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簡介： 馬鹿塘水電站二期工程總裝機容量3×80MW，混凝土面板堆石壩最大壩高154m，采用圍堰一次斷流、隧洞泄流的導(dǎo)流方式。
關(guān)鍵字：馬鹿塘水電站二期工程 施工導(dǎo)流

1 工程概況

　　馬鹿塘水電站二期工程位于云南省文山州境內(nèi)最大的河流盤龍河上，麻栗坡縣境內(nèi)，電站距麻栗坡縣城公路里程36km，距文山公路里程116km，距昆明公路里程439km。

　　二期工程以發(fā)電為主要開發(fā)目的，總裝機容量3×80MW，死水位▽555m，正常蓄水位▽627m，總庫容5.4565×10⁸m³，水庫具有年調(diào)節(jié)能力。工程等別為Ⅱ等大（2）型，主要建筑物級別為2級（大壩及溢洪道為1級）。工程樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、左岸岸邊溢洪道、右岸放空隧洞、右岸引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管道、地下發(fā)電廠房及附屬洞室等組成?；炷撩姘宥咽瘔巫畲髩胃?54m，壩頂高程634m，壩頂長度493.399m。溢洪道引渠底板高程612m，堰頂高程617m，設(shè)3個10m×10m的表孔。放空隧洞進口高程538m，全長650.849m，有壓段洞徑6.6m。電站進水口底板高程540m，一、二期共用引水隧洞和調(diào)壓井，一、二期廠房全部機組發(fā)電最大引用流量144m³/s，引水隧洞洞徑7m，總長3147m；壓力管道采用平洞—斜井—平洞—斜井—平洞的連接方式，‘一管三機’，總長733.725m。地下廠房洞室群包括主、副廠房、主變尾閘室、尾水隧洞及交通運輸洞等建筑物，地面GIS開關(guān)站及出線場位于一期廠房上游，主副廠房尺寸103m×18.2m×42.29m；主變尾閘室尺寸106.48m×16.62m×17.855m。

　　工程區(qū)河谷深切，左岸陡，右岸緩，呈不對稱的“V”型谷，河道狹窄，水流湍急，落差相對集中，多處形成跌坎。壩址處河段水位高程489m～485m，河面寬25m~30m。河床沖積層厚3m～4m，最深約8m。樞紐區(qū)基巖主要為眼球狀花崗質(zhì)黑云混合片麻巖夾少量條痕狀花崗混合片麻巖及變質(zhì)白崗巖，構(gòu)造簡單，片麻理產(chǎn)狀呈單斜構(gòu)造特征。區(qū)內(nèi)無區(qū)域性斷裂通過，但距南溫河斷裂和文麻斷裂較近。

　　工程所在的盤龍河系紅河左岸的一條支流，發(fā)源于云南省硯山縣阿舍鄉(xiāng)尼龍拱，經(jīng)硯山縣西部地區(qū)，縱貫文山縣境，沿馬關(guān)、西疇縣界進入麻栗坡縣內(nèi)，于船頭村下游1.4km處流入越南后稱瀘江，并在越南境內(nèi)匯入紅河。在我國境內(nèi)全長225km，工程樞紐位于疇陽河口至曼棍的河段上，該河段平均坡降達38.4‰，壩址控制流域面積5878km²，壩址處多年平均流量為80.3m³/s。

　　流域地表水系不很發(fā)育，多地表閉流區(qū)、盲谷和暗河，暗河水量豐富，在最枯時也有7m³/s左右的流量，是枯期徑流的重要組成部分。所以，河段中下游具有枯水不枯、洪水不大的水文特性。流域洪水由暴雨形成，大洪水多發(fā)生在6月～9月，與暴雨時間相對應(yīng)，一次洪水主要由3天降雨形成。水文資料見表1、表2：

表1 壩址施工洪水成果表 單位：m³/s

時段頻率P（%）25102011月～5月最大65552442231212月～5月最大58643031120011月平均12611295.612月平均82.074.566.3

表2 壩址各頻率洪峰成果表

頻率（%）0.512510流量（m³/s）22902000172013501080

　　工程施工期向下游供水最小流量為23.6 m³/s，下游無通航及過木要求。

2 施工導(dǎo)流

　　2.1 導(dǎo)流標準

　　本工程屬Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物級別為2級（大壩及溢洪道為1級），次要建筑物為3級。導(dǎo)流建筑物保護對象為1、2級永久建筑物，工程所在地下游有國家級天保口岸，目前沒有重要城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)，圍堰使用年限為0.5年（小于3年），圍堰高度為13m（小于50m），相應(yīng)庫容小于0.1億m³，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，本工程導(dǎo)流建筑物級別定為Ⅳ級。

　　結(jié)合本工程實際，導(dǎo)流時段劃分如下：

　　初期導(dǎo)流：河道截流后至壩體臨時擋水前的時段。

　　中期導(dǎo)流：壩體臨時擋水至導(dǎo)流泄水建筑封堵前的時段。一汛臨時壩體擋水庫容約0.054×10⁸m³，二汛臨時壩體擋水庫容約0.902×10⁸m³，三汛臨時壩體擋水庫容約1.702×10⁸m³。

　　后期導(dǎo)流：導(dǎo)流泄水建筑封堵后至永久擋水及泄洪建筑物投入運行之前的時段。

　　各導(dǎo)流時段導(dǎo)流設(shè)計標準見表3：

表3 施工導(dǎo)流標準

項 目時 段設(shè)計標準P（%）設(shè)計流量（m³/s）初期圍堰擋水第2年11月～第3年５月5（時段）524中期壩體臨時度汛斷面擋水第3年6月～第3年10月5（全年）1350圍堰擋水第3年11月～第4年5月5（時段）524壩體臨時度汛斷面擋水第4年6月～第5年5月1（全年）2000壩體臨時度汛斷面擋水第5年6月～第5年10月0.5（全年）2290后期壩體臨時度汛斷面擋水第5年12月～第6年5月5（時段）430截流第1年11月上旬10（11月平均）112左岸導(dǎo)流洞下閘第5年11月上旬10（11月平均）112

　　2.2 導(dǎo)流方式

　　二期工程壩址處地形為“V”形河谷，河道狹窄，兩岸地形坡度較陡，無天然灘地、臺地可以利用，兩岸巖石主要為花崗巖，巖石完整堅硬，具備成洞條件。因此，本工程采用圍堰一次斷流、隧洞泄流的導(dǎo)流方式。初期河床一次斷流、土石圍堰擋水、導(dǎo)流洞泄流；中期采用壩體臨時度汛斷面擋水，導(dǎo)流洞泄流；后期導(dǎo)流洞下閘封堵后由放空洞泄流。

　　2.3 導(dǎo)流程序

　　結(jié)合施工總進度安排，本工程截流于第2年11月上旬進行，截流后的第一個枯水期由上游枯期圍堰及下游圍堰擋水，導(dǎo)流洞泄流。截流后第一個汛期由壩體臨時度汛斷面擋水，導(dǎo)流洞泄流；第二個枯水期由恢復(fù)的上游枯期圍堰擋水，導(dǎo)流洞泄流，進行一期面板混凝土施工，第二個汛期和第三個汛期由壩體臨時度汛斷面擋水，導(dǎo)流洞泄流；第四個枯水期由壩體臨時度汛斷面擋水，進行二期面板混凝土施工，第5年11月上旬導(dǎo)流洞下閘，水庫蓄水，12月～次年5月，導(dǎo)流洞封堵，右岸放空洞泄流；第6年6月以后由壩體擋水，永久泄洪建筑物泄流。

　　施工導(dǎo)流程序見表4：

表4 導(dǎo)流程序表

施 工 時 段設(shè)計標準設(shè)計流量堰/壩頂高程堰/壩前水位泄水建筑物流量備 注導(dǎo)流洞放空洞機組年、月、日%m³/smmm³/sm³/sm³/s2.11.1以前原河床過流修建左岸導(dǎo)流洞2.11.1～2.11.1010（11月）112496（堰）495.3911211月上旬截流2.11.11～3.5.315（11～5月）524503（堰）502.09524圍堰擋水3.6.1～3.10.315（全年）1350515（壩）509.241350壩體度汛斷面擋水3.11.1～4.5.315（11～5月）524503（堰）502.09524一期面板施工4.6.1～5.5.311（全年）2000565（壩）515.532000壩體度汛斷面擋水5.6.1～5.10.310.5（全年）2290585（壩）523.782290壩體度汛斷面擋水5.1110（11月）112613（壩）495.3911211月1日導(dǎo)流洞下閘5.12.1～6.5.315（12～5月）430618（壩）560.3635773二期面板施工6.6.1以后永久泄水建筑物過流，第6年6月1日二期工程三臺機組全部發(fā)電
　　2.4 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

　?。?）圍堰

　　堰型選擇的原則：安全可靠，能滿足穩(wěn)定、防滲、抗沖的要求；構(gòu)造簡單，施工方便，宜于拆除并能充分利用當?shù)夭牧霞伴_挖渣料；堰基易于處理，堰體便于與岸坡或已有建筑物連接；在預(yù)定工期內(nèi)可修筑到需要的斷面和高程；具有良好的技術(shù)經(jīng)濟指標。本工程開挖渣料中全風(fēng)化料及石渣料豐富；堰址處河床沖積層厚度平均僅有4m左右，圍堰最大擋水水頭約13m，圍堰基礎(chǔ)及堰體采用粘土斜墻加鋪蓋能滿足防滲要求；土石圍堰能充分利用開挖渣料，地基適應(yīng)性強，造價低，施工簡便，因此本工程上、下游圍堰均采用土石圍堰。

　　上游圍堰在截流后第一個枯水期擋水，汛期自潰，由壩體臨時度汛斷面擋水。圍堰

　　設(shè)計洪水標準為P=5%，Q=524 m³/s（11月～5月），堰前水位502.09m，圍堰頂高程503.00m，頂寬10m，圍堰最大高度約13m，圍堰基礎(chǔ)及堰體采用粘土斜墻加鋪蓋防滲，防滲鋪蓋長32m。圍堰邊坡：上游水下部分為1：5，水上部分為1：3，下游為1：1.5。截流戧堤位于圍堰體內(nèi)，頂高程為496.00m。本工程上游圍堰鄰近導(dǎo)流洞進口，圍堰坡腳距一期混凝土壩挑流鼻坎及沖沙道出口分別為70m和20m，為滿足圍堰抗沖要求，在圍堰坡腳堆砌鋼筋石籠護坡。根據(jù)壩體施工進度安排，截流后第二個枯水期，為進行一期面板混凝土施工，需重新修復(fù)上游圍堰。

　　下游圍堰在截流后第一個枯水期擋水，汛期自潰，由壩體臨時度汛斷面擋水。圍堰設(shè)計洪水標準為P=5%，Q=524 m³/s（11月～5月），堰前水位483.92m，圍堰頂高程485.50m，頂寬10m，圍堰最大高度約10.00m，圍堰基礎(chǔ)及堰體均采用粘土斜墻加鋪蓋防滲，防滲鋪蓋長28m。圍堰邊坡：迎水面為1：4.5，背水面為1：1.5。

　　為滿足永久水工建筑物泄水要求，下游圍堰需全部拆除。

　?。?）導(dǎo)流隧洞

　　根據(jù)壩址處地形、地質(zhì)、施工洪水及一、二期水工樞紐布置等條件，綜合考慮各期導(dǎo)流要求，施工期在左岸布置一條導(dǎo)流隧洞，在下閘蓄水后和導(dǎo)流洞封堵前的時段，利用導(dǎo)流洞1^#施工支洞，通過導(dǎo)流隧洞后段向下游供水。導(dǎo)流洞布置詳見圖1。

　　導(dǎo)流洞斷面形狀采用方圓形，洞長593.277m，隧洞底坡i=2.425%，進口底板高程492.00m，出口底板高程478.00m。隧洞斷面尺寸除滿足各期導(dǎo)流要求外，還應(yīng)保證一期工程的大壩（壩頂高程518m）和電站進水口的正常運行，即發(fā)生100年一遇洪水時（Q=2000m³/s，一期大壩設(shè)計洪水），一期大壩不被淹沒。通過水力學(xué)計算，如果導(dǎo)流洞全洞段用混凝土襯砌，所需過水斷面尺寸為11m×13m（寬×高）。根據(jù)可研階段地質(zhì)勘察成果，導(dǎo)流隧洞洞身段多為I、II類圍巖，地質(zhì)條件較好，考慮導(dǎo)流隧洞的臨時性和節(jié)省工程投資，隧洞部分洞段的邊頂拱可不需混凝土襯砌，但為滿足過流量的要求，隧洞過水斷面尺寸需相應(yīng)擴大至13.2m×13.6m（寬×高）。

　　導(dǎo)流隧洞全洞段襯砌方案和部分洞段襯砌方案各項目的比較見表5：

表5 襯砌方案比較表

項目部分洞段二次支護全洞段二次支護斷面型式方圓形方圓形全斷面襯砌段斷面尺寸（m×m）12×1311×13底板襯砌段斷面尺寸（m×m）13.2×13.6/流量系數(shù)0.610.71出口斷面面積（m²）143.912132.842石方洞挖（10⁴m³）13.2912.20混凝土（10⁴m³）2.473.21

　　由表5可見：在滿足隧洞泄流能力和安全支護的前提下，隧洞局部洞段邊頂拱噴錨支護、底板混凝土襯砌相應(yīng)于全洞全斷面混凝土襯砌洞挖工程量增加1.09×10⁴m³，混凝土減少0.74×10⁴m³，相對較優(yōu)，故采用隧洞局部洞段邊頂拱噴錨支護、底板混凝土襯砌的支護方式。

　　由于一、二期工程擋水建筑物距離較近，導(dǎo)流洞進口緊鄰一期大壩布置，施工期導(dǎo)流洞過流時抬高了一期大壩下游水位，降低了一期工程泄水建筑物的泄流能力，尤其在汛期會影響泄洪沖沙道正常沖沙，因此二期工程施工時對一期電站的正常運行會有一定影響。另外，根據(jù)水工模型試驗成果，二期工程施工期間上游多余來流量通過一期大壩溢流表孔進入下游，導(dǎo)流洞進口流態(tài)較好；若通過泄洪沖沙道下泄上游來水，上游圍堰堰前水流波動較大，導(dǎo)流洞進口流態(tài)較差，因此二期工程施工期間，尤其在枯期，需要一期工程盡量利用溢流表孔下泄上游來水。

　　2.5 截流

　　根據(jù)水文特性及施工總進度安排，截流時段選在第2年11月上旬。截流流量選用11月份10年一遇月平均流量，Q=112m³/s。采用右岸單戧堤單向立堵進占的截流方式，截流戧堤頂高程為496m，頂寬10m。龍口位置選在靠左岸河床。經(jīng)初步計算龍口最大落差約3.2m，最大流速約3.9m³/s。

　　2.6 基坑排水

　　基坑排水包括基坑開挖前的初期排水和基坑開挖及建筑物施工過程中的經(jīng)常性排水。

　　初期排水主要包括基坑積水、圍堰和基坑滲水等?；觾?nèi)積水體積為13×10⁴m³，水深為7m，初期排水總量用1.5倍基坑積水量估算。按7天排干計算，基坑水位平均下降速度為1m/d，排水強度約1160 m³/h。經(jīng)常性排水包括圍堰和基坑滲水、降水、施工廢水等。排水設(shè)備用量由初期排水強度決定，選擇IS150-125-315型水泵8臺，其中2臺為備用，水泵布設(shè)在上、下游圍堰堰頂上。

圖1 馬鹿塘水電站二期工程施工導(dǎo)流平面布置圖

　　2.7 下閘蓄水

　　根據(jù)施工總進度安排，擬定于第5年11月導(dǎo)流洞下閘，水庫蓄水，下閘設(shè)計流量采用10年一遇的11月平均流量，Q=112m³/s。導(dǎo)流洞封堵時段為12月~5月，采用該時段20年一遇洪水標準，相應(yīng)流量Q=430m³/s。

　　水庫蓄水期間為滿足電站下游用水要求，最小下泄流量為23.6 m³/s。導(dǎo)流洞下閘后，由供水洞（導(dǎo)流洞1^#施工支洞改造）經(jīng)導(dǎo)流洞后段向下游供水，供水洞內(nèi)設(shè)三個蝶閥。水位蓄至520.11m高程后，關(guān)閉一個蝶閥；蓄至523.00m高程后，再關(guān)閉一個蝶閥；蓄至540.67m高程后，關(guān)閉第三個蝶閥，由放空洞（進口高程538m）向下游供水，通過放空洞工作弧門控制下泄流量。當供水洞蝶閥全部關(guān)閉后，進行導(dǎo)流洞封堵。

　　水庫蓄水按入庫流量85%保證率計算，經(jīng)計算，蓄水至555m高程（水庫死水位）需26天。

3 設(shè)計體會

　　馬鹿塘水電站二期工程采用了混凝土面板堆石壩樞紐常用的枯期圍堰擋水，隧洞泄流的導(dǎo)流方式，即：枯期采用較低的圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流，抓緊時機進行壩基處理和壩體堆石填筑；汛期利用升高到擋水標準的壩體臨時斷面攔洪渡汛。

　　和其它工程相比，本工程施工導(dǎo)流設(shè)計受一期工程的影響很大，主要表現(xiàn)為：

　?、俣诠こ讨喊寤A(chǔ)開口線距一期大壩溢流堰挑坎距離不到160m，留給二期工程上游圍堰和導(dǎo)流洞進口明渠布置的空間十分有限；②一期大壩壩頂高程518m，比二期大壩低了116m，二期工程導(dǎo)流洞的泄流能力既要滿足施工期間各導(dǎo)流時段的過流要求，還要保證一期大壩不被淹沒，經(jīng)水力學(xué)計算和水工模型試驗驗證，導(dǎo)流洞規(guī)模主要由后者決定，由此造成二汛、三汛壩體臨時斷面高程遠遠高于其壩前水位。

4 結(jié)語

　馬鹿塘水電站二期工程即將開工建設(shè)，需詳細、深入地進行施工導(dǎo)流設(shè)計，妥善解決施工中可能出現(xiàn)的問題。