水电站工程施工导流的方案设计研究

□胡 皓（重庆精佳工程设计咨询有限公司）

1 优选施工导流设计方案的现实意义

水电站工程一般具备投资大、规模大、施工周期长、影响因素多等特点，一旦在投入使用中出现问题，就会酿成十分严重的后果，为此必须加强水电站工程施工质量控制。施工导流是水电站工程施工组织设计的重要环节，对水电站施工进度和质量都有着直接影响。由于水电站工程建设受河流水流变化的影响程度较大，所以必须通过施工导流控制河道水流，形成工程施工干地。在水电站工程建设系统中，施工导流系统是其中一个子系统，具备施工环境差、影响因素复杂、不确定性多等特点，使工程建设存在着一定风险性。若施工导流方案设计失败，就有可能拖延水电站工程的施工进度，并且造成人力、物力、财力的浪费。为了合理缩短水电站工程的建设工期，有效控制工程造价，确保工程建设质量，就必须提高施工导流方案设计质量。在施工导流方案设计中，涉及到施工分期、施工期通航、施工期度汛、围堰工程、截留工程、导流建筑物类型选择、临时导流孔洞封堵、第一台机组发电日期、泄洪等重大问题，这些问题是施工导流方案设计必须考虑的因素，因此应当设计多个施工导流方案，以便在已知方案中决策出最优方案，使其能够满足水电站工程建设的各项要求。

2 水电站工程施工导流的方案设计

某水电站以发电为主，兼顾航运，水库的正常蓄水位236.80m，船闸布置在河床右岸，等级为Ⅴ级，发电厂布置在河床左岸。自然降水是该水库坝址流域径流的主要来源，多年平均流量为约为461m3/s，主要径流量集中在汛期5-10月份，其余月份为枯水期，洪水多发生在6-10月，以7-9月最为集中，洪水最长历时7 d。该水电站为Ⅱ等工程，主要建筑物级别为3级，按照我国现行规范标准的规定要求，该水电站枯水期围堰为5级导流建筑物，电站厂房与船闸的高水围堰使用限期为1个汛期，最大高度为18m，按4级导流建筑物标准进行设计。本工程的围堰采用的是土石围堰，5级导流建筑物按5-10 a洪水重现期进行设计，4级导流建筑物按10-20 a的标准进行设计。

2.1 导流方案

在对导流方案进行选择的过程中，需要对电站厂房与船闸的施工安排进行协调，具体的导流施工方案有以下三种：一是先施工电站厂房和部分泄水闸，然后再对船闸和剩余的泄水闸进行施工；二是先对船闸以及与之相邻的泄水闸进行施工，然后再对电站厂房及剩余的泄水闸进行施工；三是对电站厂房与船闸及其相邻的泄水闸进行施工，然后再对剩余的泄水闸进行施工。采用第一种方案可以加快电站的投产速度，第二种方案则可加快船闸的投产速度，第三种方案可以实现电站和船闸的快速投产。在对上述三种导流施工方案进行选取时，主要考虑的因素是施工期间是否会造成断航以及库区施工期间是否存在临时淹没的问题。由于河段上通航的船只相对比较稀少，加之通航不是本水电站的主要任务，所以导流施工方案的选择应当以优先施工电站厂房为前提，从而达到尽早投产发电的目的。鉴于此，拟定了两个导流施工备选方案，通过技术经济性比较，优选出最佳方案。

2.1.1 方案一

本方案共分为两期进行施工建设，第一期先对位于左岸的电站厂房和与之相邻的9.50孔泄水闸进行施工，第二期对位于右岸的船闸和剩余的8.50孔泄水闸进行施工。

2.1.2 方案二

该方案共分为三期进行施工建设，第一期施工与方案一相同，第二期为船闸施工，第三期为8.5孔泄水闸施工。

方案一与方案二的技术经济性比较结果如表1所示。

由表1中数据可以清楚地看到，方案一的导流施工费用较低，且机组发电工期较短，虽然断航时间较长，但由于河段上的航运船只较少，并未造成太大的影响，总工期也比方案二少了5个月。鉴于此，在本工程中，应当以方案一作为导流施工方案。

2.2 导流建筑设计要点

2.2.1 第一期枯水期围堰设计

在一期枯水期围堰设计时，堰顶高程要根据可挡5 a一遇枯期洪水标准进行确定，具体为设计水位加安全超高值和波浪爬高值，经计算获取的围堰堰顶高程分别为230.60，230.70m。枯水期围堰迎水面和背水面的边坡分别为1：2.50、1:1.50，堰顶宽度为7.50m。围堰迎水侧和背水侧均采取石渣护坡措施，堰基和堰体采用高喷板墙进行防渗处理。纵向枯水期围堰堰顶高程要确保由上游枯水期围堰堰顶高程逐渐过渡到下游枯水期围堰堰顶高程，堰顶宽度均要控制在7.50m。

2.2.2 电站围堰设计

电站围堰堰顶高程的确定标准为可挡10 a一遇全年洪水，上游围堰堰顶高程为243.30m，下游围堰堰顶高程为242.40m。在阶地上填筑电站上下游围堰，堰顶宽度均为5m，迎水面与背水面边坡都控制在1：2，并采取石渣护坡措施进行迎水侧与背水侧防护。在纵向围堰设计时，围堰结构和堰顶宽与上下游横向围堰基本相同。由于纵向围堰受导流期间迎水侧流速的影响程度较大，所以要重点做好迎水侧及堰脚的防冲保护措施，具体为：采用15 cm厚的混凝土面板对迎水侧进行防护；采用钢筋石笼护底对堰脚进行防护。

2.2.3 第二期枯水期围堰设计

围堰堰顶高程的确定标准为可挡5 a一遇枯期洪水，上游枯水期围堰堰顶高程为230.70m，下游枯水期围堰堰顶高程为230.60m。围堰堰顶宽度要充分考虑二期施工截留及右侧水深较大的影响，将上、下游枯水期围堰堰顶宽度分别确定为14m、15m。选用河床砾石、石渣作为堰体填筑材料，并在堰基和堰体采取高喷板墙措施进行防渗处理。将二期纵向枯水围堰与闸墩相结合，设计为直立式混凝土围堰结构，堰顶宽度为3.50m。

2.2.4 船闸围堰设计

在本工程中船闸围堰的高程按照10 a一遇洪水标准进行确定，上下游高程分别确定为243.40m和242.40m。围堰的主体结构形式、围堰基础的防渗漏形式均与电站厂房的围堰相同。

表1 两种导流施工方案的技术经济性比较表

3 结论

综上所述，在水电站工程建设过程中，施工导流方案的选择设计是一项较为复杂且系统的工作，由于其中涉及的内容较多，所以必须从多方面进行综合考虑，尽可能使所选的方案在技术经济性上达到最优，这样才能节省工程造价，加快施工进度，从而在最短的时间内发挥出水电站的作用。

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