蔣 燕

(廣西柳州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 545005)

1 概況

浩坤水電站位于廣西凌云縣伶站鄉(xiāng)境內(nèi)的澄碧河地下暗河上，是規(guī)劃的澄碧河上游第三個(gè)梯級(jí)水電站。工程區(qū)地處高峰叢洼地的灰?guī)r地區(qū)，區(qū)內(nèi)山峰高聳，坡峭陡峻，山峰之間發(fā)育著較多大規(guī)模天窗。天窗深不見底，周壁立直，高達(dá)數(shù)丈。區(qū)內(nèi)古暗河、現(xiàn)代暗河發(fā)育，規(guī)模宏大，水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜。

浩坤水電站主要建筑物有暗河上的堵洞型攔河拱壩，泄洪隧洞，引水發(fā)電隧洞及電站廠房、升壓站、趕洞古暗河進(jìn)口段防滲處理、浩高消溢洞防滲處理及交通工程等。本工程除攔河拱壩、泄洪隧洞及引水發(fā)電隧洞為地下工程外，發(fā)電廠、升壓站、趕洞古暗河進(jìn)口段防滲處理、浩高消溢洞防滲處理及部分交通道路均為地面工程。地面工程的施工交通方便，場(chǎng)地平坦、開闊，便于施工布置，對(duì)于工程的施工進(jìn)度及投資影響不大，而地下工程施工場(chǎng)地及交通道路的布置對(duì)于工程施工進(jìn)度及投資影響較大，甚至影響到整個(gè)樞紐工程總體布置方案的可行性。本工程地下暗河堵洞型拱壩的施工條件尤為艱難。

2 堵洞型拱壩的水文要素

浩坤水電站壩址以上集雨面積1092km2，工程等級(jí)為Ⅱ等2級(jí)，總庫(kù)容3.24億 m3，發(fā)電裝機(jī)容量25.5MW，考慮到攔河大壩設(shè)于地下暗河上，暗河的泄流能力較小，泄洪建筑物及引水建筑物均為隧洞，泄流能力受洞徑及水頭的控制，主要建筑物失事后不會(huì)對(duì)下游造成嚴(yán)重災(zāi)害，經(jīng)上級(jí)主管部門審批同意，其主要建筑物定為Ⅱ等3級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=1%，庫(kù)水位388.13m，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 P=0.2%，水位397.01m，正常水位365.00m，死水位350.00m。

施工導(dǎo)流為臨時(shí)建筑物，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為枯水期3年一遇洪水，時(shí)段為11月～次年4月，相應(yīng)洪峰流量為58.2m3/s，浩坤天窗圍堰前水位經(jīng)調(diào)洪演算為315.50m，下游巖流天窗水位為313.50m。

3 堵洞型拱壩的布置

根據(jù)壩址的水文地質(zhì)條件，經(jīng)壩線、壩型方案比較，選擇堵洞型拱壩，布置于浩坤天窗下游約50m的暗河上。拱壩上游立視近似一個(gè)插花瓶形，基底高程271.00m，寬約 15.52m，拱頂高程 348.50m，寬約19.41m，拱壩最大高度77.50m，為C20混凝土拱壩，屬薄壁高拱壩，工程規(guī)模較大，工程等別為Ⅱ等。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見下頁(yè)表，上游立視圖見圖1。

圖1 拱壩上游立視

堵洞型拱壩控制拱圓主要設(shè)計(jì)參數(shù)表

4 影響地下暗河堵洞型拱壩施工場(chǎng)地及交通道路布置的主要因素

4.1 壩址地形條件

浩坤地下暗河上游有兩個(gè)相鄰進(jìn)口，均位于浩坤村北約500m處。左側(cè)進(jìn)口洞底高程320m，洞內(nèi)常年流水，暗河流經(jīng)浩坤天窗、巖流天窗、弄林天窗，直至坡帖水庫(kù)，全長(zhǎng)約5km。右側(cè)進(jìn)口與左側(cè)進(jìn)口相距約100m，洞底高程為332.80m，進(jìn)口段洞體宏大，洞頂高程為364.0m，洞寬約50.0m。洞內(nèi)坑洼不平，枯水期無(wú)水，洞底高程總體趨勢(shì)向下游逐漸降低，洞底積滿淤泥，洞長(zhǎng)約490m，末端為盲洞。右側(cè)暗河在洞深約450m處拐向左側(cè)與左側(cè)暗河相匯。拐彎處洞底高程約為321.00m，仍高于左側(cè)暗河水面高程。

暗河在浩坤天窗下游進(jìn)口處洞底高程約為303m，上部山體高程約為650m，上覆巖體厚達(dá)300多m。浩坤天窗至巖流天窗暗河全長(zhǎng)約440m，暗河上部山體高程500～700m，暗河水面高程約為303m，暗河深埋于山體之下200～400m。該段暗河枯水期水面高程303～301m，水深1.00m左右，河床淤積物為砂卵石、塊石、枯木、淤泥、黏土等。據(jù)地勘工作查明，暗河底部的巖面高程為272.00～237.00m，河床淤積物厚約40～65m。位于浩坤天窗下游進(jìn)口段洞頂高程為350.0m，再往下游逐漸降低，距浩坤天窗320處，洞頂高程為324.70m，再往下游15～60m，洞頂降至303m水面高程以下，暗河下潛為伏流，長(zhǎng)約40m，此后再次出露成為暗河和巖流天窗相接。

自浩坤天窗以下至伏流段全長(zhǎng)約310m，伏流段前約100m的范圍內(nèi)洞寬有150m，其余部分洞寬16～17m。該段為壩址段，堵洞型拱壩位于浩坤天窗下游約50m暗河上，洞頂高程為345.00m，頂寬約3.00m，水面高程303m，水面處洞寬17.00m左右，水深1～2m;洞底巖面高程272.00m，寬約8.00m，河床淤積物厚達(dá)29m。

4.2 壩址地質(zhì)條件

浩坤地下暗河所穿過(guò)的地層為泥盤系上統(tǒng)融縣組，巖性為灰～深灰色，厚層～塊狀灰?guī)r，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，常含鮞粒及砂屑，巖石致密、質(zhì)硬、性脆，暗河兩側(cè)及頂部均有巖石裸露，河床上部淤積物厚24.4～29.00m，主要由砂卵石、塊石、碎石、淤泥、黏土、炭化木等組成，下伏基巖面高程為272.00m。壩址附近有F5斷層通過(guò)，距左壩肩35m，設(shè)計(jì)對(duì)F5斷層需進(jìn)行封堵處理。

5 大壩施工場(chǎng)地布置及交通道路布置方案選擇

浩坤水電站地下暗河大壩設(shè)計(jì)為堵洞型拱壩，壩基置于暗河下部的灰?guī)r上，兩壩肩與新鮮的灰?guī)r相接，河床土方開挖量3.17萬(wàn)m3，明挖石方及廊道石方開挖1.74萬(wàn)m3，壩體C20混凝土1.93萬(wàn)m3。

浩坤暗河壩線位置的施工場(chǎng)地寬只有17m，非常狹窄，洞內(nèi)常年流水，交通不便。距壩址暗河段上下游較近的浩坤天窗、巖流天窗上部山體高程分別為650m和500m，分別比暗河的水面高出347m和197m，加上山高坡陡，天窗四周為懸?guī)r峭壁，交通道路不能有天窗進(jìn)入，因此，大壩施工場(chǎng)地的布置及交通道路布置十分困難，且影響到工程進(jìn)度、工程投資及樞紐總體布置方案的合理性。

5.1 浩坤天窗上部施工場(chǎng)地布置方案

百色市至凌云縣有4級(jí)公路從工程區(qū)的巖流天窗邊通過(guò)，民政部門扶貧建設(shè)的巖流天窗至浩坤村的鄉(xiāng)村道路正在施工，預(yù)計(jì)2006年初在電站開始施工時(shí)可以建成，因此根據(jù)工程區(qū)的地形、地貌及大壩的位置，可行性研究階段擬于浩坤天窗上部山坡上布置混凝土攪拌站，砂、石料場(chǎng)及生活設(shè)施。采用從浩坤天窗垂直運(yùn)輸?shù)慕煌ǚ桨附鉀Q大壩的施工問(wèn)題。

5.2 浩坤天窗底部施工場(chǎng)地布置方案

考慮到浩坤地下暗河右側(cè)進(jìn)口洞底高程較高，枯水期無(wú)水，洞體宏大，洞長(zhǎng)490m，與下游的浩坤天窗相距較近，只需開挖155m的隧洞和擴(kuò)寬少部分暗河寬度，以及清除浩坤天窗內(nèi)的部分堆積物，就可以和浩坤天窗相通直至壩址。右側(cè)暗河洞的進(jìn)口高程332.8m，高于暗河前明流段的常年枯水位322m，洞內(nèi)最低地面高程321.00m，高于施工導(dǎo)流3年一遇洪水位315.50m。浩坤暗河右側(cè)洞的進(jìn)口的上游只需于洞前明流段的河床部位修建300m的施工道路就可以和趕洞防滲處理工程的施工道路相接，因此，擬將大壩的施工場(chǎng)地布置在浩坤天窗的底部，該方案為方案二，詳見圖2。

圖2 大壩施工布置

5.3 方案比選

5.3.1 方案一

a.充分利用了巖流天窗至浩坤村的鄉(xiāng)村道路作為施工道路，但巖流天窗至浩坤之間的鄉(xiāng)村道路在浩坤天窗前段是由隧洞開挖而成，隧洞寬約5m，局部寬7～8m，在施工高峰期，過(guò)往車輛密度較大，交通擁擠，且影響村民的交通。

b.施工場(chǎng)地布置于浩坤天窗上部650.00m高程以上的山坡上，山坡陡峻，場(chǎng)地平整工程量較大。

c.施工場(chǎng)地布置于650m高程以上的山頂上，浩坤天窗的底部作為施工材料轉(zhuǎn)運(yùn)站，地面高程310m左右，天窗底部距天窗頂垂直高差達(dá)347m。天窗巖壁陡峻，布置混凝土輸送管道尚且可以，但管道施工困難較大，維修艱難。

d.泄洪洞進(jìn)口，布置于浩坤天窗的巖壁344m高程處，導(dǎo)流洞進(jìn)口布置于泄洪洞進(jìn)口垂直面以下312.00m高程處，方案一的大壩、泄洪洞及施工導(dǎo)流洞的施工機(jī)械設(shè)備、施工材料及施工人員進(jìn)出，必須通過(guò)浩坤天窗的垂直升降設(shè)備來(lái)解決，因此，必須于浩坤天窗內(nèi)布置垂直升降設(shè)備。而在天窗內(nèi)布設(shè)347m的垂直升降設(shè)備實(shí)屬罕見，難以實(shí)施。

e.堵洞型拱壩河床土方開挖量3.17萬(wàn)m3，明挖石方及廊道石方開挖1.74萬(wàn)m3，還有泄洪洞、導(dǎo)流洞的石方開挖。這些開挖棄渣必須運(yùn)出暗河，否則破壞生態(tài)環(huán)境，妨礙暗河泄洪，影響大壩的觀測(cè)與維修。但這些材料的運(yùn)輸靠天窗內(nèi)的垂直運(yùn)輸設(shè)備倒運(yùn)，運(yùn)輸時(shí)間很長(zhǎng)，不能滿足施工進(jìn)度的要求，且運(yùn)輸成本很高。也就是說(shuō)必須于浩坤天窗底部修建施工道路，自303m高程盤旋而上至650.0m高程，高差347m，按9.00%的坡度加緩坡，公路最小長(zhǎng)度達(dá)4km，而在浩坤天窗的附近很難找到合適的地形修建公路，沿天窗周壁修建施工道路，無(wú)法滿足施工道路縱坡的需求。

5.3.2 方案二

a.自趕洞防滲處理工程施工道路至暗河右側(cè)進(jìn)口需修建300m的施工道路，右側(cè)暗河進(jìn)口至浩坤天窗需修建施工道路757m，其中有155m為隧洞，洞徑8m。施工道路總長(zhǎng)1.057km。

b.清除浩坤天窗內(nèi)的堆積物約3萬(wàn)m3，平整施工場(chǎng)3600m2，以便混凝土攪拌站的設(shè)置和部分砂石料的堆放，施工用的水泥、鋼材可堆放于暗河進(jìn)口段洞內(nèi)施工道路的兩側(cè)，鋼筋加工亦可設(shè)于該段洞內(nèi)。生活設(shè)施布置于進(jìn)口段的上游浩坤河明流段的岸邊。

c.該段道路的路面高程較低，最低擋水高程321m，因此，不能全年施工，只能在枯水期使用。

根據(jù)上述分析，方案一的缺點(diǎn)很明顯;方案二由于上述施工道路的設(shè)置，給大壩、泄洪洞、導(dǎo)流洞、施工圍堰等工程的施工機(jī)械設(shè)備人員和材料的進(jìn)出帶來(lái)了極大的方便，滿足了大規(guī)模的施工交通和場(chǎng)地要求，加快了工程施工的進(jìn)度。因此，推薦方案二為大壩施工場(chǎng)地布置及交通道路布置方案。

d.不再進(jìn)行工程量及投資比較。

6 結(jié)語(yǔ)

浩坤水電站2005年底開始施工，地下暗河堵洞型拱壩的施工場(chǎng)地及施工道路的布置采用了方案二，2007年7月電站竣工發(fā)電。該工程可行研究階段估算工程總投資2.24億元，2006年初步設(shè)計(jì)工程概算總投資1.968億元，2007年工程竣工總投資2.122億元，比可研階段設(shè)計(jì)總投資少了1180萬(wàn)元，其中電站施工部分工程投資由于施工方案優(yōu)化節(jié)省工程投資約200萬(wàn)元。上述情況說(shuō)明于暗河上修建水力發(fā)電站，對(duì)主體建筑物的施工場(chǎng)地及交通道路的布置方案進(jìn)行認(rèn)真的研究是必要的。?