吉沙水电站首部枢纽施工导流设计

卢军民，马治国，吴朝月，薛宝臣

（中国水电顾问集团北京勘测设计研究院，北京 100024）

1 工程概况

吉沙水电站位于云南省迪庆州香格里拉县 （中甸县）小中甸镇下游，金沙江支流硕多岗河上，为引水式电站，共安装2台60 MW立轴冲击式水轮发电机组，总装机容量120 MW。主要建筑物由混凝土闸坝、水道系统和地面厂房等组成。

硕多岗河径流汛期主要由降雨补给，枯水期由冰雪、融水及深层地下水补给。该河流域呈狭长形，森林植被良好，水系呈羽状分布，暴雨强度不大，属于少暴雨雨区，汛期洪水过程一般为单峰形，历时5～7 d。年最大洪峰流量多发生在7、8月份。

坝址河谷为侵蚀深切型沟谷，两岸山体雄厚，呈北西向，西侧坝址下游有一支沟——上吉沙沟，长约3 km；东侧无河谷，岸线平直。河谷右岸主要为陡壁，坡度一般大于50°；左岸较缓，坡度约35°。河床高程为3114～3110 m，宽约20 m。坝址处地层倾向北东，走向与河谷一致，属于纵谷。坝址区出露地层以石炭系中下统灰色结晶灰岩夹 （粉）砂质板岩和第四系松散堆积物为主。河床覆盖层为冲积的砂砾石，不含泥，结构较松散，厚3～7 m，渗透系数为30～100 m/d，为强透水地层。

2 施工标准及导流方式

吉沙水电站工程为三等工程，主要永久建筑物等级为3级。根据DL/T 5397—2007《水电工程施工组织设计规范》的规定，确定首部枢纽工程 （拦河坝和引水隧洞进水口）的施工导流建筑物等级为5级。

首部枢纽施工导流是该工程施工导流的重点。坝址区河道狭窄，两岸山势陡峻，原始森林茂密，施工导流只能采用一次拦断河流、导流隧洞泄流的方式。由于坝体规模不大，可研阶段比较了全年基坑导流方案和枯水期基坑导流方案。枯水期基坑导流方案重点比较了11月1日～次年5月31日、11月1日～次年6月30日2个枯水时段。经综合比较，11月1日～次年6月30日枯水时段导流不仅能满足施工进度要求，且相应的导流工程量也适中。因此，首部枢纽工程施工导流采用枯水期基坑导流方案，枯水时段为11月1日～次年6月30日。即一次拦断河流，枯水期采用围堰挡水，左岸导流隧洞泄流，导流设计标准为枯水期 （11月1日～次年6月30日）10年一遇洪水，相应的洪峰流量为71.3 m3/s；汛期采用已建坝体挡水度汛，导流隧洞和冲沙底孔联合泄流，汛期坝体挡水度汛标准为全年10年一遇洪水，相应的洪峰流量为197 m3/s。

3 导流程序

可研阶段确定吉沙水电站工程施工总工期为39个月，首台机组发电工期为36个月，即2004年1月进入准备期，2004年7月进入主体工程施工期，2005年11月上旬河床截流，2006年12月底首台机组发电，2007年3月工程竣工。相应首部枢纽的施工导流程序为:2005年10月底前导流隧洞具备通水条件，2005年11月上旬河床截流，此后利用导流隧洞泄流，进行拦河坝工程施工，2006年汛前拦河坝浇至3125 m高程以上，同时完成引水隧洞进水口工程 （包括引水隧洞进口段）；2006年7月进入汛期后，利用导流隧洞和冲沙底孔联合泄流，完成拦河坝剩余工程，2006年11月下旬导流隧洞下闸封堵，水库开始蓄水。

招标阶段业主要求2006年6月底首台机组投产发电，并且由于导流隧洞工程进展较慢，河床截流调整到2005年1月上旬进行，2005年汛前拦河坝浇至3125 m高程以上，9月底浇至坝顶高程3137 m，2006年4月底前完成导流隧洞封堵，6月初冲沙底孔下闸，水库开始蓄水。

实际施工情况为:导流隧洞于2004年10月27日开工，2005年1月15日贯通，2005年1月31日河床截流。此后利用导流隧洞泄流，进行拦河坝和引水隧洞进水口施工。由于种种原因，2005年汛前坝体和引水隧洞进水口未浇筑至3125 m高程。因此，汛期基坑过水，汛后恢复围堰，导流洞泄流，继续坝体及进水口施工。到2006年汛期坝体浇筑还未完成，并且下游右岸岸坡开挖支护处理尚未完成，因此在溢流表孔坝段预留缺口，利用缺口作为下游右岸岸坡开挖支护处理施工通道。2006年7月进入汛期后，溢流表孔坝段预留缺口与导流隧洞联合泄流，其余坝段进行施工；2006年11月汛期结束后，恢复上下游围堰，利用导流隧洞泄流，进行剩余拦河坝工程施工。2007年6月底完成导流隧洞封堵，2007年9月1日拦河坝坝体最后一仓混凝土收仓。

4 导流建筑物设计与施工

4.1 导流隧洞

坝址区河道顺直，左岸为主要施工场地，交通方便，但由于左岸布置有引水隧洞进水口，为避免施工干扰，将导流隧洞布置在右岸。导流隧洞断面形式为城门洞形，尺寸为4.0 m×4.5 m （宽×高），过流面积16.97 m2。洞身全长267.32 m，进水口底板高程3111.00 m，出水口底板高程3110.00 m，进水口10m段为平坡，其后为顺坡，顺坡坡度i=0.389%。导流隧洞洞身分为衬砌段和非衬砌段，衬砌段先喷锚支护，再衬混凝土，喷混凝土厚10～15 cm，衬砌混凝土厚40～60 cm；非衬砌段为降低洞壁糙率（隧洞计算糙率为0.03），喷10 cm厚混凝土，并设系统锚杆。导流隧洞钢筋混凝土衬砌段顶部进行回填灌浆，孔、排距均为3 m，灌浆压力0.15 MPa。导流隧洞在围岩较差洞段进行固结灌浆，排距3 m，灌浆深度3 m，每排6孔，灌浆压力0.3 MPa。导流隧洞洞身边墙和顶拱根据实际开挖过程中地下水的出露情况，设随机排水孔，间排距3 m×3 m，梅花形布置，排水孔孔径50 mm，深入岩石3 m；排水孔孔口插入φ50 mmPVC管引水，PVC管入岩0.3 m。

为了后期导流隧洞封堵需要，在进水口设置进水塔，考虑下闸及启闭机拆除的要求，塔顶启闭机平台高程可研阶段确定为3134.0 m，塔身高23 m。在招标阶段业主要求降低塔顶高程，经分析，由于发电目标调整为2006年6月，而坝体可在2005年完成，导流隧洞封堵可在2006年4月底前完成，导流隧洞封堵期挡水标准可采用枯水时段洪水标准，因此进水塔塔顶启闭机平台高程调整为3125.0 m，塔身高14 m，塔宽7.6 m，塔长7.85 m，相应要求导流隧洞封堵于2006年4月底前完成，并具备挡水条件。

实际施工时，导流隧洞于2004年10月27日开工，2005年1月15日贯通。导流隧洞接近贯通时，进水塔尚未施工，由于当时业主要求2005年1月31日河床截流，要求设计研究取消进水塔的可能性。为保证按要求截流，经仔细分析研究认为，取消进水塔是可行的，但由于进水口处河床较窄，导流隧洞封堵期洞口临时围堰布置条件较差，需要在导流隧洞过流前提前形成临时围堰布置条件。在施工过程中，根据现场开挖揭露的实际地质条件，设计对导流洞进出口及洞身的开挖支护方案进行了适当的调整，部分衬砌洞段采用钢支撑喷钢纤维混凝土。导流隧洞于2005年1月底通水，至2007年6月永久堵头封堵，导流隧洞运行良好。

4.2 上、下游围堰

拦河坝上、下游围堰采用黏土斜墙土石围堰，堰前设置黏土铺盖防渗，黏土斜墙及铺盖上铺防护石渣。上游围堰堰顶高程3119.0 m，最大堰高10 m，堰顶宽6.0 m，挡水面边坡1∶2.0，背水面边坡1∶1.5，堰顶轴线长约28 m，黏土铺盖长25 m；下游围堰堰顶高程3114.0 m，最大堰高5.0 m，堰顶宽 5.0 m，挡水面边坡 1∶2.0，背水面边坡 1∶1.5，堰顶轴线长约21 m，黏土铺盖长12 m。上下游围堰由承包商自行设计和施工，2005年1月～2月完成施工。

5 导流隧洞永久堵头设计与施工

导流隧洞永久堵头位于坝体防渗帷幕线上，坝体防渗帷幕延长后从其穿过。其建筑物等级为3级，设计标准与拦河坝相同。断面形式为楔型，总长12 m，楔型段长6 m。在堵头混凝土强度达到设计强度的70%后进行回填灌浆；在混凝土温度冷却至库水位温度后一次完成固结灌浆和接触灌浆。堵头混凝土内预埋冷却水管和灌浆管道。设计时假定堵头周边的剪应力是均匀分布的，按柱状封堵体抗滑稳定模式计算。施工时需在导流隧洞进、出口部位设置临时围堰挡水，进、出口部位河道较窄，围堰布置难度较大，为减少围堰布置难度，保证施工安全，堵头施工避开汛期，要求在2007年4月底完成混凝土浇筑，6月底前完成固结灌浆和接触灌浆，并具备挡水条件。

导流隧洞永久堵头实际施工于2007年6月19日开始，6月20日～24日完成导流洞上下游围堰的闭气和洞内抽排水工作，6月25日开始混凝土浇筑，6月29日完成。在施工中应业主要求取消了冷却水管的埋设，且由于汛前无法进行接触灌浆，为保证汛期堵头运行安全，长度由原来的12 m调整为15 m，要求接触灌浆于汛后完成。

6 结语

吉沙水电站首部枢纽施工导流采用一次拦断河流，枯水期围堰挡水、导流隧洞泄流，汛期已建坝体挡水度汛、导流隧洞和冲沙底孔联合泄流的导流方式。经实践检验，导流隧洞运行安全，洞身结构经受住了考验。