马里古伊那水电站施工导流技术

2020-08-06岳皓翔

建材发展导向 2020年15期

岳皓翔

（中国水电建设集团十五工程局有限公司国际工程公司，陕西西安 710000）

1 工程概况

马里古伊那水电站工程主要包括：挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电系统、厂房、开关站等。挡水建筑物为混凝土重力坝，坝长1360m，正常蓄水位75m，库容1.36亿m3。泄水建筑物包括溢洪坝和泄洪冲沙孔。溢流堰堰顶高程75m，总宽度560m；泄洪冲沙孔位于溢流堰左侧，共4孔，单孔宽7.5m，闸底板高程为62.0m。引水发电系统位于左岸，主要包括取水口、引水渠、发电厂房、尾水渠等。引水取水口共16孔，单孔宽7.5m，取水口底板高程69.0m。进水口之后接引水渠，渠长453.6m。电站厂房为地面厂房，布置3台型轴流式水轮发电机组，总装机容量140MW。

2 施工导流规划

2.1 大坝导流方案

坝址区地势开阔，两岸平缓，水流较为平直。坝址区有一小岛可以利用，适宜采用分期导流方式。一期导流，利用小岛作为纵向围堰，截断主河床，水流从小岛右侧河床泄流。采用全年导流方式，土石围堰，在一期上下游围堰及纵向围堰的挡护下，进行左岸坝段及引水系统渠首段的开挖、灌浆、混凝土浇筑及闸门安装等施工。二期采用枯期导流，采用土石围堰围护右侧河道，左岸泄洪孔过流，进行右岸剩余坝段的开挖、灌浆及混凝土浇筑等施工。

2.2 导流设计流量

根据招标文件，一期导流标准采用50年一遇全年洪水标准，导流设计流量Q2%=5100m3/s。二期枯期导流标准采用10年一遇洪水标准（12月～第二年6月），导流设计流量Q10%=670m3/s。

2.3 导流建筑物

1）一期围堰，一期围堰全长1130.36m，其中上游围堰长约506.45m，下游围堰长约482.67m，纵向围堰长约141.24m，顶宽5.0m。一期全年土石围堰：上游水位71.0m，上游围堰堰顶高程72.0m，高度约13m，堰顶宽度为5.0m；下游围堰堰前水位69.2m，堰顶高程70.2m，高度约11.2m，顶宽为10.0m；纵向围堰顶高程从72.0m过渡至70.2m，围堰顶宽为5.0m。围堰迎水面坡度1∶1.75，背水面坡度均为1∶1.5。围堰迎水侧采用块石防护；采用粘土心墙防渗，围堰断面见图3.1-1。

2）二期导流建筑物，二期枯期导流建筑物主要包括：左岸坝身泄洪冲沙孔，二期枯期土石围堰。①左岸坝身泄洪冲沙孔，左岸坝身泄洪冲沙孔共4孔，单孔宽7.50m，为开敞式结构，有底坎宽顶堰型式，泄洪冲沙孔底板高程h3=62.0m，泄洪冲沙孔前端明渠底板开挖至高程61.0m，进口两侧设椭圆曲线，底坡i=0。②二期枯期围堰，二期枯期土石围堰上游水位68.1m，围堰堰顶高程69.1m，高度约4.1m，顶宽为5.0m。下游围堰堰前水位65.1m，堰顶高程66.1m，高度约2.1m，顶宽为10.0m。迎水面坡度1∶1.75，背水面坡度均为1∶1.5。围堰迎水侧采用块石防护；堰体采用粘土心墙防渗。

3 截流

3.1 截流时间

根据施工总进度计划初步选定一期截流时间为12月上旬。

3.2 截流流量

截流标准P=10%，相应12月平均流量498m3/s。

3.3 截流方式

截流采用从左岸直接进占，双戗立堵截流方案。在大坝轴线上有一个小岛，汛期来临之前，对右岸河床进行清理，同时在岛上利用地形修筑一期纵向围堰，做好上、下游围堰截流龙口的裹头处理。一期截流主要是主河床截流，主河床大约200m，在截流之前进行预进占，经计算预留龙口宽度50m，戗堤顶高程66.5m，戗堤上下游及龙口坡比按照自然坡比1∶1。戗堤采用石渣填筑，戗堤位置设计在围堰邻水侧，如图3-1。填筑完毕成为围堰的一部分。一期截流戗堤完成之后，上、下游围堰和纵向围堰戗堤全部合拢，然后采用粘土在邻水侧抛投粘土料进行斜墙防渗，围堰闭气之后，即形成封闭基坑，可开始基坑抽水工作，然后在戗堤内侧进行围堰基础的清理和围堰的填筑。

图3 -1 围堰填筑断面图

3.4 截流龙口水力计算

龙口处河床高程60m，根据坝址处水位流量关系查得截流设计流量时主河床水位64.8m。右侧河床平均高程65m。截流水力计算按照单戗立堵方式进行计算，规划和备料，实际施工采用上下游同时进占，以加快围堰施工进度。按照束窄河床水力计算，预留龙口宽度50m，此时堰前水位65.17m，右侧河床已开始分流。考虑到右侧河床实际情况，此时计算按照未分流考虑，Q=498m3/s。龙口截流开始，右岸河床开始分流。分流之后龙口截流水力特性计算采用图解法计算。龙口流量的计算采用宽顶堰流公式，淹没流时采用m=0.30，自由出流m=0.385。淹没流时断面水深h=下游水深hs，自由出流时断面水深h=临界水深hc。断面流速v=Q/Bh，B为断面平均宽度。抛投材料块径按下式计算：

式中：d-块石的化引直径m；γs-石块比重取2.7；γ-水比重，取1；

v-流速m/s；K-稳定系数，取1.0。

龙口水力特性计算成果见表3-1。

3.5 截流施工

1）主河床截流戗堤料的准备，预进占石渣料，直接利用厂房开挖石渣料回填，备料18700m3。块石料，粒径50～80cm的抛投石料400m3，堆存在上游戕堤附近。粒径80～100cm块石料700m3，单块重1～2t，堆存在上游戗堤附近。闭气土料11400m3，运距约3km。

2）截流戗堤施工方案，本戕堤为围堰堰体的一部分，戕堤轴线偏移围堰轴线上游约15m。截流戕堤顶高程66.5m，顶宽10m（可满足车辆和其他机械运行），上下游坡比为1：1.5，最大填筑高度6.5m。戕堤完成之后在上游面倾倒粘土，水下自然堆积形成防渗斜墙进行围堰闭气。

截流戕堤计划上、下游围堰平行进占，以上游围堰填筑为主从左岸向右岸单侧推进的立堵方法。控制下游围堰填筑进度，适当雍水可以减小上游截流的难度。

块石料及石渣料采用液压反铲/装载机（辅助）装车，自卸汽车运输，推土机在坝面赶料抛投。

①戗堤预进占，上游戗堤预进占区长度约176m，顶宽10m，顶部高程为66.5m。下游预进占长度275m，顶宽10m，顶部高程64.7m。预进占之前首先要对水上部分围堰基础进行开挖和清理，然后采用普通开挖石渣料抛投至戗堤设计高程。

②上游龙口Ⅰ区，Ⅰ区水面宽度从50m～25m，单侧进占长度为25m。该区段采用大块石料或石渣进行抛投至戗堤设计高程。本区的前半区仍然采用高强度石渣回填，后半区随着流速的加大，抛投块石，块石集中抛投，采用上游端集中抛投块石，下游端集中回填石渣，龙口的合拢整体推进。

③龙口Ⅱ区，Ⅱ区水面宽度从25m～10m，在截流过程中出现最高流速，为截流的关键区段。抛投d≧0.85m大块石，在龙口进占端面上采用上、下游角凸出形进占方式，此时先在上游侧抛投大块石，将水流挑离戗堤，再用大块石抛投下游侧，将落差分担在上下游两侧，然后再用石渣在中间抛投。

④龙口Ⅲ区，Ⅲ区为龙口三角形断面，随着填筑的进行龙口流量不断减小，流速下降，因此该区段采用大块石料和石渣料结合全断面填筑直至合龙。

下游戗堤和上游同时推进，保持进度相同，上游围堰合拢之后，下游龙口可迅速合拢，形成一期围堰基坑。

⑤合拢闭气，戕堤龙口合拢之后闭气。围堰填筑过程中上游边坡均为自然边坡，且迎水面大块石料居多，因此需要在迎水面抛投一些石渣过渡料来加大迎水边坡，增加稳定，同时也对粘土起到反滤作用。在上游面抛投粘土，形成粘土斜墙防渗墙。

围堰闭气之后，进行基坑排水。

3.6 围堰施工

1）围堰堰体填筑施工，截流戕堤闭气完成之后，进行围堰堰体施工。围堰堰体施工分两期进行，第一期围堰闭气之后开始，全断面回填至66.5m高程，这一时段的施工比较紧张，以尽快形成一期基坑；围堰第二期施工主要是继续加高直至设计高程。

①石渣料填筑，填筑料采用挖掘机装料，自卸车运输，推土机平料。回填施工按照填坝工艺分层填筑，铺层厚度不大于80cm，20t振动碾碾压不少于8遍，并按规范要求取样检测，以满足设计要求为准。

②粘土填筑，粘土回填时如果由于上游戕体渗漏，须在水中回填时，采用水中倒土的办法施工。采用自卸车直接倾倒，推土机配合直接抛填；

水上部分按铺料、碾压、取样检查、洒水等工序进行。防渗土料填筑前，在清理干净的基面上涂刷一层厚3mm-5mm的浓黏土浆。土料从下游粘土料场拉运，自卸汽车运输至作业面，推土机平料。铺土厚度不大于30cm。填筑结合面采用平地机整平，松土器刨毛。人工控制铺料厚度。碾压采用20t振动碾碾压不小于8遍，行车方向平行围堰轴线，采用进退错矩法，相邻碾迹搭接宽度不小于碾宽的十分之一，不漏压和欠压。

③土工布铺设，结合围堰填筑方案，先填筑围堰堆石体，在上下游堆石体之间回填粘土。第一层土工布铺设须和心墙底部密切接触，土工布沿着堆石体的斜坡铺设，然后回填粘土心墙，和堆石体高度相同之后，把土工布折回来放到中间部位，回填下一层堆石，完后再将土工布折回堆石体回填粘土。如图3-2所示

图3 -2 围堰填筑土工布铺设示意

土工布的连接采用扎丝现场连接，搭接长度不少于10cm。土工布和堆石体之间铺设碎石过渡料，以保护土工布。

④围堰防冲保护，一期围堰束窄河床之后，对上游围堰和纵向围堰连接的转弯之处、纵向围堰的迎水面，采用抛投大块石护坡防冲。

2）围堰拆除，根据施工导流总体规划，一期围堰在基坑内溢流坝和泄洪闸施工完成，泄洪闸检修闸门安装完成后拆除。在拆除一期围堰之前，还需要为二期围堰施工做好准备，泄洪闸下游布置的贝雷桥安装完成。拆除时应先拆除下游围堰，打开泄洪闸下游出口，泄洪闸右侧堰体不全部拆除，可以作为二期施工的道路加以利用。然后拆除上游围堰，上游围堰的拆除主要是打开泄洪闸的进水口，使河床水流直接导入泄洪闸。

拆除采用反铲挖装，自卸车运至弃渣场。