斯木塔斯水電站導(dǎo)流與水流控制工程分析

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摘要：以導(dǎo)流及水流控制工程為例，對導(dǎo)流、截流的標(biāo)準(zhǔn)、施工范圍、方式和時段進行了設(shè)計，通過整個施工期及目前水電站安全平穩(wěn)運行的狀態(tài)來看，該導(dǎo)流與水流控制工程設(shè)計實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，運行效果良好。

關(guān)鍵詞：水電站；導(dǎo)流；截流；設(shè)計；施工

1工程概況

斯木塔斯水電站是阿克牙孜河流域水電梯級規(guī)劃的第3級，工程位于阿克牙孜河流域中下游，距阿克牙孜河匯合口30km。工程至伊犁昭蘇縣城45km，昭蘇縣至伊寧市196km，交通線路為220省道，交通較為便利。水電站總裝機容量110MW，水庫總庫容1.449億m3，工程等別Ⅱ等，屬大（2）型工程。主壩、副壩為1級建筑物；泄水建筑物及發(fā)電引水洞進口為2級建筑物；發(fā)電引水洞、水電站廠房為3級建筑物?；炷撩姘迳暗[-堆石壩設(shè)計洪水頻率P=0.2%，重現(xiàn)期為500年一遇，洪峰流量Q=816.82m3/s，校核洪水頻率取P=0.02%，重現(xiàn)期為5000年一遇，洪峰流量Q=1050.58m3/s；水電站廠房設(shè)計洪水頻率P=1%，重現(xiàn)期為100年一遇，洪峰流量Q=652.72m3/s；校核洪水頻率P=0.5%，重現(xiàn)期為200年一遇，洪峰流量Q=723.33m3/s。斯木塔斯水電站壩址區(qū)的A區(qū)峰值加速度0.192g，B區(qū)峰值加速度0.216g，確定壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度。大壩抗震設(shè)防類別為甲類，設(shè)計烈度8°；表孔溢洪道、導(dǎo)流兼深孔泄洪洞、發(fā)電引水洞和廠房抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計烈度8°。

2施工

2.1施工范圍

施工導(dǎo)流與水流控制施工范圍包括本標(biāo)段內(nèi)的樞紐工程的導(dǎo)流和截流［1-3］；樞紐工程安全度汛和防護工程；導(dǎo)流洞進口圍堰；樞紐工程基坑排水；施工期的下游供水；導(dǎo)流建筑物的拆除；以及其他與施工導(dǎo)流有關(guān)的輔助工程。導(dǎo)流與水流控制施工時間貫穿從工程開工至工程竣工的整個時段［4，5］。

2.2導(dǎo)流方式及時段

施工導(dǎo)流采用上、下游圍堰擋水，河床一次斷流，導(dǎo)流兼深孔泄洪洞泄洪的施工導(dǎo)流方式，且布置在河流左岸。根據(jù)工程施工總進度計劃，第4年汛前大壩基本完工，并具備擋水條件。在整個施工期內(nèi)，壩體只經(jīng)歷1個汛期。第1階段：工程開工（第1年8月）至截流時間（第2年8月底）為止。該階段原河床過流。第2階段：第3年汛期由上、下游圍堰擋水，導(dǎo)流兼深孔泄洪洞泄流；第4年汛前大壩工程完工。

3施工導(dǎo)流與水流控制工程

3.1施工截流設(shè)計與施工

本工程在2010年9月10日大壩河床截流，截流施工洪水標(biāo)準(zhǔn)選取為頻率枯水期P=20%，9月月平均流量89.45m3/s。按選定的截流時段和截流標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)上游圍堰截流戧堤實際地形地貌條件，選擇單戧立堵單向進占的截流方式，以右岸向左岸進占，龍口預(yù)留。截流前根據(jù)水情預(yù)報情況，開始進行單向進占形成龍口，在預(yù)計截流前2～3d形成龍口，并用塊石裹頭保護戧堤等待最佳截流時刻；龍口剩余填筑量960m3，用塊石裹頭和護腳保護；截流當(dāng)天按1～3h合龍計算，拋填筑強度326m3/h；配備10臺20t自卸汽車運輸，滿足截流施工強度要求。截流現(xiàn)場戧堤派專人指揮，采用20t自卸汽車從1#棄料場取料運輸，戧堤上按每隊2輛車進行編隊，同時拋投。大塊石采用上挑角進占，塊石混合料跟進。TY220推土機在堤頭推料，確保整個截流過程安全、有序。

3.2上、下游圍堰填筑

上游圍堰堰頂高程1873.0m，最大堰高44.5m，頂寬30m，上游迎水坡面坡度1∶2.5（局部1∶1.6），下游坡面1∶1.5。下游圍堰堰頂高程1836.0m，最大堰高3m，頂寬6m，迎水坡面坡度1∶2.5，背水坡面坡度均為1∶1.5，下游圍堰迎水坡面部位做防滲黏土斜墻。①在堰體填筑施工之前，首先進行圍堰軸線放樣，并做好標(biāo)記，先將圍堰的兩端斜坡段開挖進行接頭防滲處理，采取槽挖型式，開挖至基巖，并保證槽挖底部寬度，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收后，按照規(guī)定要求兩側(cè)進行回填碾壓密實。②截流合龍后，需迅速完成戧堤黏土斜墻施工。圍堰填筑之前，先將防滲墻軸線放出，并在現(xiàn)場做好標(biāo)記，按照結(jié)構(gòu)開挖至基礎(chǔ)巖面，采取分層填筑碾壓施工，TY220推土機平料，18～25t振動碾平行于圍堰軸線，靠近岸坡碾壓不到的地方則采取順坡向行駛碾壓，同時增加碾壓遍數(shù)。分層填筑碾壓參數(shù)與控制標(biāo)準(zhǔn)如表1。圍堰護坡塊石粒徑選用大于80cm的塊石，砌筑之前采用反鏟配合人工進行修坡處理，將坡面的墊層修整，隨后鋪砌塊石，采取分層錯縫鎖結(jié)方式鋪筑，面層選用較整齊的石塊砌筑平整，保證護坡表面砌縫寬度不大于25mm，同時采用小片石料將前后明縫填塞緊密。

3.3圍堰防滲

3.3.1上游圍堰高噴防滲

上游圍堰河床覆蓋層系全新統(tǒng)沖積層，厚12m，圍堰防滲軸線長30m，上游圍堰墻頂高程1850.5m，防滲墻頂高程1840.3m，采用高噴防滲墻防滲，防滲面積225m2。采用阻斷式高噴防滲墻，樁深深入相對隔水層。本工程擬伸入隔水層0.5m，最大墻深12m。作好施工平臺場地平整，采取措施防止機械失穩(wěn)、清除地面、地下障礙。保證現(xiàn)場工作面寬10m。在防滲墻頂軸線上游側(cè)，開挖冒漿排放溝和集水井。將高噴機械設(shè)備布置在防滲軸線的下游側(cè)平臺上，鉆具、噴管等機具均擺放在防滲軸線的上游側(cè)平臺上。高壓旋噴用風(fēng)由21m3移動式空壓機供給；電由施工系統(tǒng)供給，容量315kVA，在順軸線方向架設(shè)一趟照明線，安裝碘鎢燈照明；在圍堰上游布置一個抽水站，內(nèi)設(shè)2臺3B33水泵，100mm供水管道施工用水，水管沿線布置至制漿站，供水量1000L/min。在防滲墻右岸，設(shè)置集中制、供漿站1座，2臺NJ-600型高速制漿機，2個1m3漿桶，2臺2SNS供漿泵，輸漿管道為φ2″活接頭鋼管，輸送至噴灌機組。在圍堰左岸布置1個制漿站，內(nèi)設(shè)2臺GJY攪拌機和2臺BW250/50泥漿泵，拌制高固相黏稠泥漿進行孔內(nèi)護壁。施工程序如下①高噴防滲墻施工擬沿軸線分段作業(yè)，依次成墻。②各旋噴孔沿軸線布置，分序施工，間隔成墻（段），然后交接成整墻。即按旋噴孔編號劃分為Ⅰ序孔和Ⅱ序孔；先完成Ⅰ序孔的造孔與噴射灌漿，后施工Ⅱ序孔；單個高噴樁（孔）保持連續(xù)噴射作業(yè)，相鄰樁（孔）的作業(yè)間隔時間在12~72h范圍內(nèi)。③單孔噴灌的施工程序：測量定孔位→造孔→下噴射管→噴射→提升→回灌→成樁→結(jié)束。當(dāng)施工出現(xiàn)①造孔時塌孔：使用工程地質(zhì)鉆孔機泥漿固壁，邊固邊鉆，或采用液壓巖土工程跟管鉆機鉆鑿成孔；②下管時堵管：在下放噴射管之前，進行全面試壓，檢查管路通暢情況；為防止噴嘴堵塞，采用邊低壓送氣、漿、邊下管的方法下放噴射管；發(fā)現(xiàn)噴管堵塞時，立即停機，提起噴射管疏通；③噴射施工時堵管：為防止堵管事故的發(fā)生，對水泥漿液嚴(yán)格過濾，發(fā)現(xiàn)噴管堵塞時，立即停噴，提起噴射管疏通；冒漿：高噴注漿過程中，冒漿量小于注漿量的20％時為正?，F(xiàn)象，超過20％或完全不冒漿時，查明情況，適時處理，當(dāng)冒漿量過大，超過20％時，通過提高噴射壓力或適當(dāng)縮小噴嘴孔徑，或加快旋轉(zhuǎn)和提升速度，減少冒漿量；當(dāng)?shù)貙又杏休^大空隙引起不冒漿時，在空隙地段增大注漿量，也可報監(jiān)理人同意，注入混合漿液（如水泥黏土漿，其黏滯力強，流動性差），直到填滿空隙，孔口返漿正常后再繼續(xù)噴射；中斷：供漿、供氣、供水必須連續(xù)，一旦中斷，則盡快查明原因，及時恢復(fù)噴射，并將旋噴管下沉至停噴點以下，保證前后段噴灌搭接長度不小于0.5m。當(dāng)因故停機超過3h時，則對泵體和輸漿管路妥善清洗，在該部位補孔噴灌；遇塊石層或淤泥夾層：在噴射中，噴射流遇到此類障礙物時，能量因折射而大大衰減，影響墻體整體性。造孔施工中準(zhǔn)確記錄遇塊石層或淤泥夾層層位、孔深等基本情況。噴射時采用斜向噴嘴，增大噴射壓力等方法處理；同時為保證墻體整體性，采取調(diào)整鄰孔孔間距及相關(guān)參數(shù)的方法處理。即在塊體的兩側(cè)（或一側(cè)，依鉆孔情況定）增補噴灌孔。

3.3.2下游圍堰防滲墻

下圍堰采用黏土防滲。填筑施工程序為：基礎(chǔ)準(zhǔn)備→回填料運輸→卸料→鋪料、平整→振壓→檢測→驗收。填筑部位的基礎(chǔ)清理按設(shè)計要求進行處理。全部基礎(chǔ)處理驗收合格后，開始堰體填筑。黏土料、砂礫料采用18～20t自卸汽車運輸，均采用進占法卸料，并用推土機及時平整。根據(jù)鋪層厚度及自卸車廂容量大小，使卸料料堆之間保持相應(yīng)距離，以利推土機平料。砂礫料、黏土采用自行式振動碾碾壓。為方便各類壩料分序填筑，初步擬定壩體填筑料鋪料。

4結(jié)語

根據(jù)水庫建設(shè)過程中對截流及導(dǎo)流方案的檢驗，表明了本文中的截流方案和上下游圍巖的填筑、灌漿和防滲等方面的方案設(shè)計和施工滿足要求，充分利用地形條件，實現(xiàn)了施工進度等方面的目標(biāo)。在整個工程建設(shè)過程中，導(dǎo)流及水流控制工程運行穩(wěn)定安全，效果良好。

參考文獻：

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作者:楊松林 單位:新疆水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心