為4級(jí)，相應(yīng)的臨時(shí)建筑物為5級(jí)。施工洪水導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為：洪水重現(xiàn)期10～5年（土石圍堰）或5～3年（混凝土圍堰）。壩址附近有大量的土料可用于圍堰填筑，采用粘土圍堰可降低導(dǎo)流造價(jià)，圍堰結(jié)構(gòu)采用土石圍堰。由于廠房工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一期工程量大，施工期長(zhǎng)，圍堰過(guò)水對(duì)工期及經(jīng)濟(jì)都影響較大，故一期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為洪水重現(xiàn)期10年；二期攔河壩結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，工程規(guī)模小，在一個(gè)枯水期可完成，故二期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為洪水重現(xiàn)期5年。一期導(dǎo)流流量為244m³／s，二期導(dǎo)流流量為204 m³／s。一期廠房施工采用攔砂坎加高圍堰或廠房進(jìn)尾水閘門下閘渡汛。導(dǎo)流平面布置見(jiàn)圖3-1。

4. 導(dǎo)流建筑物

4.1導(dǎo)流明渠

導(dǎo)流明渠布置在右岸灘地上，長(zhǎng)169.78m，梯形過(guò)水?dāng)嗝�，左邊坡為垂直坡，右邊坡�?：1，明渠底寬為20.0m，上游首部底板高程為22.50m，下游尾部底板高程為22.00 m。明渠樁號(hào)壩上0+020上游段右轉(zhuǎn)27°后與河道相接，明渠樁號(hào)壩上0+020至壩下0+040與壩軸線平行，明渠樁號(hào)壩下0+040下游段左轉(zhuǎn)14°后直線與河道順接。明渠上游首部左側(cè)設(shè)一長(zhǎng)15.7m的竹籠導(dǎo)墻，改善進(jìn)口水力條件。明渠底板采

用150^#竹筋砼，厚300mm，竹筋間距為200X200mm。明渠左側(cè)為一期縱向砼圍堰，右側(cè)為漿砌塊石護(hù)坡?lián)鯄Α?/p>

4.2一期圍堰

一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側(cè)25m處（壩0+095.3），長(zhǎng)169.78m，圍堰頂高程從27.0m漸變到26.5m，圍堰頂寬2.0m，最大堰高11m，縱向圍堰樁號(hào)壩上0+020以上段兩側(cè)邊坡1：0.3，其余段迎水面垂直，背水面1：0.6，采用150#混合料砼。一期縱向圍堰子堰采用土石圍堰，利用縱向圍堰外側(cè)原狀砂卵石，在右側(cè)增加防滲結(jié)構(gòu)，防滲結(jié)構(gòu)采用粘土心墻結(jié)合土工膜形式。一期縱向圍堰及子堰斷面見(jiàn)圖4-1。

一期上游圍堰采用土石圍堰，堰項(xiàng)高程為27.0m，堰頂寬6.0m，兩側(cè)邊坡為1：2.0，最大堰高約為9.0m，圍堰基礎(chǔ)采用粘土心墻結(jié)合土工膜防滲，上下游采用填筑石料護(hù)面。一期下游圍堰采用土石圍堰，堰項(xiàng)高程為26.0m，最大堰高約為8.0m，圍堰結(jié)構(gòu)形式同上游圍堰。一期上游圍堰斷面見(jiàn)圖4-2。

4.3二期圍堰

二期縱向圍堰利用攔河閘2#中墩并向上游延伸到壩上0+030.965，向下游延伸至壩下0+073.97。縱向圍堰上游段堰頂高程27.0 m，采用75#漿砌石堰身，寬600mm的150#砼心墻防滲結(jié)構(gòu)，堰頂寬2.0m，最大堰高8.0m，迎水面垂直，背水面1：0.6�？v向圍堰下游段堰頂高程26.0 m，采用150#砼心墻兩側(cè)夯填砂卵石結(jié)構(gòu)，堰頂寬700mm，最大堰高6.4m。砼心墻迎水面上部垂直，下部邊坡1：0.25，背水面成階梯狀，臺(tái)階寬700mm ，高2.0 m。二期縱向圍堰下游斷面見(jiàn)圖4-3。

二期上游圍堰采用土石圍堰，堰項(xiàng)高程為27.0m，堰頂寬5.5m，迎水面邊坡為1：2.5，背水面邊坡為1：1.5，最大堰高約為4.5m，圍堰基礎(chǔ)采用粘土斜墻結(jié)合鋪蓋防滲。二期下游圍堰采用土石圍堰，堰項(xiàng)高程為26.0m，最大堰高約為4.0m，圍堰結(jié)構(gòu)形式同上游圍堰。

4.4圍堰防滲形式

一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側(cè)25m處（壩0+095.3），提高建基面高程，覆蓋層較淺�？v向圍堰基礎(chǔ)開(kāi)挖和滲水量較小，在縱向圍堰左側(cè)填筑子堰, 防滲結(jié)構(gòu)采用粘土心墻結(jié)合土工膜形式。在縱向子堰的左側(cè)依次填筑袋裝砂、土工布、土工膜、土工布和粘土，防滲效果良好。

一期上下游圍堰基礎(chǔ)防滲形式在招標(biāo)階段選用旋噴砼防滲墻。這種防滲體防滲效果較有保證，基坑滲流小，但施工時(shí)間長(zhǎng)，且其施工期內(nèi)要求防滲墻兩側(cè)不能形成較大的水位差，導(dǎo)致基坑排水和開(kāi)挖時(shí)間滯后，影響施工工期。在施工圖階段經(jīng)多方面比較論證，一期上下游橫向圍堰采用粘土心墻結(jié)合土工膜復(fù)合防滲。這種防滲形式具有施工時(shí)段較短，不占用截流后的關(guān)鍵線路工期，為主體工程施工爭(zhēng)取較多的施工時(shí)間，但需要解決防滲體水中施工的技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)調(diào)查分析，上游的山仔水庫(kù)為季調(diào)節(jié)水庫(kù)，冬季庫(kù)水位較低，一般不泄流。塘坂壩址來(lái)水主要為山仔水庫(kù)的發(fā)電泄水。因此考慮山仔水庫(kù)短時(shí)間停機(jī)，降低塘坂壩址水位，為堰基防滲體溝槽開(kāi)挖施工創(chuàng)造條件。防滲體溝槽采用長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖，倒退法施工。長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)挖深可達(dá)6～7m，基本能將覆蓋層挖除。粘土填筑采取端進(jìn)法施工。由于防滲土料系在水中拋填，無(wú)法壓實(shí)，無(wú)法完全達(dá)到抗?jié)B要求，故擬在粘土之后鋪設(shè)一道土工膜，粘土和土工膜共同防滲,基本解決堰基滲流問(wèn)題。通過(guò)幾個(gè)月的觀察和量測(cè)，其滲流基本控制在30m³/h之內(nèi)，達(dá)到預(yù)期效果。

二期上下游圍堰在導(dǎo)流明渠上，基礎(chǔ)為砼底板，主要是堰體的防滲，由于堰高較小，采用粘土斜墻加鋪蓋的防滲形式。上游部分圍堰和縱向圍堰采用漿砌石加砼心墻結(jié)構(gòu)防滲。

5.截流

根據(jù)施工總進(jìn)度的安排，大壩一期截流安排在1999年10月初，二期圍堰截流安排在2000年10月中旬。截流時(shí)考慮山仔水庫(kù)短時(shí)間停機(jī)，截流設(shè)計(jì)流量很小，施工難度較小。采用單戧堤立堵截流。

6.結(jié)語(yǔ)

連江塘坂水庫(kù)電站施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況，選擇多種圍堰結(jié)構(gòu)和防滲形式，有效解決了在河卵石覆蓋層中的防滲問(wèn)題，節(jié)約投資約90萬(wàn)元。

施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)中圍堰結(jié)構(gòu)和防滲形式的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。選擇的是否恰當(dāng)直接影響施工工期和導(dǎo)流投資。在經(jīng)濟(jì)、可行的指導(dǎo)原則下，結(jié)合工程總體布置和施工條件，應(yīng)對(duì)圍堰的布置和防滲措施進(jìn)行了詳細(xì)的科學(xué)論證，選擇多種圍堰和防滲形式，將起到縮短施工工期、降低投資的良好效益。連江塘坂水庫(kù)電站施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)在這方面起到拋磚引玉的效果。 (連江塘坂水庫(kù)電站一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)獲福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2000年度優(yōu)秀成果三等獎(jiǎng)。）