水庫電站導(dǎo)流設(shè)計(jì)

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簡介： 連江縣塘坂水庫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?；A(chǔ)砂卵石覆蓋厚達(dá)7～10m，為福建省所罕見。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 連江縣塘坂水庫電站

1. 工程概況

連江縣塘坂水庫電站工程位于鰲江干流中游，在山仔水庫下游約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，對外交通方便。連江縣塘坂水庫電站是以發(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，水庫正常蓄水位36.8 m，其相應(yīng)庫容766萬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日正式開工，2001年4月底首臺機(jī)組發(fā)電，2001年7月底工程竣工，整個工程施工總工期為2年9個月。主要水工建筑物由攔河壩、廠房和開關(guān)站等組成。攔河壩頂高程39.8m，壩頂長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。

時段

P(%)

10～12

11～1

10～3

10～4

11～4

全年

5

245

151

265

280

238

4900

10

197

133

242

244

213

3990

20

153

115

224

204

187

3360

33.3

123

103

155

179

167

2240

50

103

94

132

156

149

2180

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。控制工期的關(guān)鍵項(xiàng)目為廠房工程，同時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；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。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，調(diào)節(jié)性能好，為減少施工難度，降低導(dǎo)流工程造價，施工導(dǎo)流時段采用枯水期10～4月。工程屬Ⅳ等工程，主要永久建筑物為4級，相應(yīng)的臨時建筑物為5級。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，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，圍堰過水對工期及經(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)相對較為簡單，工程規(guī)模小，在一個枯水期可完成，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169.78m，梯形過水?dāng)嗝妫筮吰聻榇怪逼?，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。明渠樁號壩上0+020上游段右轉(zhuǎn)27°后與河道相接，明渠樁號壩上0+020至壩下0+040與壩軸線平行，明渠樁號壩下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?？v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，臺階寬700mm ，高2.0 m。二期縱向圍堰下游斷面見圖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，但施工時間長，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)致基坑排水和開挖時間滯后，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，為主體工程施工爭取較多的施工時間，但需要解決防滲體水中施工的技術(shù)問題。通過調(diào)查分析，上游的山仔水庫為季調(diào)節(jié)水庫，冬季庫水位較低，一般不泄流。塘坂壩址來水主要為山仔水庫的發(fā)電泄水。因此考慮山仔水庫短時間停機(jī)，降低塘坂壩址水位，為堰基防滲體溝槽開挖施工創(chuàng)造條件。防滲體溝槽采用長臂反鏟挖掘機(jī)開挖，倒退法施工。長臂反鏟挖掘機(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，無法壓實(shí)，無法完全達(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題。通過幾個月的觀察和量測，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。截流時考慮山仔水庫短時間停機(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

連江塘坂水庫電站施工導(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題，節(jié)約投資約90萬元。

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。 (連江塘坂水庫電站一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)獲福建省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院2000年度優(yōu)秀成果三等獎。）