务川沙坝水电站拦河大坝施工导流设计

□刘 凌(贵州省水利水电勘测设计研究院)

1.工程概述

务川沙坝水电站位于乌江水系一级支流洪渡河上，距务川县城约9.0km，工程区域紧靠遵义至务川公路。行政区划隶属贵州省遵义地区务川县都濡镇，工程区内有支线通过，可以用作施工道路。由于主体工程施工后，务川至德江的公路将被截断,因此，在主体工程开工前，需对工程区内的原交通路段进行改建，新建改线公路长4.95km。

本工程主要建筑物由拦河坝、导流洞、发电引水洞、压力钢管及发电厂房等5部分组成，总装机30MW，装机台数两台，单机容量15MW。其中拦河坝为碾压混凝土拱坝，最大坝高82m。

2.导流条件

2.1 水文、气象条件

由于水库所在河流为山区河流，洪枯流量变化大，全年与枯水期同频率洪水相差较大。坝址以上集水面积1396km2，主河道长101.72km，河道平均坡降3.52‰，河流呈羽毛状发育，坝址位置多年平均流量32.2m3/s，多年平均年径流量10.15亿m3，本工程施工水文资料见表1。

洪渡河流域气候属亚热带季风气候类型。主要受两高切变和冷风低槽型天气系统影响，其气候特点冬暖夏凉，四季分明，雨量充沛。最大降雨量1601.4mm，最小降雨量866.4mm，降雨集中在4～9月，5～8月降雨量691.0mm，占年总量55.8%。历年实测最大日降雨量189.1mm。

据务川县气象局历年资料统计：年均气温15.5℃，极端高温39.5℃，极端低温-6.8℃，年平均日照时数1014.6h，无霜期287d。

2.2 导流洞工程地形地质条件

坝址位于200～300m长的峡谷段，水面宽20～30m。两岸地形陡峭，河谷断面呈“U”字型峡谷，两岸山体雄厚，基岩裸露，坝址区出露地层岩性为二叠系下统茅口组(P1m)的灰色、深灰色中厚至厚层灰岩。坝址岩体较坚硬，抗风化能力较强，据钻孔、平洞及物探揭露，河床覆盖层厚1～3m，主要为砂卵石层夹少量崩塌块石。

表1 务川沙坝水电站分期洪水流量表 单位：m3/s

导流隧洞拟布置于大坝右岸，隧洞为城门洞型断面，6m×7.5 m。隧洞进出口地形均较陡，为斜～逆向坡，自然边坡及开挖边坡均属稳定，挂洞条件较好。导流洞以Ⅲ类围岩为主，Ⅳ类围岩主要分布于进出口段（约占5%）。

3.施工导流方案及导流程序

3.1 导流标准及导流时段选择

本电站为Ⅲ等工程，主要建筑物拦河坝为3级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SD338～89）的规定，相应的临时建筑物为5级，相应的导流标准为P=20%。

根据对《务川沙坝水电站分期洪水流量表》进行比较分析，可以看出选择11月～次年4月的导流时段较为合理，其在P＝20%的导流流量为302m3/s。

3.2 度汛标准及坝体临时度汛

本工程度汛标准采用P=5%的全年洪水，相应流量为3360m3/s。考虑到碾压混凝土重力拱坝的施工特点，为了能够连续施工，本工程大坝施工度汛采用坝身过水联合导流洞泄洪度汛。

4.导流建筑物设计

4.1 导流方式

根据坝址地形、地质和水文条件以及枢纽建筑物的布置特点，本工程坝址河谷宽20～30m，不适宜采用分期围堰导流方案，坝址两岸成洞条件较好，可采用隧洞导流方式。因此，本工程坝址导流方式均采用一次拦断隧洞导流方式。

4.2 导流洞设计

由于坝址位置河道平直，河谷两岸对称，左、右岸洞长度相差不大，如果导流隧洞布置在左岸，为解决开挖运输出渣，需在隧洞进出口修建两座或一座施工桥与原公路连接。而导流隧洞布置在右岸，交通运输可直接和原公路结合。因此，将导流洞布置在右岸。

导流建筑物设计的型式为6m×7.5m的城门洞型，拱顶中心角120°，经过计算分析，对Ⅲ类围岩洞身段采用随机锚杆喷混凝土进行支护，混凝土标号C20，厚度10cm。对Ⅳ类围堰采用钢筋混凝土衬砌支护，混凝土标号C20，厚度30cm。进口底板高程550.561m，出口底板高程548.00m。

4.3 围堰设计

由于本工程粘土料场储量丰富，对土石围堰施工用料有保证，故本工程围堰设计为土石围堰。

上游围堰设计时，做了过水围堰和不过水围堰的比较，不过水围堰比较经济，但要求大坝坝体施工必须在汛前达到上游围堰堰顶高程以上，第二个枯水期来临时，由坝体挡水。而过水围堰主要适合汛前坝体上升达不到围堰堰顶高程，围堰在下一个枯水期来临时还要工作这种情况，根据进度计划，大坝坝体施工完全能在汛期来临前上升到上游围堰堰顶高程以上，故而放弃过水围堰方案。下游围堰设计考虑到与大坝下游二道坝相结合，在汛前将二道坝施工至下游围堰堰顶高程，在第二个枯水期来临时由二道坝承担下游围堰的围护工作。因此，下游围堰设计也为不过水围堰。

上、下游均为土石围堰，其中上游围堰挡水面和背水面坡度均1：2.0，下游围堰挡水面坡度为1：2.0，背水面坡度1：1.5，上游围堰堰顶高程562.647m，顶宽6.0m，下游围堰堰顶高程552.30m，顶宽3.5m。

4.4 导流程序

根据本工程的特点，拦河坝施工导流分为前期、中期和后期3个阶段。

前期导流：第1年6月～10月中旬，河道过流，进行导流洞施工；第1年10月下旬～第2年4月上旬，河床截留，通过导流洞过流，拦河坝进行河床基础开挖和坝基混凝土浇筑。

中期导流：第2年汛期（4月上旬～10月中旬），根据施工总进度安排，大坝浇筑到570m高程，坝身过水，导流洞联合泄流度汛。

后期导流：第2年10月中旬～第3年4月上旬，通过导流洞过流，拦河坝进行570m高程以上部分混凝土填筑、坝体灌浆和金属结构部分施工，直至拦河坝竣工。

5.结语

对修建在高山峡谷地带径流量大的高水头水电站，施工导流是工程能否实施的关键，同时也关系到项目技术经济指标。在进行施工导流设计时，应紧密结合工程的总体设计考虑，尽可能临时和永久工程结合，节约工程投资，从而使工程顺利进行。