金鸡滩水利枢纽工程技术方案比选研究

何善国

（广西南宁水利电力设计院 广西南宁 530001）

金鸡滩水利枢纽工程技术方案比选研究

何善国

（广西南宁水利电力设计院 广西南宁 530001）

本文侧重从河道地形条件的角度，分析了金鸡滩水利枢纽各比选坝址方案的地形等环境特点和选定坝址河段的不利地形条件给工程设计带来的难点难题。研究了坝线选择、枢纽布置、水工建筑物选型和一期施工导流布置等技术方案，因应反“S”形坝址河道形态、天然河道空间尺度不足、高边坡等复杂地形环境及其某些因素限制的设计策略，优选了适应坝址地形地势等环境条件的适宜方案，实施后获得了预期效果并经过了运行实践检验。

地形条件 坝址选择 枢纽布置 水工建筑物选型 技术方案比选 因应策略 金鸡滩水利枢纽

1 前言

水利或水电枢纽工程，在地形环境较复杂的丘陵山区通航河流河谷段寻选坝址，坝址河道空间形态和不利地形条件等环境因素及其限制，可能给枢纽工程及水工建筑物布置等设计增加难度或造成难题。虽然当今工程施工装备很先进、技术力量很强大，地形似乎不再是工程施工的制约因素，可以扩宽河槽、裁直航道、掘挖明渠等，可以实现工程设计意图，但不合理的扩宽等大开挖可能危及近岸边已有国家重要设施安全而受到限制，还可能造成土石方挖填失衡，产出过多的弃土弃渣及其处置将对环境造成诸多负面影响，将受到生态环境的制约，增加土石方工程投资过多，技术经济指标也不合理。面对坝址河道复杂不利地形因素限制，工程设计如何因应和研究选择适应地形环境的适宜方案，值得思索。

2 工程概况

金鸡滩水利枢纽工程系低水头河床径流式水利工程，位于广西南宁市隆安县境内，是珠江流域西江水系郁江干流综合利用规划第6个梯级，坝址以上集雨面积32506km2，多年平均流量472m3/s。工程建设任务是以发电、航运为主，兼有灌溉等综合利用效益，水库正常水位88.60m，总库容2.309亿m3，电站总装机容量72MW，多年平均发电量3.343亿kW•h，过坝通航建筑物为1000t级船闸，拦河坝最大坝高42.7m，挡水建筑物按100年一遇洪水设计，相应下泄流量9720m3/s，500年一遇洪水校核，相应下泄流量10900m3/s。概算总投资6.152亿元，设计工期44个月。主体工程于2003年12月开工，船闸工程于2005年12月通过交通部门验收并试通航，2006年3月第1台机组投产发电，2007年2月3台机组全部建成并网运行，枢纽工程于2010年2月3日通过竣工验收。

3 坝址选择及地形条件分析

坝址河段左右转弯曲程度、河床地形高低、河槽平面宽窄和直线河段长短、河岸自然边坡陡缓等河道空间形态与尺度等地形因素，对河水主流态势、枢纽布置、施工组织设计、交通等产生重大影响。对于在低山丘陵河谷河段建设低水头河床径流式水利工程，因坝高较小（如低坝或中低坝）而对地质条件要求不是很高，此时地形条件可能成决定坝址方案成立与否的关键影响因素。因此，在山区通航河道考查坝址，自然条件方面除了考察工程及水文地质、水文、河势、生态环境等因素外，应重视坝址河段地形地势及河槽自然尺度等地形条件的勘查与分析。

3.1 坝址分析及选择

金鸡滩坝址是规划梯级坝址，20世纪70至90年代，有关部门和设计单位曾对该梯级坝址开展过地质勘探和工程布置设计研究活动。2000年该项目获重新立项，之后随即开展了工程可行性研究，对坝址及其选择问题进行了深入的勘察设计研究。拟定比选坝址方案时考虑了几个主要原则，首先，右江为常年通航河流，老口梯级及以上干流河道已规划为Ⅲ级航道，过坝通航建筑物为1000t级船闸，因而坝址河段河槽须满足船闸工程布置和施工期通航等条件，除此之外，坝址还需基本满足枢纽闸坝、发电厂房等布置及安全泄流条件；其次，坝址河段需基本满足施工导流和其他临时工程布置条件；第三，要考滤与上下游梯级的水位合理衔接问题，上坝进厂的交通道路与左右岸区国家已建公路网应容易连接，受其他环境制约影响较小等。据此，在金鸡滩上游10km和下游8km范围内河段曾进行了踏勘调查，拟上坝址、下坝址、金鸡滩坝址（中坝址）等3个坝址进行勘测设计比选研究。

（1）上坝址。上坝址在金鸡滩坝址上游2.2km处河段，地形特点及交通现状是，坝址河道属U型断面河谷，河岸及近岸丘陵山地自然边坡陡斜，平水期河槽水面宽度最宽不超过160m，河道弯曲多变，直线河段长度不超过1.0km；由于该河段两岸为丘陵山地，山高坡陡，当地社会经济落后，既没有低等级乡村公路抵近或通过坝址岸区，也没有现成的简易道路通达坝址现场，现状交通条件极差。如此地形条件会带来许多不利影响，首先，由于天然河宽偏小，闸坝及电站厂房建筑物布置较困难，船闸尤其引航道布置更困难，对施工导截流和临时通航极其不利，不仅临时工程布置极其困难，而且不利于一期施工期的船只安全通行；其次，需新建进坝或电站公路与外部国家公路网连接，但地形的原因，征地及土建投资较大。再次，从水位衔接条件看，坝址位置往上游移动，与下游梯级水位衔接不顺，不利于枯水期下游近坝河段通航。由此知，上坝址不合适。

（2）下坝址。下坝址位于金鸡滩坝址下游3km处河段，地形特点是，该坝址已离河谷河段，河道水面变宽，河道平水期水面宽度约200～230m，河道左岸台地地势较平缓，右岸山坡及台地地势相对较高。该坝址近岸区社会环境现状是，右岸台地有南昆铁路线和公路国道线经过，左岸区下游附近为县城已建成区和规划用地区。该坝址的有利条件是，较宽的天然河宽对枢纽建筑物布置、施工导截流和临时通航比较有利，不利影响是，与左岸衔接的接头坝较长，右岸接头坝及上坝交通道路将穿过河岸边上的南昆铁路线，此时南昆铁路约2～3 km路段将处于近坝库区内，该段铁路线对枢纽建筑物布置、右岸上坝交通、工程前期工作进度等产生制约性影响，铁路局段改线建设的前期工作程序复杂、时间长、协调难度大，且投资大。从地形条件和工程环境条件看，隆安县城至金鸡滩下游的其他河段，均不适宜建坝。故在下游河段选坝址也不合适。

（3）金鸡滩坝址。金鸡滩坝址离下游的隆安县城约8km，地形特点是，坝址地处河谷出口河段，上游河道朝右拐弯、下游河道向左弯曲，平面上呈反“S”形状，河段直线长度不足1200m，平水期天然河水面宽约180～200m，河段中上部的河中间有一偏于左河槽的顺河狭长天然岛屿，其长700m，最大岛宽近100m，滩地最高处高程为83.3m，高出平水期水位5～8m；河床高程62～75m，两岸山顶高程150～190m，河道两岸自然植被茂密，自然坡度20～40°，坝轴线下游近坝河段左岸沿河岸的几座高山上都有高压输电线塔架，山顶高程147.6～160m，岸坡偏陡偏高；枯水期左河槽水深较小、孤石出露，坝区主航线在右河槽，至坝轴线下游1000m后主航线偏于左河槽，航道水流流态相对复杂。交通条件及现状是，左岸有村级公路抵近坝址岸区，右岸金鸡屯有小路通达公路国道线。

该坝址的优点是，河槽基本满足溢流闸坝、电站厂房建筑物的布置要求，也基本满足一期工程施工期的导流与通航要求；利用河中间有一天然岛屿可减少一期施工临时围堰工程量，可缩短围堰施工期；两岸进坝（厂）道路较短，右岸仅新建1.5km、左岸改造扩建已有的2.9km旧路便可与国家公路网连通，对外或进坝交通较方便；金鸡滩坝址的枢纽建筑物与南昆铁路线有较大的安全距离，工程布置和工程建设对铁路没

有影响；正常水位与上下游梯级水位衔接合理。缺点是天然河宽偏小、河段河道直线长度不足对船闸布置和运用产生不利影响，船闸主体布置在岸坡其基础开挖出现高边坡，可能影响山顶输电线塔架安全，增加船闸工程的设计难度。

综合考虑，金鸡滩坝址无论是地形条件还是交通条件、水位衔接、工程布置条件等均比其他坝址优，故推荐选之。

3.2 不利地形条件下的设计难点分析

经地形及水文地质勘测知，库区河道两岸山体雄厚，河道是地下水排泄基面，建库后常水位及洪水位不出河槽，不存在库水向两侧邻谷渗漏的可能，因此就金鸡滩坝址及库区的地形地质条件而言，完全满足建坝及成库条件，但河道某些不利的地形因素对枢纽工程及建筑物选型布置和导流设计产生一定的限制性影响，会给工程设计带来一些难题。

3.2.1 河道宽度不足造成的设计难点

坝址天然河道宽度不足，对低水头大流量河床径流式水利枢纽工程布置设计会造成一些不利影响。本坝址河段天然河道平水期水面最大宽度不超过200m，而溢流闸坝段、电站厂房及船闸上闸首按常规设计其总长度需近250 ～270m，为了使泄洪顺畅和改善流态，溢流闸坝段一般置于河道中间主流区部位，此时厂房及船闸的一部分或船闸全部将在岸边或岸上布置，基础开挖将形成深基坑或高边坡，土石方开挖及弃渣量均增加，弃渣场面积和工程投资亦增加；天然河宽偏小，一期土石围堰施工已挤占部分河道过水断面，将致导流过水断面宽度变小，流速增大，对船只安全通行不利。

3.2.2 河道直线河段长度不足带来的设计难题

根据右江航运规划，右江航道近期、远期分别为Ⅳ、Ⅲ级航道。经论证，本船闸工程按远期Ⅲ级航道、1000t级船闸建设。如前所述，由于坝址河段直线长度不足1200m，反“S”形河段形态及地形条件的限制，按常规思路，引航道布置设计不易满足设计规范要求。

3.2.3 船闸高边坡问题带来的设计难点

由于坝区天然河道宽度不足，船闸闸室及部分下游引航道基本布置在岸坡上，基础基坑要从下半山腰开挖而成，闸室基坑底部最低高程为66.30m，开挖形成的临时边坡高度达77.0～85.0m，基坑回筑后永久边坡高度最大达61.0m，临时和永久的高边坡及其稳定性问题，对工程施工、主体建筑物及结构安全运行、左岸边坡顶部附近山顶220kV高压输电线塔架产生较大不利影响，给结构设计增加难度，需要设计者高度重视并认真研究应对措施。

4 不利地形条件下的设计策略

4.1 坝线方案优选

在选定的坝址河段和某些地形条件限制的情况下，如何优选一条合理的坝线，是本枢纽工程设计需要研究解决的关键技术问题之一。坝线的合适位置宜根据地形条件、河势或水流条件，并通过工程布置及技术经济等综合比较后优选。本工程，反“S”形状河段上下游弯道不是急转弯（转角大于90°），但河道主流经过上游弯道后需要一定河段长度来调顺，并考虑船闸上下引航道布置条件要求，故比选坝线方案宜在反“S”形河道直段中偏上部位拟定并优选。曾拟定3条坝线即上、中、下坝线进行工程布置比选。

（1）上坝线。此处河道宽度比中坝线和下坝线稍大，基本满足闸坝和厂房建筑物布置要求，而船闸需在岸坡上布置。坝线离上游弯道过近，水流调顺段长度过短，按惯性上游河道来水主流将偏向左河槽，建库后在正常运用期对左岸厂房发电有利，但汛期闸坝泄洪可能不顺畅、影响泄流能力且致流态不佳，另外上坝线的上游侧河段岸边自然直线长度约230m过短，不能满足船闸上游引航道布置要求，需要朝岸内扩挖形成航道，另外两岸上坝公路较长且布置困难，部分路段开挖形成高边坡。上游左岸岩石山壁陡峭，引航道土石开挖工程量和土建投资较大。

（2）中坝线。此坝线河道宽度也比下坝线稍大，尚可布置闸坝和厂房建筑物，但船闸需在岸坡上布置。坝线距上游弯道约350m偏近，水流调顺段长度不足2倍河宽、偏短，汛期上游来水主流按惯性将朝向左河槽、可能造成闸坝泄洪不顺畅，同时上游侧河段岸边自然直线长度偏小，还是需要朝岸内扩挖航道才能满足船闸上游引航道布置要求，船闸工程开挖工程量和土建投资较大，另外两岸上坝公路局段开挖形成高边坡。

（3）下坝线。该坝线距上游弯道约480m，

上下游侧河段岸边自然直线长度均能基本满足船闸引航道布置要求，河道宽度稍小，枢纽布置有难度，船闸需在岸坡上布置。水流调顺段长度不理想，仅为坝轴线处河槽宽度的2.4倍，但下坝线位置不宜再下移过多，坝轴线下游侧需要留出上下游闸首段、闸室段和下游引航道位置。汛期闸坝泄洪条件和坝前坝后（包括引航道口门区）流态需要水工模型试验验证及优化。两岸上坝公路较短，近坝路段开挖可避免出现高边坡。岸上土石开挖工程量和土建投资相对较小。

综合比较，下坝线优于上中坝线，故选之。

4.2 枢纽布置方案优选

右江是常年通航河流，建坝前坝区左河槽河床及河中岛屿的地面较高，右河槽河床地面较低，枯水期及平水期左河槽水深很浅不具通航条件，天然航道位于坝区河段右河槽，但下游河道拐弯后左河槽为天然航道。水库蓄水后，库水位大幅提高，坝前左河槽正常通航最小水深大于5m，满足船只通行要求。根据工程施工进度目标要求，厂房和船闸是本工程施工进度控制性部位，无论其布于左岸还是右岸均必须在一期施工期同时施工，而二期施工截流、右河槽断航时船闸工程必须建成通航，首台机组可利用二期围堰水位发电。因此，本枢纽建筑物相对位置和施工分期优先顺序宜根据上述情况进行布局。

枢纽布置曾拟定左岸船闸右岸厂房、左岸厂房右岸船闸、左岸厂房左岸船闸3个方案进行比选，每个方案均把溢流闸坝段布置于河道主流区部位，以顺应河势利于泄洪。

（1）左岸船闸右岸厂房方案。船闸和厂房分别布于左右岸区并在一期施工期同期开工，左右岸两区同时围堰，其位置完全挤占了左右部河槽，中部河槽导流过水断面很小，施工洪水位较高且流速大，无法满足临时通航安全要求，船闸或厂房须向岸上移，以扩大一期导流过水断面，无论是围堰工程还是永久主体工程，其土石工程量及投资均很大。该方案使左岸船闸上下游引航道顺应河道水流趋势，与天然航道的衔接顺畅，易满足通航条件要求。

（2）左岸厂房右岸船闸方案。左岸厂房虽有利于发电，但右岸船闸的上下游引航道与天然航道衔接不顺。除此之外，其他缺点与左岸船闸右岸厂房方案相同。

（3）左岸厂房左岸船闸方案。电站厂房和船闸同布于河道左侧与2孔闸坝（含3号中墩）在施工一期内同时开工，电站正常发电时期河道水流将偏向左边，船只从上游进入左岸引航道时较顺应水流趋势，而下游左岸引航道末端正好与下游左河槽天然航道自然衔接，利于船只安全航行。利用右河槽天然航道作一期施工导流，一期施工期间可正常通航，且可实现工程二期施工截流、右河槽断航时船闸建成通航和电站首台机组利用二期围堰及闸坝1、2号闸孔下闸蓄水提前发电的工程施工阶段性目标。

从河道水流趋势及地形环境的适应性、建坝前后航道位置及与上下游天然航道的衔接条件、一期施工导流及临时通航条件、开挖量及投资指标和工程建设目标等方面的综合考察，左岸厂房左岸船闸方案优势明显，故被选定为实施方案。

4.3 应对高边坡问题的枢纽局部调整

船闸闸室段基坑开挖施工过程中，因裸露边坡不及时衬护，受到日晒及雨水影响，左岸高边坡下部局部地段产生多次崩塌，边坡上部受影响而出现开裂和变位，危及山顶高压输电塔架安全，船闸基坑无法继续下挖。为永久解决船闸左岸高边坡稳定性问题，在溢流闸坝和厂房位置不变的前提下，优化压缩厂房安装间左侧边墙的结构尺度（压缩2m），并优化其与船闸上闸首右侧闸墙的分缝衔接方式，将枢纽作了适当的局部调整，即船闸轴线及闸室和上下闸首向河中方向平移2m，船闸基坑开挖下部临时边坡适度放缓，同时移走山顶高压输电塔架，并削缓边坡、降低高边坡高度形成高程为120.0m平台，把原布置于坝轴线上游侧左岸办公生活区前的升压站移到该平台，使电站厂房出线与升压站的连接更顺。

4.4 溢流闸坝布置设计策略

本枢纽工程的特点是河床式、水头小、流量大，闸坝段泄洪溢流前缘较长，作为挡水建筑物的发电厂房段的机组尺寸和过坝通航建筑物上闸首横向尺度均相对较大，这三大水工建筑物将占据较大的河道横向宽度。根据坝区河段自然河宽和河势情况，溢流闸坝设计时，在闸坝布置形式、闸门孔数及孔口尺度、堰型及其堰顶高程、闸墩厚度等采取了有效应对措施。

溢流闸坝采用开敞式低堰大孔口有闸控制

布置形式，以降低坝前洪水位、减少库区淹没损失。百色水利枢纽建成后，右江防洪能力将提高到50年一遇。因此，要求本工程泄水建筑物在渲泄50年一遇及以下各级洪水（在百色水库限泄3000m3/s流量情况下）时坝上雍水比同标准的天然洪水线的增高值应不大于0.3m。为满足这一要求，溢流闸坝须布置在河床偏右主河槽中，以求泄流顺畅、获得较大的泄洪能力，坝后消能方式采用底流消能。为适应坝址天然地形环境条件，在河床自然宽度和厂房及船闸规模及基本尺寸确定情况下，采取的技术策略是尽可能缩短溢流闸坝前沿总宽度，增大闸孔尺度及优化布置方案，并尽可能降低堰顶高程。溢流闸坝堰型采用流量系数相对较大的WES曲线实用堰，堰上设计水头Hd经优化由初设的18.0m变至实施的13.6m；堰顶高程比较了3种方案，最后选用75.0m；闸墩厚度经比较，中墩厚取3.0m，边墩厚取2.5m；闸孔数及孔口宽度等比较了多个方案，经水力计算和水工模型试验，各布置方案均满足泄洪能力及淹没水位限制要求，坝后流态平稳并接近天然状态，其中7孔×16m（孔口宽）方案的溢流坝总长度较短，投资较少，故选之。

4.5 电站机组选型策略

针对坝区河段自然河宽不足，电站机组机型和台数选择时采取相应的对策是，在优先考虑适应发电水头变幅能力及提高发电效益等因素的同时，选取较小的厂房布置尺度，应尽可能压缩厂房沿坝轴线方向的总长度，以减轻枢纽其他建筑物布置压力。

厂房长度与机组台数及厂房形式有关，当电站装机容量一定时，机组台数愈多，厂房长度愈大。本电站形式为河床径流式，流量变幅大，机组台数过少则使单机容量过大，枯水期水量不足时，使机组在低效率区运行，影响机组的出力和效率，同时单机容量过大将使转轮直径过大，单机设备造价变得昂贵。经综合比较，机组台数选用3台，其优点是不仅机组运行工况较优、运行方式灵活、厂房投资指标合适，而且厂房长度合适。鉴于本电站机组最大工作水头不超过15m，最低设计水头3.5m，发电设计引用流量729.6m3/s，属低水头大流量径流式电站，选用灯泡贯流式机组更适应本工程电站发电水头变幅特点，同时比立式轴流式机组可获提高4%的发电效率即每年增加约1350万kWh发电量的良好效益。沿坝轴线方向的厂房长度，本电站灯泡贯流式机组比立式轴流式机组不仅缩短了厂房长度19m，给枢纽其他建筑物布置留出了较多空间，更适合本坝址天然河道宽度相对不足的地形环境条件,而且流道简单、方便施工，土建工程量小，利于缩短电站厂房土建施工工期。

4.6 船闸布置设计策略

4.6.1 缩减闸室及闸首尺度及其技术措施

本船闸按1000t级规模设计，闸室有效长度为190m、净宽12m、吃水深度3.5m。在满足布置要求的前提下，为减少船闸主体工程量，实施阶段对船闸结构布置及门型进行了比选及优化，以求缩减闸室结构尺寸。为适应本坝轴处天然河宽较小的地形条件，根据地质条件和结构要求，上闸首及闸室第1～4段采用整体式结构，两边墩宽均取8m，闸首净宽12m，故上闸首沿坝轴线方向的总宽为28m，比同类型的船闸闸首总宽小约6m左右；按规范要求，本闸室的有效长度为190m，在布置上充分利用上闸首的下游侧及下闸首的上游侧工作门外的有效空间作为闸室有效长度的一部分，经计算把闸室段结构长度压缩至178.5m，闸室段长度缩短了11.5m；上闸首工作门型曾比较了人字门及下沉门，鉴于我院金结专业人员对12m跨度下沉平板门侧封止水构造的创新性优化设计，其成果的应用，解决了侧封止水片变形漏水等问题，液压启闭设备应用比例控制技术，解决了启闭不同步致闸门卡槽等技术难题，大大降低了运行维修率，提高了船闸运行效率，满足本工程要求，故推荐选用下沉门，使上闸首长度缩短8m。上述一系列的优化设计，使船闸主体长度沿纵向轴线方向缩短了19.5m，减轻了坝址直线河段长度偏小对下游引航道布置的压力。经船闸输水系统模型试验验证，船闸闸室的优化设计方案合理可行，实施后经过了近8年的运用实践检验，达到预期效果。

4.6.2 优化上下游引航道布置

初设阶段，按规范金鸡滩水利枢纽船闸上、下游引航道直线段长度均为385m，其中导航段110m，调顺段165m，停泊段110m，引航道底宽正常段38m、口门区段57m。技施阶段，针对坝址直线河段长宽度不足等问题，船闸引航道布置

设计上采取如下一些技术优化措施。

首先，上下游引航道按实际地形条件布置，并根据《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）5.5.1.1条第（7）款“对山区Ⅲ～Ⅶ级和平原Ⅵ～Ⅶ级的船闸，当受地形等条件限制，不能满足直线段长度要求时，可在满足安全进、出闸和通过能力要求的条件下，通过技术经济论证进行布置。”的规定，按通航1000t船只来优化上下游引航道直线段长度，并复核船闸通过能力。根据《船闸总体设计规范》要求，引航道直线段长度取3.5倍单船长（1000t驳船船型长度为67.5m）即直线段长度为238m（其中导航段长68m，调顺段102m，停泊段68m），由此，上、下游引航道均可缩短147m。经水工模型试验验证，优化缩短后的上、下游引航道口门区水流条件满足通航要求。因地形等条件限制，引航道直线段长度比规范要求短，过闸速度比正常情况稍慢，但经船闸通过能力的计算复核，船闸的设计通过能力近期和远期单向年过闸货运量均满足远期预测货运量的要求。

其次，上、下游引航道采用反对称平面布置方式，以适应河段河势、河道岸边地形，减小岸上开挖工程量。上游引航道导航段沿河外侧（河中一侧）保持直线、内侧向岸边斜线扩展，至调顺段后以平行于导航段外侧线向上游延伸至停泊段及制动段，下游引航道布置与上游引航道相反。

2005年12月船闸通过了交通部门组织的初步验收并试通航，据现场体验和船主反映，船只通过闸室和上下游引航道及口门区较平顺，船闸运行效果好。

4.7 船闸高边坡处理措施

坝轴线下游左岸山体岩性主要为泥岩，上部为含砂石粘土和全风层，中部为强风化层，下部为弱风化至新鲜岩层。船闸高边坡原设计经比较采用全削坡方案，边坡下部支护结构为闸室钢筋混凝土边墙及引航道混凝土挡土墙，墙顶以上边坡沿垂直高度每8～10m设一马道，闸室中前段对应所处山坡其顶高程147.6m，该段闸室边墙顶以上永久边坡坡比1∶1.5，船闸闸室末段和下闸首段对应所处山坡其顶高程160.0m，该段墙顶以上永久边坡坡比1∶1～1∶1.25。

由于闸室边墙高度达24m，墙顶以上永久边坡高达53m，为适应高边坡的地形地势和边坡底部的受力环境，提高结构稳定性，边墙经方案比较优选了衡重式断面形式，衡重台面以下墙背紧贴开挖的岩石面，衡重台面之上选用排水效果较好的砂石土回填，并埋设反滤排水管引排地面及地下渗水至河道，墙顶以上边坡防护面层为薄层喷锚砼衬砌结构，马道及边坡边沿布设截排水沟，坡面埋设点状分布式反滤排水管。

船闸边坡开挖过程中，发现闸室中前段边坡局部有软弱破碎带并有渗水，船闸主体段高边坡裸露过久（施工单位不及时衬护，裸露时间超过半年之久）而多次塌方，危及高压输电铁塔及基坑施工安全，后比较了适当削坡加预应力锚杆支护和削缓坡方案，预应力锚杆支护方案的投资较大且施工期较长，船闸工期延后影响枢纽工程总进度，负面影响较大，故此方案不可取；削缓坡方案因投资较小，具工程技术简单、利于快速施工、快速除险、施工期短等优点，故采用。处理措施除了调整移动船闸位置和移走输电铁塔外，对高边坡采取削坡减载和改变衬护结构等措施，即山顶高程由147.6m降到120.0m，经稳定分析计算，永久边坡需由原来1∶1.5放缓到1∶2，临时开挖边坡由原来1∶0.5放缓到1∶1；表层支护结构由薄层喷锚砼改为浆砌石，并完善排水措施。

船闸闸室末段和下闸首段临时边坡较陡，岩层倾角不利，局部范围岩石裂隙发育，泥岩开挖后因暴露过久，经过日晒及雨水作用，下部边坡局部软化崩塌，并不断发展到边坡中上部。根据左岸通航建筑物边坡地质条件的变化情况，对高边坡及挡土墙重新进行了稳定性计算分析，根据计算成果需采用进一步削缓边坡处理，稳定安全系数才能满足规范要求，永久边坡坡比由原来1∶1～1∶1.25统一放缓为1∶1.5，表层支护采用浆砌石结构，并完善排水措施。

4.8 一期施工导流设计优化

工程施工分期和施工导流设计方案应有利于节省围堰工程量、利于一期施工导流及临时通航安全、利于缩短工期、提前发电等，并根据河床地形、河道水势及其通航条件和工程布置等具体情况合理选择。本工程经综合比较，主体工程施工分两期。仅从本坝址河段地形条件、河道水势和现状航道位置情况来考察，枢纽布置方案不

宜选择右岸船闸右岸厂房方案，不宜把右岸区列为一期施工区，因为坝区左河槽河床及河中岛屿的地面较高，枯水期及平水期左河槽水深很浅不具通航条件，若右岸区先施工，为了使左河槽满足通航，则需要疏浚左河槽长度近1200m，疏浚开挖工程量大。由枢纽布置方案比选结果知，左岸厂房左岸船闸方案较优，列为一期工程先施工，一期施工期间可利用右河槽天然航道导流和船只通航，且可实现较短时间内船闸建成通航和电站首台机组提前发电的工程施工阶段性目标。

以闸坝3号中墩为界，左岸区主体工程包括船闸、电站厂房、2孔闸坝段及3号中墩（含导墙）等列为一期工程先施工。围堰及导流工程布置尤其是纵向围堰设计充分利用河中间自然形成的狭长砂滩岛屿这一地形条件，可减小一期临时围堰尤其是纵向围堰工程量，缩短围堰施工期。围堰工程包括一期纵向及下游砼围堰和临时土石围堰，纵向砼围堰轴线与闸坝3号中墩重合。为了一期砼围堰及3号中墩的施工，需要在一期混凝土围堰外侧做临时土石围堰。一期施工临时土石围堰挤压了右河道部分过水断面，为保证过流能力，减小纵向流速，在纵向围堰长度及其进出口外侧一定范围内的河段右河槽，采取适当疏浚（清除河床暗礁）扩宽（往岸边开挖）河道的方法来增大导流过水断面宽度，并通过施工导截流模型试验验证及设计优化，对不满足通航流速要求的个别断面或个别测点进行了断面优化调整，改善了水力条件及过流流态，确保了一期施工期间船只安全通航。

5 结语

根据金鸡滩水利枢纽工程坝址地形条件及其问题，设计采取的因应策略是适宜的，选择的金鸡滩坝址是合适的，枢纽总体布局及三大水工建筑物布置合理。工程建成投产以来，运行情况正常。

针对坝区天然河宽偏小情况，设计采取合理压缩沿坝轴线方向建筑物总长度的措施取得了实效，闸坝段、主厂房段、船闸上闸首段三段共优化压缩32.5m，减少边坡土石开挖工程量近100万m3。

针对坝址河道平面形态及岸边直线河段长宽不足的实际情况，船闸上闸首及闸室结构和引航道通过合理布局与设计优化，水流条件满足规范要求并得到水工模型试验验证，过闸货运量大于预测指标，满足要求。实施后仅船闸工程就节省投资约1036万元，其中引航道部分节省670万元。

针对船闸高边坡问题，采取了上部卸荷减载、放缓边坡、下部固脚支护并完善截排水措施等进行综合整治。从施工和工程运行情况分析，经整治处理后，已消除影响高边坡工程安全的重大隐患，但运行中需要注意巡查和对边坡设施的维护管理。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.021

TV61

B

1672-2469(2014)09-0066-07

何善国（1964年—），男，教授级高级工程师。