李 鹏

(中国水电建设集团十五工程局有限公司， 陕西 西安 710065)

老挝南欧江六级水电站工程截流方案设计

李 鹏

(中国水电建设集团十五工程局有限公司， 陕西 西安 710065)

老挝南欧江六级水电站工程截流现场地形地质条件复杂，泄水条件差，经水力计算，其龙口最大落差达4.85m，流速为3.75m/s，因此，制定合理的截流方案设计会降低工程成本，加快施工进度，为主体工程的顺利施工提供有力保障。

截流； 龙口； 截流戗堤； 戗堤闭气

众所周知，工程截流是整个大坝工程能否施工的重要里程碑。经对水文地质资料研究以及现场查勘可知，老挝南欧江六级水电站主河床截流现场地形地质条件复杂，泄水条件差，截流流量达274m3/s，经水力计算，其龙口最大落差达4.85m，流速为3.75m/s，因此，制定切实可行的截流方案尤为重要。

1 工程概况

南欧江六级电站位于老挝丰沙里省境内，坝址右岸有丰沙里市至南艾河水电站公路通过，为宽约4m的土路。坝址距丰沙里市公路里程27km，距老挝万象市公路里程828km，距中国昆明市公路里程1040km。

南欧江六级水电站以发电为主，为径流式开发，工程等别为二等大(2)型工程，最大坝高约88m，总装机容量180MW，死水位490.00m，正常蓄水位510.00m，相应库容4.09×108m3，调节库容2.46×108m3，具有季调节性能。主要工程枢纽布置由复合土工膜堆石坝、溢洪道、放空兼导流洞及引水发电系统组成。

放空兼导流洞位于南欧江左岸，进口底板高程440.00m，隧洞全长539.985m，闸室前段底坡i=0.37%，闸室后段i=0.40%。出口底板高程438.00m，闸门井设置于导0+244.047～导0+267.547之间，上游侧设置事故检修门，下游侧设置放空洞弧门，闸门井顶部与左岸坝顶帷幕灌浆洞相连接。

2 水文、地质条件

2.1 水文条件

流域位于老挝北部高原，河流具有山区河流特性，河谷深切，河道及两岸坡度较陡。流域为热带雨林山区，流域的上游被森林覆盖，其余大部分区域分布落叶林和灌木林，植被良好，森林覆盖率高。经济不发达，人类活动较少。

根据水文资料计算的坝址不同频率下枯期时段最大流量成果见表1。

坝址天然水位流量关系曲线见图1。

2.2 上游围堰工程地质条件

上游围堰位于坝轴线上游约240m，堰顶高程455.50m，堰顶宽度12m。江水流向为S4°W，枯水期江面宽约25～50m，江水面高程438.80m，河谷两岸地形基本对称，自然坡度一般为30°～40°。左岸上游侧分布基岩滩地，右岸江边可见基岩出露。地层岩性主要为板岩，其中右岸分布变质粉—细砂岩夹层(Mss)。

2.3 下游围堰工程地质条件

下游围堰位于坝轴线下游约245m，堰顶高程447.00m，堰顶宽度12m。江水流向为S6°E，枯水期江面宽约30～46m，江水面高程438.30m，左岸为9号冲沟上游侧山梁，自然坡度为20°～30°,右岸自然坡度为35°～40°。江边可见基岩出露，地层岩性主要为板岩夹变质粉—细砂岩。两岸及河床第四系覆盖层厚度一般小于6m。

3 主要施工程序

施工导截流施工程序见图2。

4 导截流方式、标准及程序

该枢纽工程等级为二等大(2)型工程，拦河坝及泄洪建筑物为2级，引水发电建筑物、消能防冲建筑物等次要建筑物为3级，导流建筑物级别为4级。

4.1 初期导流时段

2014年1月21—31日，大江截流，放空兼导流洞分流，截流设计洪水标准：P=10%(1月平均)，Q=274m3/s。截流戗堤顶高程不得低于448.00m。

2013年11月—2014年5月，上游枯期围堰、下游全年围堰挡水，放空兼导流洞过流，洪水标准：P=10%(11月—次年5月)，Q=852m3/s。上游枯期围堰顶高程455.50m，下游围堰顶高程447.00m。

4.2 中期导流时段

2014年6—10月，度汛坝体临时挡水，放空兼导流洞与未完建溢洪道(进口高程481.00m)共同过流，洪水标准：P=1%(全年)，Q=4550m3/s，Q调=4286m3/s。度汛坝体高程490.00m。

2014年2月—2015年5月，恢复上游枯期围堰挡水，放空兼导流洞过流，洪水标准：P=10%(11月—次年5月)，Q=852m3/s。上游枯期围堰顶高程455.50m，下游围堰顶高程447.00m。

2015年6月—2015年10月，坝体挡水，放空兼导流洞与溢洪道(进口高程.489.00m)共同过流，洪水标准：P=1%(全年)，Q=4550m3/s，Q调=3836m3/s。坝体高程515.00m。

4.3 后期导流时段

放空兼导流洞事故检修闸门下闸后至水位超过489.50m前，由供水旁通洞向下游供水，流量16m3/s。

2015年11月—2016年4月，坝体挡水，溢洪道过流，放空洞闸室改造洪水标准：P=10%(11月—次年4月)，Q=715m3/s，保坝洪水标准：P=0.5%，Q=5150m3/s。大坝坝顶高程515.00m。

2016年5月以后，永久建筑物正常运行。

5 导截流建筑物布置

导流建筑物包括放空兼导流洞及上游枯期围堰、下游围堰。

a.放空兼导流洞位于南欧江左岸，进口底板高程440.00m，隧洞全长539.985m，闸室前段底坡i=0.37%，闸室后段i=0.40%。出口底板高程438.00m，闸门井设置于导0+244.047～导0+267.547之间，上游侧设置事故检修门，下游侧设置放空洞弧门，闸门井顶部与左岸坝顶帷幕灌浆洞相连接。

b.上游枯期围堰：采用土石围堰，堰顶宽度12m，堰顶长约129.48m，背水坡坡比为1∶2.0，迎水坡448.00m高程以下采用黏土抛填，坡比为1∶6.0，448.00m高程以上坡比为1∶2.5，堰顶高程455.50m，最大堰高19.97m。

c.下游围堰：采用土石围堰，堰顶宽度12m，堰顶长约98m，迎水面坡比为1∶2.5，背水坡坡比1∶1.8，堰顶高程447.00m，最大堰高11.2m，440.00m高程以下采用块石及钢筋笼防护。

d.截流戗堤设计：截流戗堤布置在上游围堰下游侧，上游边坡坡比为1∶1.5，下游边坡坡比为1∶2.0，顶宽15m，顶高程为448.00m。

上游枯期围堰及截流戗堤结构见图3。

6 截流时段及流量

6.1 截流时间选择

根据项目总体进度安排，确定截流时间为2014年1月下旬。

6.2 截流流量的确定

截流设计洪水标准采用P=10%(1月平均)，相应设计流量为274m3/s。截流堤顶高程不低于448.00m高程。

7 截流设计

7.1 截流方式

截流戗堤右岸上游相对平缓，稍加平整即可临时堆放截流材料，所以龙口位置设在河床左岸，截流采用从右岸向左岸进占的单戗立堵法。截流戗堤布置在围堰下游侧，顶宽15m，戗堤上下游边坡系数分别为1∶1.5、 1∶2.0，最大高度13m，戗堤顶高程为448.00m，戗堤总长约106.05m，预留龙口宽45m。

7.2 截流龙口水力特性计算

结合黄河苏只水电站、嘉陵江巨亭水电站等大江大河上截流的成功经验，采用图解法计算截流龙口水力特性，可以满足工程要求。

a.截流设计流量在截流中分为四部分。

Q=Qg+Qd+Qr+Qs

(1)

其中Q——截流设计流量,m3/s；

Qg——龙口流量,m3/s；

Qd——分流建筑物泄流量,m3/s；

Qr——上游河道调蓄流量,m3/s；

Qs——截流基坑渗流量,m3/s。

截流时将Qr和Qs作为安全裕度不予考虑，则Q=Qg+Qd。

b.不同龙口宽度水力学特性计算。龙口宽度根据不同流态采用不同公式分别计算。

计算基本假定：视龙口为梯形或三角形过水的宽顶堰；堰顶水面是平的，忽略坡状水面影响；淹没流时上游水深等于下游水深，不计回弹落差；非淹没流时上游水深为临界水深。

淹没流时龙口泄流量用式(2)计算：

(2)

式中m——流量系数，采用0.30～0.32，取m=0.31；

δn——淹没系数，龙口呈梯形断面时，hn/H≥0.7为淹没流，δn查巴浦洛夫斯基淹没系数表，龙口呈三角形断面时，hn/H≥0.8为淹没流，δn查别列津斯基淹没系数表；

Bcp——龙口平均宽度，Bcp=Shn+b；

b——龙口底部宽度，m；

hn——龙口下游水位,m；

H0——龙口上游水头,m,包括流速水头。

非淹没流时龙口泄流量用式(3)计算：

(3)

式中m——流量系数，采用0.30～0.32，取m=0.31；

Bcp——龙口断面平均宽度，Bcp=Shk+b;

hk——临界水深,m；

其他符号同式(2)。

根据龙口流量判别流态，相应选取式(2)、式(3)进行不同龙口水力特性计算。

c.龙口平均流速计算。龙口平均流速按式(4)计算。

(4)

式中hp———临界水深,m。

d.龙口抛投材料计算。龙口抛投材料块径按式(5)计算：

(5)

式中d———石块折算为球体的直径,m；

vmax——最大流速，计算时取龙口最大平均流速，m/s；

g——重力加速度，取9.81m/s2；

ρm——抛投体密度，块石取2.6t/m3；

ρ——水密度，取1t/m3；

k——稳定系数，该次计算取k=0.72。

e.水力特性计算成果。从计算结果看，按照式(5)计算的块体粒径和以往资料比较接近。截流龙口水力参数变化见图4，截流水力特性计算结果见表2。

7.3 施工平面布置

7.3.1 截流储备料场

截流工程施工所用备料场布置在右岸上游1号弃渣场，材料堆存时填料至450.00m高程以上，并按照不同材料分区堆放。截流备料场总体平整面积约为18500m2，其中，砂砾石料堆存场占地面积为12000m2，块石料堆存场占地面积为5000m2，钢筋笼堆存场占地面积为800m2，混凝土四面体堆存场占地面积为700m2。

7.3.2 围堰施工取料场

上游围堰黏土填料取自右岸T1土料场，平均运距约2.0km；块石料与土石渣料取自岸坡开挖料及坝基开挖料，从右岸2号弃渣场拉运，平均运距约0.5km。

下游围堰黏土填料取自右岸T1土料场，平均运距约0.5km；块石料与土石渣料取自岸坡开挖料及坝基开挖料、右岸2号弃渣场，平均运距约1.0km。

7.4 主河床截流工程施工准备

7.4.1 主河床截流戗堤的准备工作

在主河床截流前，完成截流施工组织设计中的组织准备、技术准备、岸坡清理、截流材料制备等工作，至2014年1月中旬具备截流条件。

7.4.2 截流材料的制备

a.混凝土四面体预制。预制场地在右岸上游截流备料场。混凝土采用6m3混凝土专用车从拌和站运至预制场，人工配合入仓，2.2kW插入式振捣器振捣。2013年10月1日—10月31日计划完成预制混凝土四面体的预制。

b.钢筋笼加工。块石从前期开挖料及河岸滩捡集堆存，采用3m3装载机装车、20t自卸汽车运至右岸上游截流备料场，钢筋笼在钢筋加工厂制作，人工装块石、封口。2013年9月1日—9月30日计划完成加工90个的钢筋笼(尺寸为1.0m×2.0m×1.0m)，钢筋笼合计180m3。

c.块石备料。块石从前期开挖料中捡集堆存，采用3m3装载机装车、20t自卸汽车运至右岸上游截流备料场。2013年8月1日—12月31日计划完成工程量12000m3。

d.石渣料。直接将前期开挖可利用料从2号弃渣场，采用2.0m3反铲/3.0m3装载机装车、20t自卸汽车运至施工工作面。

7.5 截流戗堤施工方案

戗堤预进占在2013年12月16日—31日进行，预进占施工首先从左岸开始，按照截流水力特性计算，根据水力特性的变化规律及河床断面形式，将预进占长度定为61.05m，龙口宽度预留为45m，龙口位置在河床右岸。依据水力计算的龙口流速，将龙口分为3区：龙口Ⅰ区15m、龙口Ⅱ区15m、龙口Ⅲ区15m。

7.5.1 预进占区

预进占区长度约61.05m，顶宽15m，顶部高程为448.00m。经水力计算，在此区段内最大平均流速为1.75m/s。采用石渣料和块石料抛投至水面以上，水上部分至448.00m高程按照坝体填筑工艺进行施工，薄层摊铺碾压，层厚80cm，18t自行式振动碾碾压密实，碾压遍数为6～8遍。

7.5.2 龙口Ⅰ区

Ⅰ区进占长度15m，顶宽15m，顶部高程为448.00m。经水力计算，在此区段内最大平均流速为1.97m/s。采用石渣料和块石料抛投至水面以上，水上部分至448.00m高程按照坝体填筑工艺进行施工，分层碾压，层厚80cm，碾压遍数为6～8遍，18t自行式振动碾碾压密实。

7.5.3 龙口Ⅱ区

Ⅱ区长度为15m，堤顶宽度为15m，堤顶高程448.00m。经水力计算，在此区段内最大平均流速为3.75m/s，采用石渣、块石、钢筋笼、混凝土预制块进行抛填。Ⅱ区进占采用上、下游角凸出形进占方式，此时先在上游侧抛投大料，将水流挑离戗堤，再用大料抛投下游侧，将落差分担在上下游两侧，然后再用石渣在中间抛投。经分析，认为此区段为截流的关键时期，最高施工强度达740m3/h。

7.5.4 龙口Ⅲ区

Ⅲ区为龙口合龙区，此区长度为10m，堤顶宽度为15m，堤顶高程585.00m。经水力计算，在此区段内最大平均流速为2.67m/s。该区是截流进入最后时期，抛投事先备好的石渣、块石和钢筋笼。采用端部上挑角抛投块石、钢筋笼，上下游全面抛投齐头并进，最大限度利用抛投前沿工作面，全断面填筑直至合龙。

7.5.5 戗堤闭气施工

在完成截流戗堤后进行黏土闭气施工，黏土闭气料直接由右岸上游T1土料场开采，黏土闭气料采用3m3装载机装车、20t自卸汽车运至堤顶，采用后退法卸料人工配合1.2m3反铲抛填。

8 截流现场

截流现场见图5。

9 结 语

南欧江六级工程主河床于2014年1月26日如期实现大江截流，为后续基坑土石方开挖、趾板混凝土浇筑、基础灌浆坝体填筑等重要工序奠定了基础。老挝南欧江六级电站首台机组已于2015年12月21日并网发电，2号机组于2016年2月25日顺利并网发电。该电站是老挝北部电网骨干电源，建成后有力缓解了当地缺电现状，为当地基础设施改善、产业发展等提供稳定可靠的电力支撑。

Design of closure plans in Laos Nan’ou River Grade 6 Hydropower Station Project

LI Peng

(SinohydroCorporationEngineeringBureau15Co.,Ltd.,Xi’an710065,China)

Closure site of Laos Nan’ou River Grade 6 Hydropower Station Project is characterized by complicated topography and geological conditions and poor drainage condition. The maximum drop of the closure gap is 4.85m according to hydraulic calculation, and the flow velocity is 3.75m/s. Therefore, reasonable cloture plan design should be compiled, project cost should be lowered, and the construction progress should be improved, thereby providing beneficial guarantee for the smooth construction of main works.

closure; closure gap; closure berm; berm suffocation

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.04.006

TV551.2

B

1005-4774(2017)04- 0019- 06