簡介: 連江縣塘坂水庫電站工程位于鰲江干流中游,電站總裝機(jī)11MW,系福州第二水源工程的配套工程。施工導(dǎo)流設(shè)計結(jié)合工程總體布置采用兩期導(dǎo)流,一期先圍左岸,二期圍右岸的導(dǎo)流方式;A(chǔ)砂卵石覆蓋厚達(dá)7~10m,為福建省所罕見。導(dǎo)流設(shè)計是施工組織設(shè)計的重點和難點。采用復(fù)合型圍堰和多種防滲措施,有效控制滲流,大大節(jié)約投資。
關(guān)鍵字:導(dǎo)流設(shè)計 分期導(dǎo)流 復(fù)合型圍堰 連江縣塘坂水庫電站
1. 工程概況
連江縣塘坂水庫電站工程位于鰲江干流中游,在山仔水庫下游約7km,在連江縣塘坂村下游3km,距福州市47km,距連江縣城38km,壩址左岸有公路在貴安橋與福飛公路相接,對外交通方便。連江縣塘坂水庫電站是以發(fā)電為主,兼有供水等綜合利用效益的河床式水電樞紐工程,電站總裝機(jī)11MW,壩址以上流域面積為1701km2,水庫正常蓄水位36.8 m,其相應(yīng)庫容766萬m3。該工程系福州第二水源工程的配套工程,為福州市九五計劃中重點基本建設(shè)項目。工程于1998年10月28日正式開工,2001年4月底首臺機(jī)組發(fā)電,2001年7月底工程竣工,整個工程施工總工期為2年9個月。主要水工建筑物由攔河壩、廠房和開關(guān)站等組成。攔河壩頂高程39.8m,壩頂長226.3m,最大壩高27.3m。溢流壩段位于河床中部,上設(shè)4孔鋼弧形,孔口尺寸為16X12.5m,堰頂高程24.3m。廠房位于河床左岸。
2. 水文地質(zhì)條件
壩址河谷較寬呈“U”型。巖性為侏羅統(tǒng)南圓組第三段流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖。兩岸山坡殘積土夾碎石厚約2~5m。左岸風(fēng)化程度較右岸深,尤其左岸河邊一帶風(fēng)化較深。河床及漫灘階地有卵石覆蓋,厚約7~10m。
壩址控制流域面積為1701km2,壩區(qū)氣候溫和。壩址多年年平均流量59.9 m3/s,10月~4月為枯水期。施工洪水特性如下表。
時段 P(%) | 10~12 | 11~1 | 10~3 | 10~4 | 11~4 | 全年 |
5 | 245 | 151 | 265 | 280 | 238 | 4900 |
10 | 197 | 133 | 242 | 244 | 213 | 3990 |
20 | 153 | 115 | 224 | 204 | 187 | 3360 |
33.3 | 123 | 103 | 155 | 179 | 167 | 2240 |
50 | 103 | 94 | 132 | 156 | 149 | 2180 |
3. 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、流量及導(dǎo)流方式
工程壩址處河床天然常水位為23.5m,相應(yīng)的水面寬為90m。河道右側(cè)有近60m寬的大片灘地,兩岸岸邊較緩,故具備分期導(dǎo)流條件?刂乒て诘年P(guān)鍵項目為廠房工程,同時大部分施工輔助企業(yè)設(shè)在左岸,因此一期導(dǎo)流先圍左岸2孔水閘和發(fā)電廠房,洪水由右岸明渠通過;二期圍右岸2孔水閘及重力壩,洪水由已建的左側(cè)2孔水閘通過。壩址處河床洪枯流量比約為10,汛期洪水較大,而上游山仔水電站系季調(diào)節(jié)水庫,調(diào)節(jié)性能好,為減少施工難度,降低導(dǎo)流工程造價,施工導(dǎo)流時段采用枯水期10~4月。工程屬Ⅳ等工程,主要永久建筑物為4級,相應(yīng)的臨時建筑物為5級。施工洪水導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為:洪水重現(xiàn)期10~5年(土石圍堰)或5~3年(混凝土圍堰)。壩址附近有大量的土料可用于圍堰填筑,采用粘土圍堰可降低導(dǎo)流造價,圍堰結(jié)構(gòu)采用土石圍堰。由于廠房工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一期工程量大,施工期長,圍堰過水對工期及經(jīng)濟(jì)都影響較大,故一期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為洪水重現(xiàn)期10年;二期攔河壩結(jié)構(gòu)相對較為簡單,工程規(guī)模小,在一個枯水期可完成,故二期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為洪水重現(xiàn)期5年。一期導(dǎo)流流量為244m3/s,二期導(dǎo)流流量為204 m3/s。一期廠房施工采用攔砂坎加高圍堰或廠房進(jìn)尾水下閘渡汛。導(dǎo)流平面布置見圖3-1。
4. 導(dǎo)流建筑物
4.1導(dǎo)流明渠
導(dǎo)流明渠布置在右岸灘地上,長169.78m,梯形過水?dāng)嗝妫筮吰聻榇怪逼,右邊坡?:1,明渠底寬為20.0m,上游首部底板高程為22.50m,下游尾部底板高程為22.00 m。明渠樁號壩上0+020上游段右轉(zhuǎn)27°后與河道相接,明渠樁號壩上0+020至壩下0+040與壩軸線平行,明渠樁號壩下0+040下游段左轉(zhuǎn)14°后直線與河道順接。明渠上游首部左側(cè)設(shè)一長15.7m的竹籠導(dǎo)墻,改善進(jìn)口水力條件。明渠底板采
用150#竹筋砼,厚300mm,竹筋間距為200X200mm。明渠左側(cè)為一期縱向砼圍堰,右側(cè)為漿砌塊石護(hù)坡?lián)鯄Α?/p>
4.2一期圍堰
一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側(cè)25m處(壩0+095.3),長169.78m,圍堰頂高程從27.0m漸變到26.5m,圍堰頂寬2.0m,最大堰高11m,縱向圍堰樁號壩上0+020以上段兩側(cè)邊坡1:0.3,其余段迎水面垂直,背水面1:0.6,采用150#混合料砼。一期縱向圍堰子堰采用土石圍堰,利用縱向圍堰外側(cè)原狀砂卵石,在右側(cè)增加防滲結(jié)構(gòu),防滲結(jié)構(gòu)采用粘土心墻結(jié)合土工膜形式。一期縱向圍堰及子堰斷面見圖4-1。
一期上游圍堰采用土石圍堰,堰項高程為27.0m,堰頂寬6.0m,兩側(cè)邊坡為1:2.0,最大堰高約為9.0m,圍堰基礎(chǔ)采用粘土心墻結(jié)合土工膜防滲,上下游采用填筑石料護(hù)面。一期下游圍堰采用土石圍堰,堰項高程為26.0m,最大堰高約為8.0m,圍堰結(jié)構(gòu)形式同上游圍堰。一期上游圍堰斷面見圖4-2。
4.3二期圍堰
二期縱向圍堰利用攔河閘2#中墩并向上游延伸到壩上0+030.965,向下游延伸至壩下0+073.97。縱向圍堰上游段堰頂高程27.0 m,采用75#漿砌石堰身,寬600mm的150#砼心墻防滲結(jié)構(gòu),堰頂寬2.0m,最大堰高8.0m,迎水面垂直,背水面1:0.6?v向圍堰下游段堰頂高程26.0 m,采用150#砼心墻兩側(cè)夯填砂卵石結(jié)構(gòu),堰頂寬700mm,最大堰高6.4m。砼心墻迎水面上部垂直,下部邊坡1:0.25,背水面成階梯狀,臺階寬700mm ,高2.0 m。二期縱向圍堰下游斷面見圖4-3。
二期上游圍堰采用土石圍堰,堰項高程為27.0m,堰頂寬5.5m,迎水面邊坡為1:2.5,背水面邊坡為1:1.5,最大堰高約為4.5m,圍堰基礎(chǔ)采用粘土斜墻結(jié)合鋪蓋防滲。二期下游圍堰采用土石圍堰,堰項高程為26.0m,最大堰高約為4.0m,圍堰結(jié)構(gòu)形式同上游圍堰。
4.4圍堰防滲形式
一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側(cè)25m處(壩0+095.3),提高建基面高程,覆蓋層較淺?v向圍堰基礎(chǔ)開挖和滲水量較小,在縱向圍堰左側(cè)填筑子堰, 防滲結(jié)構(gòu)采用粘土心墻結(jié)合土工膜形式。在縱向子堰的左側(cè)依次填筑袋裝砂、土工布、土工膜、土工布和粘土,防滲效果良好。
一期上下游圍堰基礎(chǔ)防滲形式在招標(biāo)階段選用旋噴砼防滲墻。這種防滲體防滲效果較有保證,基坑滲流小,但施工時間長,且其施工期內(nèi)要求防滲墻兩側(cè)不能形成較大的水位差,導(dǎo)致基坑排水和開挖時間滯后,影響施工工期。在施工圖階段經(jīng)多方面比較論證,一期上下游橫向圍堰采用粘土心墻結(jié)合土工膜復(fù)合防滲。這種防滲形式具有施工時段較短,不占用截流后的關(guān)鍵線路工期,為主體工程施工爭取較多的施工時間,但需要解決防滲體水中施工的技術(shù)問題。通過調(diào)查分析,上游的山仔水庫為季調(diào)節(jié)水庫,冬季庫水位較低,一般不泄流。塘坂壩址來水主要為山仔水庫的發(fā)電泄水。因此考慮山仔水庫短時間停機(jī),降低塘坂壩址水位,為堰基防滲體溝槽開挖施工創(chuàng)造條件。防滲體溝槽采用長臂反鏟挖掘機(jī)開挖,倒退法施工。長臂反鏟挖掘機(jī)挖深可達(dá)6~7m,基本能將覆蓋層挖除。粘土填筑采取端進(jìn)法施工。由于防滲土料系在水中拋填,無法壓實,無法完全達(dá)到抗?jié)B要求,故擬在粘土之后鋪設(shè)一道土工膜,粘土和土工膜共同防滲,基本解決堰基滲流問題。通過幾個月的觀察和量測,其滲流基本控制在30m3/h之內(nèi),達(dá)到預(yù)期效果。
二期上下游圍堰在導(dǎo)流明渠上,基礎(chǔ)為砼底板,主要是堰體的防滲,由于堰高較小,采用粘土斜墻加鋪蓋的防滲形式。上游部分圍堰和縱向圍堰采用漿砌石加砼心墻結(jié)構(gòu)防滲。
5.截流
根據(jù)施工總進(jìn)度的安排,大壩一期截流安排在1999年10月初,二期圍堰截流安排在2000年10月中旬。截流時考慮山仔水庫短時間停機(jī),截流設(shè)計流量很小,施工難度較小。采用單戧堤立堵截流。
6.結(jié)語
連江塘坂水庫電站施工導(dǎo)流設(shè)計,根據(jù)實際情況,選擇多種圍堰結(jié)構(gòu)和防滲形式,有效解決了在河卵石覆蓋層中的防滲問題,節(jié)約投資約90萬元。
施工導(dǎo)流設(shè)計中圍堰結(jié)構(gòu)和防滲形式的選擇是設(shè)計的重點和難點。選擇的是否恰當(dāng)直接影響施工工期和導(dǎo)流投資。在經(jīng)濟(jì)、可行的指導(dǎo)原則下,結(jié)合工程總體布置和施工條件,應(yīng)對圍堰的布置和防滲措施進(jìn)行了詳細(xì)的科學(xué)論證,選擇多種圍堰和防滲形式,將起到縮短施工工期、降低投資的良好效益。連江塘坂水庫電站施工導(dǎo)流設(shè)計在這方面起到拋磚引玉的效果。 (連江塘坂水庫電站一期導(dǎo)流設(shè)計獲福建省水利水電勘測設(shè)計研究院2000年度優(yōu)秀成果三等獎。)