鄭希娟，遲浩宇

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春 130021；2.吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院,吉林長春 130061）

1 工程概況

蓋下壩水電站位于長江一級支流長灘河中上游河段，距下游長江入口處的故陵鎮(zhèn)約45km，距云陽縣城約72km。工程規(guī)模為大（2）型，II等工程。水庫正常蓄水位392.00m，總庫容3.54億m3，調(diào)節(jié)庫容為2.03億m3，具有年調(diào)節(jié)性能，電站裝機(jī)容量132MW，保證出力31MW，多年平均發(fā)電量3.659億kW·h，裝機(jī)利用小時數(shù)2820h。建成的混凝土雙曲拱壩為“亞洲最薄高拱壩”，是一座以發(fā)電為主的綜合開發(fā)利用的水電樞紐工程。

樞紐布置由混凝土雙曲拱壩及左岸引水發(fā)電系統(tǒng)組成。混凝土雙曲拱壩包括溢流壩段、擋水壩段，壩頂高程394.00m，最大壩高160.00m（包括墊座），壩頂長153.20m。引水系統(tǒng)布置在左岸山體內(nèi)，由進(jìn)水口和引水隧洞組成，采用“一洞三機(jī)”的布置方式，引水隧洞總長約7.12km。發(fā)電廠房位于云陽縣堰坪鄉(xiāng)曲溪村付家灣長灘河左岸河灘地上，距壩軸線約7.00km，廠房型式為地面式廠房，廠區(qū)地面高程為218.00m，主廠房尺寸為56.90m×18.30m×41.00m（長×寬×高）。電站總裝機(jī)容量132MW，安裝3臺水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量44MW。

工程于2008年10月開工，2009年2月17日導(dǎo)流洞貫通，導(dǎo)流洞于2009年5月過流，2009年5月8日，大江成功截流。2012年6月，主體工程基本完工；2012年8月10日，工程成功下閘蓄水，首臺機(jī)組于2012年12月30日并網(wǎng)發(fā)電。2013年5月1日，3臺機(jī)組全部投入商業(yè)運行，總工期55個月，總投資13.8億元。2015年1月9日，工程通過竣工安全鑒定，工程完工。

2 自然條件

2.1 水文氣象

長灘河流域?qū)儆趤啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，季風(fēng)明顯。具有冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑、暖濕多雨的特點。據(jù)氣象資料統(tǒng)計，多年平均氣溫18.5℃，極端最高氣溫42.9℃，極端最低氣溫-4.0℃；多年平均相對濕度74.00%，絕對濕度17.00mb；多年平均風(fēng)速1.9m/s，最大風(fēng)速20.0m/s，相應(yīng)風(fēng)向為NNE，最多風(fēng)向ENE，平均雷電日數(shù)38.9d，平均霜日數(shù)12.4d，無霜期340.0～350.0d。工程壩址處分期設(shè)計洪水流量成果見表1，壩址各設(shè)計頻率月平均流量成果見表2。

表1 壩址施工分期設(shè)計洪水流量成果表m3/s

表2 各設(shè)計頻率月平均流量成果表m3/s

2.2 地形、地質(zhì)

工程壩址處枯水期河水水位一般為268.20～269.70m，谷底呈狹窄的“V”型河谷，寬30.00～60.00m，水深0.50～3.00m，壩址處無階地。壩址兩岸的地形高聳、陡峻，山體高程為600.00～700.00m，相對高差為150.00～300.00m，兩岸谷坡坡度60°～80°，基巖裸露，巖層走向與河流流向間夾角為50°～80°，與壩軸線近于平行。

壩址區(qū)出露的基巖主要為石灰?guī)r，巖質(zhì)較為堅硬。兩岸山坡處坡積物厚度一般為0.10～0.30m，主要組成為腐殖土；局部地段稍厚，為0.50～1.20m，由高液限粘土、碎石混合土及塊石混合土組成。河谷沖洪積物厚度較大，河谷中部為25.00～33.00m，兩側(cè)稍薄，約為15.00m。

3 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流方式

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

蓋下壩水電站大壩為混凝土拱壩，壩高160.00m，為Ⅰ級建筑物，根據(jù)DL/T5397-2007《水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，相應(yīng)的施工導(dǎo)流臨時建筑物為Ⅳ級，大壩上下游圍堰采用土石圍堰，擋水標(biāo)準(zhǔn)在10～20年洪水重現(xiàn)期范圍內(nèi)選定。結(jié)合工程水文特性和大壩工期安排，大壩圍堰設(shè)計擋水標(biāo)準(zhǔn)采用大汛期10年洪水重現(xiàn)期設(shè)計，設(shè)計洪峰流量為2170m3/s。經(jīng)調(diào)洪計算，導(dǎo)流洞泄流量為667m3/s。大壩上游圍堰設(shè)計水位314.87m，計入安全超高，圍堰設(shè)計高程為316.40m，防滲體頂部高程為316.00m。大壩下游圍堰設(shè)計水位為274.72m，計入安全超高，圍堰設(shè)計高程為275.80m。

3.2 導(dǎo)流方式

根據(jù)地形、地質(zhì)、水文條件和水工樞紐布置，大壩施工導(dǎo)流采用一次攔斷河床圍堰，隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方式。

3.3 導(dǎo)流程序

第一年12月1日至第二年4月30日，導(dǎo)流洞施工，導(dǎo)流洞進(jìn)出口預(yù)留巖埂及圍堰擋水，原河床過流；第二年5月1日至第二年9月30日，導(dǎo)流洞進(jìn)口圍堰拆除和出口巖埂開挖，原河床及導(dǎo)流洞過流，工程截流，圍堰基礎(chǔ)處理、基坑抽水，上、下游圍堰繼續(xù)填筑；第二年10月1日至第二年10月15日，導(dǎo)流洞過流，基坑抽水，上、下游圍堰繼續(xù)填筑；第二年10月中旬至第三年4月末，上、下游圍堰繼續(xù)填筑到設(shè)計高程；第三年5月至第四年4月末，大壩上、下游圍堰擋水，導(dǎo)流洞過流；第四年5月初至第四年9月中旬，導(dǎo)流洞泄流，壩體擋水度汛；第四年9月20日，導(dǎo)流洞下閘，水庫蓄水，年底首臺機(jī)組發(fā)電，后2臺機(jī)組每隔3個月相繼投入運行。

4 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

4.1 大壩上、下游圍堰布置與設(shè)計

根據(jù)水工建筑物的布置，大壩的上游圍堰軸線長為146.04m，布置在距壩軸線上游120.00m處；大壩的下游圍堰軸線長49.43m，布置在距壩軸線180.00m處。

大壩上游圍堰為土石圍堰，采用堆石填筑堰體，圍堰頂寬8.90m，堰頂高程316.40m，上游圍堰長119.56m，最大堰高為47.69m，迎水側(cè)邊坡1∶1.5，背水側(cè)邊坡1∶1.4。圍堰上下游各設(shè)一級馬道，寬2.00m，馬道高程293.90m。堰體迎水側(cè)護(hù)坡采用混凝土面板和鋼筋石籠防護(hù)，高程274.00 m以上采用30cm厚混凝土面板護(hù)坡，274.00m高程以下至河床采用尺寸為1.00m×1.50m×1.00m鋼筋石籠護(hù)坡。

大壩上游圍堰堰體采用復(fù)合土工膜防滲，堰基采用高噴灌漿防滲（旋噴雙排）。大壩上游圍堰的高噴灌漿防滲墻的軸線位于圍堰軸線上游側(cè)，距圍堰軸線40.06m處，與圍堰軸線平行，高程293.90m以上堰體防滲土工膜心墻軸線與圍堰軸線重合。高程293.90m以下堰體防滲土工膜與高噴灌漿防滲墻混凝土帽梁相接，混凝土帽梁頂高程273.50m。復(fù)合土工膜與左右岸坡的接頭部位采用混凝土齒墻連接。

大壩施工導(dǎo)流下游圍堰為土石圍堰，采用堆石填筑堰體，圍堰頂寬6.80m，堰頂高程275.80m，圍堰長48.42m，最大堰高7.15m，上、下游側(cè)邊坡為1∶1.5。大壩下游圍堰堰體采用粘土心墻防滲形式，粘土心墻防滲體頂寬2.00m，兩側(cè)填筑邊坡為1∶0.3。心墻防滲體兩側(cè)的反濾料頂寬均為0.50m，反濾料填筑邊坡為1∶0.5。大壩的下游圍堰迎水側(cè)防護(hù)采用1.00m厚鋼筋石籠，石籠尺寸3.00m×3.00m×1.00m。堰體坡腳防護(hù)長3.00m。圍堰基礎(chǔ)防滲采用高噴灌漿防滲墻防滲，高噴灌漿采用旋噴，雙排，孔距為1.00m，排距為0.75m。高噴灌漿防滲墻埋入粘土心墻2.00m深，入巖深度不小于0.50m。

4.2 導(dǎo)流洞布置與設(shè)計

4.2.1 布置

根據(jù)地形條件和水工樞紐布置，導(dǎo)流洞布置在右岸，導(dǎo)流洞全長306.70m，進(jìn)口底板高程270.00m，出口底板高程269.00m，底坡0.321%。導(dǎo)流洞在樁號K0+249.66m處設(shè)一個轉(zhuǎn)彎段，轉(zhuǎn)彎半徑為50.00m，轉(zhuǎn)角為53.85°。導(dǎo)流洞的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為大汛10年重現(xiàn)期洪水，設(shè)計流量為2170m3/s。經(jīng)計算，導(dǎo)流洞泄流量Q=667m3/s。

4.2.2 洞型與洞徑設(shè)計

導(dǎo)流洞的斷面型式：圓形斷面受力條件較好，但施工相對復(fù)雜；方圓形斷面底部過水面積大，方便截流，施工程序簡單，因此，設(shè)計選用方圓形斷面。綜合考慮工期、經(jīng)濟(jì)等因素，洞徑為8.00m×7.00m（寬×高，下同）。

4.2.3 洞身支護(hù)

根據(jù)導(dǎo)流洞地質(zhì)圍巖類型及洞內(nèi)水流條件分析，設(shè)計采用全斷面混凝土襯砌和裸洞兩種措施，其中進(jìn)口鎖口段12.00m（導(dǎo)K0-004.50～導(dǎo)K0+007.50m）、出口段50.00m（導(dǎo)K0+256.70～導(dǎo)K0+306.70m）巖石溶蝕段采用全斷面混凝土襯砌，其它洞段采用裸洞型式。

4.2.4 進(jìn)水口設(shè)計

導(dǎo)流洞進(jìn)水口由于受地形條件限制，設(shè)13.00m明管段，管壁厚2.00m。為增強(qiáng)導(dǎo)流洞的泄流能力，導(dǎo)流洞進(jìn)口的上緣采用X2/7.702+Y2/2.002=1的曲線型式。封堵閘門工作平臺高程為288.00m，啟閉機(jī)平臺高程為302.50m。封堵閘門采用單孔平板閘門，閘門尺寸8.00m×7.00m。

4.2.5 封堵設(shè)計

為了確保封堵效果良好，根據(jù)導(dǎo)流洞的布置情況，封堵段位置選擇在圍巖條件較好的Ⅱ類圍巖洞段上，即大壩帷幕灌漿線與導(dǎo)流洞交叉（導(dǎo)K0+113.88m）處。封堵段開挖斷面為楔型，最大斷面尺寸為10.00m×8.00m，封堵段長27.00m。導(dǎo)流洞的封堵設(shè)計按永久建筑物進(jìn)行，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期500年一遇，設(shè)計水位391.98m；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期2000年一遇，設(shè)計水位393.78m。

5 結(jié)語

蓋下壩水電站施工導(dǎo)流設(shè)計擋水水頭較高，采用的圍堰防滲形式，以及圍堰防滲體與岸坡的連接部位設(shè)計較復(fù)雜。并且在高水頭條件下，堰體防滲形式采用了土工膜斜心墻防滲，具有一定的代表性。蓋下壩電站由于工程受自然條件及場內(nèi)施工條件限制，其施工難度極大，導(dǎo)流工程的成功實施確保了主體工程建設(shè)的順利進(jìn)行。