万家口子碾压混凝土高拱坝施工导流设计.pdf

规划设计 东北水利水电 2 0 1 1 年第 2期 【 文章编号】 1 0 0 2 一o 6 2 4 ( 2 O l 1 ) 0 2 0 0 0 6 0 3 万家口子碾压混凝土高拱坝施工导流设计 刘 占博 ( 中国水电顾 问集 团华东勘测设计研究院 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 4) 【 摘 要 根据万家口子水电站碾压混凝土拱坝所处位置的地形地质条件、工程布置特点及河 流水文特性， 进行了导流方案、 导流程序等设计。选择采用枯水期隧洞加过水围堰的导流布置 型式 ， 节约 了导流工程投 资 ， 较 好的适应 了工程布 置和施 工特 性 ， 效果较好 。 关键词 】 导 流标 准； 导流 方式 ； 导 流程 序 ； 万家 口子 水电站工程 【 中图分类号 T v 5 5 1 文献标识码】 B 云南万家 口子水 电站位 于云南省宣威 市及贵 州省六盘水市 交界处 ，北盘江流域上游的革香河 上。装机容量为 2 x 9 0 Mw ， 正常蓄水位为 1 4 5 0 0 0 IT I ， 水库总库容约为 2 7 9 x 1 0 8 m3 。该枢纽工程规模 为大 ( 2) 型工程 ， 碾压 混凝土拱 坝的级别为 1级 ， 电站厂房级别为 3级。 大坝为碾压混凝土拱坝 ， 大坝顶高程为 1 4 5 2 5 0 m，最 大 坝高 为 1 6 7 5 0 m，坝 顶 拱轴 线 长度 为 4 2 9 4 1 m， 坝顶 宽度 1 0 0 0 m。 坝址下 游约 3 2 0 m右 岸布置地 面发 电厂房 ， 引水隧洞布置在右岸 山体 内，开关站布置 于厂房 以开展东北 黑土区农发水保项 目创建优 质工 程活动为手段 ， 推 动项 目动态管理机 制的落实 ， 实 现农发水保项目的科学化、 精细化管理 ： 组织开展 农发 黑土 区水 土保 持一 期项 目总体验收 工作 ； 组 织开展 农发 黑土 区水土保 持 2 0 1 1年 项 目启动 实 施工作 ，结合项目实施积极开展技术推广与专题 研究工作，研究探索目前制约水土保持工作的技 术问题 、 政策问题 。 3) 水土保持科 研。结合 国家水 土保 持重点工 6 顶 。厂房全长度为 6 8 2 0 m，其 中主机 间长 4 2 7 O m，安装问长 2 5 5 0 m，厂房顶部高程为 1 3 3 3 0 0 m， 最大高度为 4 2 9 5 m。 引水隧洞布置在右岸山体 内 ，断面型式为圆 型 ， 直径 7 m。隧洞全 长 5 1 4 5 8 m。 1 导流条 件 1 1 水文条件 坝址控制流域面积 4 6 8 5 k mz ，多年平均流量 7 3 8 m， s 。该流域的洪水一般都 由暴雨形成 ， 洪水 多发生在 6 9月 ， 6 9月发生年最大洪水的次数 占统计年份 的 9 0 以上 ，尤 以 6 ， 7两 月最 多 ， 占 程的实施， 按照 松辽流域水土保持科技发展指导 意见 中近期研究重点 ， 组织相关科研单位及 大专 院校的科研力量，开展亟待解决的应用技术及技 术集成研究和技术推广工作 ，为流域水土保持工 作提供有 力的技术支撑 ，推 动流域水土保持 工作 健 康发展。 【 收稿日期】 2 0 1 0 1 2 - 2 2 堡箜 塑 丕j 型 壑型超生 - _-_ -_ _ _ _ _ _ _- _ _ _ _ -_ _ -_ -_ _ I- _ -_ I- -。 -_- _ _ _ _ 。_ _-。 -_ _- 。_ _-_ -_ - _ _-_ -。 _- 。 。_ 。 。 。 。 。 。 一一 6 5 以上。洪枯流量差别大 ，最大水位 变幅近 1 8 河床基岩裸露 ， 右岸覆盖层 由块 石、 卵砾 石等胶 结 m，为较典型的山区性河流。北盘江干流 多发生双 组成 ， 覆盖层厚一般为 0 3 0 m， 该层透水性较强。 峰和多峰洪水， 双峰洪水一般主峰在后出现， 多峰 2 导流标 准 方式及程序 洪水主峰位置不定， 峰形变化较大。 洪水的涨峰历 万家口子水电站正常蓄水位为 1 4 5 0 m，总装 时一般为 1 2 2 0 h ， 洪峰持续时间为 3 6 h ， 洪水总 机 容量 为 1 8 0 Mw ，总库容为 2 6 9亿 m 3最大坝 历时为 3 7 d 。坝址设计 洪水成 果见表 1 ， 施工 时 高为 1 6 7 5 m。 工程属于等大( 2 ) 型工程， 拱坝为 洪水成果见表 2 0 1级建筑物 ，引水系统及 电站厂房为 2级建筑物。 ： 三 三 ! 三 竺 兰 竺 三 竺 ： 按s L 3 0 3 2 0 0 4 ( 水 利 水 电 工 程 施 工 组 织 设 计 规 范 频 率 P 0 0 2 0 0 5 0 0 2 0 1 2 5 1 0 规定 ， 临时性导流建筑物级别为 4级 。 二 二 三 二 至 二 互 三 互 互 二 二 导 流 设 计 应力 求 提 前 发电 受 益 、 缩 短 总 工 期、 表2万家口子电站施工洪水成果表 ， s 尽量减少临时工程投资。根据地形地质条件 、 水文 特性及枢纽主要建筑物 的布置 ， 以及 施工工期、 交 导流分期 一 通运输 、 当地建筑材料等 因素分 析 ， 该 电站采 用 - I - 导流分期 逋运输 、 当地建筑材料等 素分 ， 该 电站米 一 石围堰一次拦断河床， 左岸枯水隧洞导流。 1 0 o 1 年0 4 3 o 7 6 8 5 9 5 4 2 7 根据规范规定 ，当建筑物类型为土石类 围堰 1 o o 1 年0 3 3 1 7 6 8 5 9 5 4 2 7 时， 洪水重现期为 2 0 1 0年 ； 当建筑物类型为混凝 1 1 一 。 卜 次年0 5 2 5 2 7 4 2 2 3 1 7 1 土类围堰时 ， 洪水 重现 期为 1 0 5年 。该工 程采 用 1 1 一 。 卜 次年0 4 3 0 2 7 o 2 1 2 1 5 6 土石围堰一次拦断河床 ， 隧洞导流的方 式 ， 导流标 1 1 0 1 年0 3 3 1 2 6 6 2 0 9 1 5 准选定如 下 ： 时段为 1 2月 1日一次年 5月 2 5日 ， 一 0 1 一 竺 。 一 。 频 率 为1 0 相 应 导 流 流 量 为1 7 1 m a s o 1 2 -0 1 一 次 年 0 4 -3 0 1 3 0 1 0 9 8 8 1 2 0 1 一次年0 3 3 1 9 6 8 4 8 7 2 8 该工程大坝为高碾压混凝 土拱坝 ， 结构 简单 ， 全年 2 4 7 5 1 9 6 8 1 4 8 2 上升速度快 ，而革香河为山区河流 ，洪水暴涨暴 1，)每象粲件 落。因此 ， 为节省导流工程的投 资， 在大坝上升到 曼 云 耋 季 风 ： 水2 位 时5 m ，洪 X 水 1 0 湿润气候区， 流域内地形起伏大， 海拔高程从9 2 0 ： ： ： = 一一 一 。 苎 差 苎 要 进 度 安 排 ， 第 二 年 汛 前 坝 体 上 升 热 带 海 洋 气 流 影 响 ，四季变化明显。 多年平均降水 一 一 ： ， ” 一一 一 量 为 9 8 2 m m ， 蒸 发 量 2 2 1 6 6 m m ( 咖 ： 2 0 c m ) 多 兰 3 m ，高 程 ， 坝 前 拦 洪 库 容 约 为 4 8 8 8 万 m ， 年平均气温 1 6 2 ， 多年平均风 速 。 3 4 m s ， 多 丰 坝体 临 时挡水 标 准 为全年 5 频率 的 平均日照时数为 1 9 9 9 2 h。 洪水 2 4 7 5 m s 。汛期由导流隧洞、两个 5 m 1 0 1 3 地形、 地质 条件 m 导流底孔及 临时 断面顶部过流 ， 经计 算 ， 上 游水 坝址区位 于高原森林 、丘 峰岩溶区中的北 盘 位 为 1 3 2 1 3 8 m，此 时导流 隧洞过流量为 1 0 7 3 7 江高原峰丛亚 区，山高谷 深。河水面宽约 2 O 3 3 m s ， 导流底孔 过流量为 I 1 9 5 3 8 m3 s ， 临时断 面 m， 河底高程 1 2 9 0 1 3 0 o m， 河谷横断面总体形态 顶部过流量为 7 2 2 5 m s 。第二年汛期大坝暂 呈“ v， ， 型。 两岸地 形坡 度陡峭 ， 冲沟发育。 土 也 形坡度 时停工。 3 8 。 5 3 。 ， 并有部分陡峭地形连续分布。 坝址地层岩 篓 三 年 汛 前 坝 体 上 升 至 1 3 8 4 m 高 程 ， 坝 前 拦 性 主 要 为 泥 盆 系 及 石 碳 系 中 下 统 碳 酸 盐 岩 ， 岩 层 库 夺 于 0 1 4L m , lJ ，=z 亿 m 3 ， 坝 体 临 时 挡 水 总体 走向 Nw2 7 5 。 2 9 7 。 ， 倾 向上游 ， 倾角 2 8 3 2 。 。 度汛标准取为全年 2 频率的洪水 3 1 4 7 m s 。经调 7 洪演算， 当坝体不过水时， 上游最高水位为 1 3 5 9 9 1 m。该期坝体临 时挡水 断面浇筑高程 1 4 1 5 2 m 以 上时 ， 坝前拦洪库容大于 1 亿 m ， 坝体施工期临时 度汛洪水标准要求大于 5 0年 ， 取度汛标准 P =1 ， 0 = 3 6 7 4 m s ，由坝体导流底 孔及 中部冲砂孔泄 流， 经调洪演算 ， 当坝体不过水时， 上游最高水位 为 1 3 6 7 3 4 m。第三年汛期坝体继续施工， 于第 四 年 2月大坝浇筑到坝顶高程。 第三年 1 2月打开导流隧洞 闸门 ， 由导流隧洞 过流 ， 修 复上下游 围堰 挡水 ， 进行 导流底 孔封堵。 第四年 4月 ， 左岸导流隧洞下 闸封堵 ， 水库开始蓄 水 ， 至 6月 1 1日水库蓄水至死水位 1 4 1 5 m， 具备 机组调试 、 发 电条件 。 3 导流 建筑 物设计 上、下游土石 围堰堰体利 用大坝及厂房开挖 的渣石料填筑 ， 采 用粘土斜墙防渗 ， 由于右岸砂砾 石透水性强 ， 基础 需做防渗处理。 上游 围堰顶高 程 1 3 1 9 2 0 m，迎 水面坡 比为 1 ： 5 0 ( 截流 水位 以下部分 ) 及 1 ： 3 0 f 截流水位 以上 部分) ， 背水面坡比为 1 ： 3 5 。最大高度 2 2 m， 顶宽 1 0 m， 轴线方 向长 5 7 3 6 m。 下游 围堰顶高程 1 3 0 1 5 0 m， 迎水面坡 1 ： 3 5 ， 背水面坡 1 ： 1 5 。最大高度 7 m， 顶宽 1 0 m， 轴线方 向长 4 3 2 6 m。 上下游 围堰迎水面坡 、 背水面坡采 用钢筋笼、 块石护坡 ， 顶部采用混凝土护面。 左岸导流洞洞径 4 5 mX 6 0 m( 宽X 高 ) ， 城 门洞 型 ， 进 口底 高程 1 3 0 0 1 0 m， 出口底高程 1 2 9 7 1 0 m， 洞身全 长 8 9 3 1 0 m， 坡 比 0 3 3 。进 口渠道 长 3 8 2 0 m， 出口渠道长 6 6 8 5 m。 汛期由坝体导流底孔泄流 ，底孔布置于河床中 部， 为 2个 5 mx l O m矩形断面， 底部高程 1 3 0 0 m。 4 截流设 计 根据施工总进度安排 ， 截流时段选在第一年 1 0 月下旬 ，截流流量选用 1 0月下旬 5 年一遇平均流 量 1 1 0 8 0 m3 s 。截流方式采用单戗立堵单向进占， 8 戗堤顶高程 1 3 1 1 5 0 m， 顶宽 1 2 m， 迎水面坡比 1 ： 1 3 ， 背水面坡比 1 ： 1 5 。由于截流流量小 ， 河流水面 窄 ， 截流难 度小 ， 截流备料少 ， 运输装载设备选 用 2 0 t 自卸汽车 2 5 辆， 推土机 2 台， 装载机 7台。 5 下 闸蓄水 导流底孑 L 封堵时间为第 四年 1月初 ， 堵头施工 在上下游围堰保护下进行 ， 温控采用分块浇筑和预 埋冷却水管通水冷却。封堵 时， 为使 回填时新老混 凝土结合 好， 底孔壁需凿毛 ， 并进行接触灌浆。 左岸导流洞 下 闸封堵 时间为第 四年 4月初 ， 下闸设计流量为 4月份 1 0 月平均流量 2 7 2 m， s ， 下 闸前上游水位 1 3 0 2 6 8 m，闸门最大操作水 头 为 2 5 8 m。封堵闸门采用平板钢 闸门。 第四年 4月初导流洞下闸后 ，水库开始初 期 蓄水。按保证率为 8 5 的月平均来水量计算 ，至 4 月 1 5目， 水库蓄水至水位 1 3 6 5 m， 到达 中 砂孔底 板高程。 4月 1 6目 5月 3 1日， 冲砂孔不下闸， 由冲 砂 孔过流 ，期间如果发生全年 1 频率洪 水 3 6 7 4 mZ s ， 经调洪演算 ， 上游最高水位为 1 4 2 9 1 1 m： 如 果发生全年 0 5 频率洪水 4 2 0 0 m3 s ，经调洪 演 算 ， 上游最高水位为 1 4 3 3 3 9 m。6月 1日冲砂孔 下 闸， 水库 开始后期 蓄水 ， 至 6月 1 1日水库蓄 水 至死水位 1 4 1 0 m， 大坝水位 具备机组调试 、 发 电 条件 。 6 结语 工程坝址地处高 山峡谷 ， 洪枯流量差距较大 ， 大坝为世界级碾压混凝土高拱坝 ，采取 枯水期隧 洞加过水 围堰的导流布置型式 ，较大的节约 了导 流工程投资 ， 较好的适应 了工程布置和施工特 性。 工程 于 2 0 0 9年 1 O月下旬成功 完成河道截 流 ， 大 坝混凝 土于 2 0 1 0年 4月 2 8日开始浇筑 ， 大坝基坑 成功经历 了 2 0 1 0年汛期的考验 ，导流洞和上 、 下 游围堰运行正常。 【 收稿 臼期】 2 0 1 0 1 1 1 9