王劍濤，顧 偉，薛寶臣，白 宇

（中國電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100024）

1 工程概況

大華橋水電站位于云南省怒江州蘭坪縣境內(nèi)，為瀾滄江上游曲孜卡至苗尾河段水電梯級(jí)規(guī)劃的第七級(jí)，上游為黃登水電站，下游為苗尾水電站。大華橋水電站為二等大（2）型工程，開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主。電站正常蓄水位1 477.00 m，相應(yīng)庫容2.62億m3，死水位1 472.00 m，調(diào)節(jié)庫容0.413億m3，具有日調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)容量920 MW（4×230 MW），多年平均發(fā)電量41.50億k·Wh。

工程樞紐建筑物由碾壓混凝土重力壩、壩身溢流表孔和泄洪底孔、左岸岸塔式進(jìn)水口及地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程1 481.00 m，最大壩高103m；左岸引水發(fā)電系統(tǒng)采用“單機(jī)單管”引水及“兩機(jī)一室一洞”尾水的布置格局，電站進(jìn)水口底板高程為1 449.00 m，地下廠房尺寸196 m×27.8 m×68.5 m（長(zhǎng)×寬×高），安裝4臺(tái)單機(jī)容量230 MW的立軸混流式水輪機(jī)組。工程采用枯期圍堰擋水、汛期基坑過水、隧洞泄流的施工導(dǎo)流方式，導(dǎo)流洞布置在右岸，進(jìn)、出口底板高程分別為1 399.00 m、1 398.00 m，隧洞斷面尺寸12 m×14 m（寬×高），洞身全長(zhǎng)501 m。

大華橋水電站于2010年7月開始籌建；2014年11月處大江截流。工程于2018年2月2日導(dǎo)流洞下閘封堵，2018年5月底第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。

2 截流設(shè)計(jì)

大華橋水電站截流工程規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方案研究分析，涵蓋和比較了可能截流的多個(gè)時(shí)段及不利于截流的因素，確定了一套切實(shí)可行、風(fēng)險(xiǎn)可控又經(jīng)濟(jì)合理的截流方案。

2.1 截流標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)段及流量選擇

大華橋電站工程圍堰截流后，先完成上游臨時(shí)圍堰填筑和防滲體施工，隨后在臨時(shí)圍堰的保護(hù)下進(jìn)行上游膠凝砂礫石過水圍堰施工，施工工期較緊，河床截流宜及早進(jìn)行。

根據(jù)工程的實(shí)施情況及現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度安排，結(jié)合水文條件，截流工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要對(duì)10月下旬、11月上旬、11月中旬、11月下旬、12月上旬5個(gè)時(shí)段按P=10%旬平均流量，以單戧堤立堵截流為代表，進(jìn)行了截流水力學(xué)計(jì)算及圍堰施工進(jìn)度分析，最終推薦截流時(shí)段為11月上旬，龍口不同寬度水力學(xué)指標(biāo)見表1。

2.2 進(jìn)口殘留巖埂不利因素分析

導(dǎo)流隧洞進(jìn)口圍堰采用預(yù)留巖埂上接混凝土重力式圍堰，考慮進(jìn)口巖埂拆除難度，對(duì)導(dǎo)流隧洞進(jìn)口殘留巖埂對(duì)截流不利影響進(jìn)行分析計(jì)算，分別研究了殘留1 m巖埂、2 m巖埂條件，并通過截流水力學(xué)模型試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)計(jì)算成果，進(jìn)口巖埂殘留2 m情況下截流的水力學(xué)指標(biāo)增大，截流難度也隨之增加。為降低截流難度，減小截流風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)要求將導(dǎo)流洞進(jìn)口巖埂拆除干凈，但截流備料規(guī)劃按照巖埂殘留2 m進(jìn)行備料以應(yīng)對(duì)截流不利情況。

表1 龍口不同寬度水力學(xué)指標(biāo)

2.3 河道溜渣抬高河床對(duì)截流影響分析

根據(jù)導(dǎo)流隧洞進(jìn)口實(shí)測(cè)的水下地形、水位流量及壩址區(qū)的河道情況，壩址區(qū)的河床地形已經(jīng)發(fā)生改變，部分河段河床抬高或束窄明顯。為掌握河床地形變化對(duì)截流帶來的影響，在考慮河床地形變化的情況下對(duì)截流計(jì)算進(jìn)行了復(fù)核。

2.4 截流方式及戧堤、龍口確定

截流采用具有施工方法簡(jiǎn)單、施工準(zhǔn)備工程量小、費(fèi)用低的單戧堤立堵的截流方式。截流戧堤按梯形斷面設(shè)計(jì)，上游設(shè)計(jì)坡比為1∶1.5，下游設(shè)計(jì)坡比為1∶1.5，端頭設(shè)計(jì)坡比為1∶1.5。為確保截流過程中車輛運(yùn)輸順暢，保證截流按期順利完成，根據(jù)截流拋投強(qiáng)度，需滿足戧堤頂3～4輛20～32 t自卸汽車同時(shí)拋投作業(yè)，戧堤頂寬為25 m。

為使龍口合龍工程量盡量小、歷時(shí)盡可能短，同時(shí)避免龍口處河床和兩側(cè)堤頭受到較大沖刷，左、右岸非龍口段進(jìn)行預(yù)進(jìn)占及裹頭施工，抗沖流速按3 m/s左右考慮，經(jīng)計(jì)算確定龍口寬度為65 m。

2.5 截流拋投材料選擇

根據(jù)合龍過程中不同寬度龍口的流速、落差及單寬功率等水力學(xué)指標(biāo)，龍口段進(jìn)占共劃分為3個(gè)區(qū)，以便于施工時(shí)控制拋投材料及采用適當(dāng)?shù)膾佂都夹g(shù)。

龍口Ⅰ區(qū)：龍口從右岸向左岸單向進(jìn)占，龍口寬度由65 m進(jìn)占至45 m，龍口流速2.35～5.04 m/s，龍口泄流量613～430 m3/s。進(jìn)占物料總量約2.4萬m3，其中石渣料約占90%，中石約占10%。

龍口Ⅱ區(qū)∶龍口寬度由45 m進(jìn)占至15 m，龍口流速5.04～5.2 m/s～2.89 m/s，龍口泄流量430～29 m3/s，合龍進(jìn)占進(jìn)入最困難段。進(jìn)占物料總量約1.44萬m3，其中石渣料約占20%，中石約占48%，大石約占19%，鋼筋石籠約占13%。在龍口寬度接近35m時(shí)，流速最大，水流對(duì)兩岸裹頭沖刷強(qiáng)烈，此時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，拋投一定數(shù)量的鋼筋石籠或鋼筋石籠串，以保證戧堤兩岸端頭的穩(wěn)定。

龍口Ⅲ區(qū)∶龍口寬度由15 m進(jìn)占至合龍，龍口流速由 2.89～0.00 m/s，龍口泄流量 29～0 m3/s。進(jìn)占物料總量約0.08萬m3，其中石渣料約占80%，中石約占20%。

3 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及先進(jìn)性

3.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1）截流水力學(xué)指標(biāo)差。截流時(shí)段選擇在11月上旬，截流標(biāo)準(zhǔn)采用11月上旬10年一遇旬平均流量，相應(yīng)流量858 m3/s，設(shè)計(jì)龍口最大平均流速5.2 m/s，截流最大落差5.77 m，最大單寬功率95.75（t·m）/（s·m），與國內(nèi)同等規(guī)模工程相比，截流水力學(xué)指標(biāo)差，截流施工難度較大。

2）分流建筑物規(guī)模小，截流風(fēng)險(xiǎn)較大。由于攔河壩施工導(dǎo)流采用斷流圍堰一次攔斷河流，隧洞泄流，枯水期圍堰擋水，汛期基坑過水，基坑內(nèi)枯水期施工的導(dǎo)流方案，截流時(shí)只有一條導(dǎo)流隧洞作為分流設(shè)施，截流風(fēng)險(xiǎn)較大。

3）截流設(shè)計(jì)輸入資料具有不確定性。①導(dǎo)流隧洞進(jìn)口圍堰采用預(yù)留巖埂上接混凝土重力式圍堰型式，最大堰高22 m，進(jìn)口圍堰的拆除效果直接影響導(dǎo)流隧洞的分流能力；②受壩址區(qū)兩岸開挖棄渣影響，壩址區(qū)的河床地形已經(jīng)發(fā)生改變，部分河段河床抬高或束窄明顯。河床地形變化及導(dǎo)流隧洞進(jìn)出口水位流量關(guān)系變化對(duì)截流規(guī)劃設(shè)計(jì)影響明顯。

由于以上截流設(shè)計(jì)輸入資料具有不確定性，截流設(shè)計(jì)方案需動(dòng)態(tài)調(diào)整，并統(tǒng)籌考慮各種邊界條件不確定帶來的影響。

4）截流施工強(qiáng)度較高。截流戧堤的料物拋投量為4.84萬m3，小時(shí)最大拋投強(qiáng)度約990 m3/h。與國內(nèi)同等規(guī)模工程相比，截流施工強(qiáng)度較高，需制定詳細(xì)、有效的截流施工規(guī)劃方案。

5）截流后施工項(xiàng)目多、難度大、工期緊，截流成功是實(shí)現(xiàn)工程按期發(fā)電的關(guān)鍵。圍堰截流后，需在次年4月底前完成上游臨時(shí)圍堰填筑和防滲體施工，上游CSG過水圍堰開挖及CSG澆筑，其中CSG圍堰為國內(nèi)高度最大的CSG材料圍堰，截流后施工項(xiàng)目多，難度大，且工期緊，因此河床截流宜及早進(jìn)行，且截流是否成功意義重大。

3.2 設(shè)計(jì)先進(jìn)性

1）大流量、小洞徑截流設(shè)計(jì)。截流設(shè)計(jì)流量858 m3/s，分流建筑物導(dǎo)流隧洞斷面為12 m×14 m（寬×高），截流最大單寬分流量達(dá)71.5 m3/s，在相同截流流量規(guī)模下，采用小洞徑導(dǎo)流隧洞分流，在國內(nèi)水電工程截流上應(yīng)用很少。

截流采用單戧堤立堵的截流方式，設(shè)計(jì)龍口最大平均流速5.2 m/s，截流最大落差5.77 m，最大單寬功率95.75（t·m）/（s·m）。實(shí)施階段實(shí)測(cè)截流流量829 m3/s，龍口最大平均流速4.89 m/s，截流最大落差5.05 m，與國內(nèi)同等規(guī)模工程相比，截流水力學(xué)指標(biāo)差，截流施工難度大，為瀾滄江流域上同期截流的多個(gè)工程之最，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。

2）截流設(shè)計(jì)方案動(dòng)態(tài)調(diào)整。截流設(shè)計(jì)過程中，考慮到設(shè)計(jì)輸入資料等邊界條件的不確定性，設(shè)計(jì)根據(jù)截流前現(xiàn)場(chǎng)提供的資料，設(shè)計(jì)方案中新增了10月下旬截流計(jì)算成果，導(dǎo)流隧洞進(jìn)口圍堰拆除殘留2 m巖埂截流計(jì)算成果及實(shí)測(cè)地形下的截流計(jì)算成果，對(duì)截流設(shè)計(jì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，為截流施工提供準(zhǔn)確、豐富的技術(shù)保障。

3）截流備料充分利用工程開挖料，降低投資。由于截流水力學(xué)指標(biāo)較差，一般情況截流備料需制作混凝土四面體，為充分利用工程開挖料，該工程截流設(shè)計(jì)采用鋼筋石籠替代混凝土四面體。另外，截流備料料源主要為導(dǎo)流隧洞進(jìn)口邊坡及左右岸壩肩1 430 m以上邊坡開挖料，開挖邊坡由紫紅色板巖組成，薄層狀結(jié)構(gòu)，開挖形成的大塊石較少，因此，部分大石料設(shè)計(jì)采用鋼筋石籠替代，減少了大塊石料場(chǎng)的開采。

4）取消了龍口護(hù)底，降低了施工難度。截流龍口范圍河床預(yù)平拋?zhàn)o(hù)底是有效防止堤頭坍塌的措施，但由于該工程截流戧堤處水流流速大，進(jìn)行戧堤龍口護(hù)底施工難度較大。設(shè)計(jì)過程中，考慮到戧堤處河床已被棄渣抬高，已起到了部分護(hù)底的效果，結(jié)合截流水力學(xué)模型試驗(yàn)的成果，取消了龍口護(hù)底措施，降低了施工難度。

4 結(jié)語

大華橋水電站于2014年11月1日實(shí)施截流，整個(gè)截流歷時(shí)約32 h，實(shí)測(cè)截流流量829 m3/s，龍口最大平均流速4.89 m/s，截流最大落差5.05 m，截流水力學(xué)指標(biāo)差，截流施工難度較大，為流域上同期多個(gè)截流工程之最，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。實(shí)際截流的水力學(xué)指標(biāo)、截流拋投量與截流規(guī)劃設(shè)計(jì)成果基本一致。

大華橋水電站截流工程規(guī)劃設(shè)計(jì)通過提前介入、設(shè)計(jì)先行、方案比較、動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)工程截流準(zhǔn)備和截流實(shí)施起到了很好的指導(dǎo)作用。在截流困難階段，規(guī)劃采用的鋼筋石籠及鋼筋石籠串發(fā)揮了重要作用，大塊石及鋼筋石籠基本用完，在保證順利實(shí)施截流的前提下，避免了截流備料的浪費(fèi)。同時(shí)通過方案分析和研究，結(jié)合水情預(yù)報(bào)系統(tǒng)，順利實(shí)現(xiàn)了工程提前截流半個(gè)月，為工程Ⅰ枯施工及發(fā)電工期提前提供了保障，經(jīng)初步測(cè)算創(chuàng)造提前發(fā)電量約0.43億kW·h，創(chuàng)造提前發(fā)電效益約1 500萬元，起到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。