斯木塔斯水电站导流与水流控制工程分析

摘要：以导流及水流控制工程为例，对导流、截流的标准、施工范围、方式和时段进行了设计，通过整个施工期及目前水电站安全平稳运行的状态来看，该导流与水流控制工程设计实现了预期目标，运行效果良好。

关键词：水电站；导流；截流；设计；施工

1工程概况

斯木塔斯水电站是阿克牙孜河流域水电梯级规划的第3级，工程位于阿克牙孜河流域中下游，距阿克牙孜河汇合口30km。工程至伊犁昭苏县城45km，昭苏县至伊宁市196km，交通线路为220省道，交通较为便利。水电站总装机容量110MW，水库总库容1.449亿m3，工程等别Ⅱ等，属大（2）型工程。主坝、副坝为1级建筑物；泄水建筑物及发电引水洞进口为2级建筑物；发电引水洞、水电站厂房为3级建筑物。混凝土面板砂砾-堆石坝设计洪水频率P=0.2%，重现期为500年一遇，洪峰流量Q=816.82m3/s，校核洪水频率取P=0.02%，重现期为5000年一遇，洪峰流量Q=1050.58m3/s；水电站厂房设计洪水频率P=1%，重现期为100年一遇，洪峰流量Q=652.72m3/s；校核洪水频率P=0.5%，重现期为200年一遇，洪峰流量Q=723.33m3/s。斯木塔斯水电站坝址区的A区峰值加速度0.192g，B区峰值加速度0.216g，确定坝址区地震基本烈度为Ⅷ度。大坝抗震设防类别为甲类，设计烈度8°；表孔溢洪道、导流兼深孔泄洪洞、发电引水洞和厂房抗震设防类别为丙类，设计烈度8°。

2施工

2.1施工范围

施工导流与水流控制施工范围包括本标段内的枢纽工程的导流和截流［1-3］；枢纽工程安全度汛和防护工程；导流洞进口围堰；枢纽工程基坑排水；施工期的下游供水；导流建筑物的拆除；以及其他与施工导流有关的辅助工程。导流与水流控制施工时间贯穿从工程开工至工程竣工的整个时段［4，5］。

2.2导流方式及时段

施工导流采用上、下游围堰挡水，河床一次断流，导流兼深孔泄洪洞泄洪的施工导流方式，且布置在河流左岸。根据工程施工总进度计划，第4年汛前大坝基本完工，并具备挡水条件。在整个施工期内，坝体只经历1个汛期。第1阶段：工程开工（第1年8月）至截流时间（第2年8月底）为止。该阶段原河床过流。第2阶段：第3年汛期由上、下游围堰挡水，导流兼深孔泄洪洞泄流；第4年汛前大坝工程完工。

3施工导流与水流控制工程

3.1施工截流设计与施工

本工程在2010年9月10日大坝河床截流，截流施工洪水标准选取为频率枯水期P=20%，9月月平均流量89.45m3/s。按选定的截流时段和截流标准，根据上游围堰截流戗堤实际地形地貌条件，选择单戗立堵单向进占的截流方式，以右岸向左岸进占，龙口预留。截流前根据水情预报情况，开始进行单向进占形成龙口，在预计截流前2～3d形成龙口，并用块石裹头保护戗堤等待最佳截流时刻；龙口剩余填筑量960m3，用块石裹头和护脚保护；截流当天按1～3h合龙计算，抛填筑强度326m3/h；配备10台20t自卸汽车运输，满足截流施工强度要求。截流现场戗堤派专人指挥，采用20t自卸汽车从1#弃料场取料运输，戗堤上按每队2辆车进行编队，同时抛投。大块石采用上挑角进占，块石混合料跟进。TY220推土机在堤头推料，确保整个截流过程安全、有序。

3.2上、下游围堰填筑

上游围堰堰顶高程1873.0m，最大堰高44.5m，顶宽30m，上游迎水坡面坡度1∶2.5（局部1∶1.6），下游坡面1∶1.5。下游围堰堰顶高程1836.0m，最大堰高3m，顶宽6m，迎水坡面坡度1∶2.5，背水坡面坡度均为1∶1.5，下游围堰迎水坡面部位做防渗黏土斜墙。①在堰体填筑施工之前，首先进行围堰轴线放样，并做好标记，先将围堰的两端斜坡段开挖进行接头防渗处理，采取槽挖型式，开挖至基岩，并保证槽挖底部宽度，经监理工程师验收后，按照规定要求两侧进行回填碾压密实。②截流合龙后，需迅速完成戗堤黏土斜墙施工。围堰填筑之前，先将防渗墙轴线放出，并在现场做好标记，按照结构开挖至基础岩面，采取分层填筑碾压施工，TY220推土机平料，18～25t振动碾平行于围堰轴线，靠近岸坡碾压不到的地方则采取顺坡向行驶碾压，同时增加碾压遍数。分层填筑碾压参数与控制标准如表1。围堰护坡块石粒径选用大于80cm的块石，砌筑之前采用反铲配合人工进行修坡处理，将坡面的垫层修整，随后铺砌块石，采取分层错缝锁结方式铺筑，面层选用较整齐的石块砌筑平整，保证护坡表面砌缝宽度不大于25mm，同时采用小片石料将前后明缝填塞紧密。

3.3围堰防渗

3.3.1上游围堰高喷防渗

上游围堰河床覆盖层系全新统冲积层，厚12m，围堰防渗轴线长30m，上游围堰墙顶高程1850.5m，防渗墙顶高程1840.3m，采用高喷防渗墙防渗，防渗面积225m2。采用阻断式高喷防渗墙，桩深深入相对隔水层。本工程拟伸入隔水层0.5m，最大墙深12m。作好施工平台场地平整，采取措施防止机械失稳、清除地面、地下障碍。保证现场工作面宽10m。在防渗墙顶轴线上游侧，开挖冒浆排放沟和集水井。将高喷机械设备布置在防渗轴线的下游侧平台上，钻具、喷管等机具均摆放在防渗轴线的上游侧平台上。高压旋喷用风由21m3移动式空压机供给；电由施工系统供给，容量315kVA，在顺轴线方向架设一趟照明线，安装碘钨灯照明；在围堰上游布置一个抽水站，内设2台3B33水泵，100mm供水管道施工用水，水管沿线布置至制浆站，供水量1000L/min。在防渗墙右岸，设置集中制、供浆站1座，2台NJ-600型高速制浆机，2个1m3浆桶，2台2SNS供浆泵，输浆管道为φ2″活接头钢管，输送至喷灌机组。在围堰左岸布置1个制浆站，内设2台GJY搅拌机和2台BW250/50泥浆泵，拌制高固相黏稠泥浆进行孔内护壁。施工程序如下①高喷防渗墙施工拟沿轴线分段作业，依次成墙。②各旋喷孔沿轴线布置，分序施工，间隔成墙（段），然后交接成整墙。即按旋喷孔编号划分为Ⅰ序孔和Ⅱ序孔；先完成Ⅰ序孔的造孔与喷射灌浆，后施工Ⅱ序孔；单个高喷桩（孔）保持连续喷射作业，相邻桩（孔）的作业间隔时间在12~72h范围内。③单孔喷灌的施工程序：测量定孔位→造孔→下喷射管→喷射→提升→回灌→成桩→结束。当施工出现①造孔时塌孔：使用工程地质钻孔机泥浆固壁，边固边钻，或采用液压岩土工程跟管钻机钻凿成孔；②下管时堵管：在下放喷射管之前，进行全面试压，检查管路通畅情况；为防止喷嘴堵塞，采用边低压送气、浆、边下管的方法下放喷射管；发现喷管堵塞时，立即停机，提起喷射管疏通；③喷射施工时堵管：为防止堵管事故的发生，对水泥浆液严格过滤，发现喷管堵塞时，立即停喷，提起喷射管疏通；冒浆：高喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20％时为正常现象，超过20％或完全不冒浆时，查明情况，适时处理，当冒浆量过大，超过20％时，通过提高喷射压力或适当缩小喷嘴孔径，或加快旋转和提升速度，减少冒浆量；当地层中有较大空隙引起不冒浆时，在空隙地段增大注浆量，也可报监理人同意，注入混合浆液（如水泥黏土浆，其黏滞力强，流动性差），直到填满空隙，孔口返浆正常后再继续喷射；中断：供浆、供气、供水必须连续，一旦中断，则尽快查明原因，及时恢复喷射，并将旋喷管下沉至停喷点以下，保证前后段喷灌搭接长度不小于0.5m。当因故停机超过3h时，则对泵体和输浆管路妥善清洗，在该部位补孔喷灌；遇块石层或淤泥夹层：在喷射中，喷射流遇到此类障碍物时，能量因折射而大大衰减，影响墙体整体性。造孔施工中准确记录遇块石层或淤泥夹层层位、孔深等基本情况。喷射时采用斜向喷嘴，增大喷射压力等方法处理；同时为保证墙体整体性，采取调整邻孔孔间距及相关参数的方法处理。即在块体的两侧（或一侧，依钻孔情况定）增补喷灌孔。

3.3.2下游围堰防渗墙

下围堰采用黏土防渗。填筑施工程序为：基础准备→回填料运输→卸料→铺料、平整→振压→检测→验收。填筑部位的基础清理按设计要求进行处理。全部基础处理验收合格后，开始堰体填筑。黏土料、砂砾料采用18～20t自卸汽车运输，均采用进占法卸料，并用推土机及时平整。根据铺层厚度及自卸车厢容量大小，使卸料料堆之间保持相应距离，以利推土机平料。砂砾料、黏土采用自行式振动碾碾压。为方便各类坝料分序填筑，初步拟定坝体填筑料铺料。

4结语

根据水库建设过程中对截流及导流方案的检验，表明了本文中的截流方案和上下游围岩的填筑、灌浆和防渗等方面的方案设计和施工满足要求，充分利用地形条件，实现了施工进度等方面的目标。在整个工程建设过程中，导流及水流控制工程运行稳定安全，效果良好。

参考文献：

［1］翁永红，饶志文，李勤军，等．乌东德水电站导流规划与设计［J］．人民长江，2014，45（20）：64-67，84．

［2］汪文兵，喻建春．小漩水电站施工导流设计与实践［J］．水利水电技术，2016，47（8）：54-58．

［3］王强．老挝南欧江五级水电站施工导流规划设计［J］．水力发电，2016，42（5）：68-70，98．

［4］杨玲，王飞，李明华，等．云南悦乐水电站工程施工导流设计［J］．人民长江，2013，44（S2）：1-2，22．

［5］史有富，王福运，冯吉新，等．丰满水电站重建工程大坝施工导流设计［J］．水利水电技术，2016，47（6）：29-32．

作者:杨松林 单位:新疆水利水电工程建设监理中心