邵紅艷，歐 波

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

1 工程概況

黔中水利樞紐工程位于貴州中部黔中地區(qū)。工程功能以灌溉、城市供水為主，兼顧發(fā)電，為綜合利用的跨流域大型調(diào)水樞紐工程。年調(diào)水量7.41億m3，年發(fā)電量3.6億kW·h。

黔中水利樞紐工程—平寨水庫(kù)校核洪水位1333.52 m，總庫(kù)容10.89億m3，為大（1）型水庫(kù)，工程總體等別為Ⅰ等，屬大（2）型工程。平寨水庫(kù)水源工程由大壩樞紐工程大壩（含帷幕）、開(kāi)敞式溢洪洞、泄洪放空洞、平寨電站、取水系統(tǒng)等永久建筑物組成。

平寨水庫(kù)設(shè)計(jì)階段考慮到工程的重要性，水庫(kù)布置了右岸泄洪放空設(shè)施，與右岸溢洪洞聯(lián)合承擔(dān)泄洪任務(wù)的同時(shí)也具備一定的放空能力。根據(jù)泄洪放空洞的布置，可從水庫(kù)最高水位1333.52 m（庫(kù)容10.89億m3），經(jīng)泄洪放空洞降低水位到1268 m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容1.93億m3，最大放空庫(kù)容8.96億m3，放空程度為82.3%。水庫(kù)水位1321 m以上考慮右岸開(kāi)敞式溢洪洞和右岸泄洪放空洞聯(lián)合放水、1321 m～1260.0 m右岸泄洪放空洞獨(dú)立放水。

2 增設(shè)低部位放空設(shè)施設(shè)計(jì)背景

2009年10月完成初步設(shè)計(jì)，2009年11月進(jìn)入招標(biāo)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段，至2012年12月施工圖設(shè)計(jì)基本完成。招標(biāo)～施工圖設(shè)計(jì)階段按照當(dāng)時(shí)執(zhí)行《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 228-98）設(shè)計(jì)和審批，其中8.1.6條規(guī)定:“混凝土面板堆石壩樞紐工程布置中，一般可不設(shè)置專門的放空設(shè)施；對(duì)于重要工程及混凝土面板砂礫石壩是否設(shè)置專門放空設(shè)施，應(yīng)進(jìn)行論證”。

大壩樞紐設(shè)計(jì)無(wú)專門放空設(shè)施，而是考慮到工程的重要性，初設(shè)和施工圖設(shè)計(jì)將進(jìn)口高程設(shè)置于1260 m的右岸泄洪洞兼作水庫(kù)放空設(shè)施，稱為泄洪放空洞，壩體面板上游1259 m高程以下設(shè)置防滲鋪蓋（施工期間由原設(shè)計(jì)30 cm粉煤灰厚度加厚至90 cm，并結(jié)合粘土鋪蓋聯(lián)合防滲）進(jìn)行輔助加強(qiáng)防滲。即設(shè)計(jì)考慮1260 m高程以上面板堆石壩防滲體系破損出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏時(shí)，通過(guò)泄洪放空洞放水后進(jìn)行檢查和修復(fù)；1260 m高程以下防滲體系破壞時(shí)可通過(guò)設(shè)置的輔助防滲體防滲并一定程度上修復(fù)滲水通道；設(shè)計(jì)滿足當(dāng)時(shí)執(zhí)行規(guī)范的要求，也符合當(dāng)時(shí)面板堆石壩的設(shè)計(jì)理念。

2013年1月22日水利部頒布了《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 228-2013），替代了之前的規(guī)范（SL 228-98），從2013年4月22日正式實(shí)施。新規(guī)范中3.1.6條第4點(diǎn)以強(qiáng)制性條文規(guī)定:“高壩、重要工程、地震設(shè)計(jì)烈度為8度、9度的混凝土面板堆石壩，應(yīng)設(shè)置放空設(shè)施”。平寨水庫(kù)大壩樞紐高壩，也屬于重要工程，從2009年11月開(kāi)始建設(shè)，目前正在建設(shè)中，建設(shè)期跨越新老規(guī)范交接，應(yīng)按新規(guī)范要求設(shè)置放空設(shè)施。

本工程在水庫(kù)右岸設(shè)置了泄洪放空洞，進(jìn)口底板高程為1260.0 m，可將庫(kù)水位降低到1268.0 m，但下部距離壩前圍堰高程1200.0 m仍有68.0 m水頭無(wú)法實(shí)現(xiàn)放空和檢修；根據(jù)新規(guī)范的規(guī)定和要求，本工程應(yīng)設(shè)置放空設(shè)施，以解決下部放空和檢修的問(wèn)題；根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外類似工程150級(jí)高面板壩存在中低部滲水現(xiàn)象突出，由于沒(méi)有考慮低部位檢修措施，造成無(wú)法實(shí)現(xiàn)水庫(kù)放空及檢修的目的，因此不管是從新規(guī)范強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的符合性還是從滿足本工程水庫(kù)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)際角度出發(fā)，增設(shè)平寨水庫(kù)高程1268.0 m以下大壩檢修措施及方案是必要的。

3 低部位放空設(shè)施的方案擬定

3.1 運(yùn)行原則

當(dāng)平寨水庫(kù)出現(xiàn)面板破損、止水或帷幕失效，造成水庫(kù)滲水嚴(yán)重影響效益的發(fā)揮或危急大壩安全的應(yīng)急情況需要放空水庫(kù)，降低庫(kù)水水位進(jìn)行檢查及修復(fù)。其放空運(yùn)行方式為:水庫(kù)正常蓄水位1331 m至開(kāi)敞式溢洪洞堰頂高程1321 m之間的庫(kù)容考慮開(kāi)敞式溢洪洞和泄洪放空洞聯(lián)合放水；水位1321 m～1268 m之間的庫(kù)容考慮泄洪放空洞放水，水位降至1268 m（滿足泄洪放空洞有壓流時(shí)的水位）左右，由泄洪放空洞與新建放空設(shè)施聯(lián)合放空至1260 m，1260 m以下庫(kù)容由新建放空設(shè)施單獨(dú)完成放空。

3.2 布置原則

1）增設(shè)的低部位放空設(shè)施屬應(yīng)急設(shè)施，方案布置設(shè)計(jì)應(yīng)滿足水庫(kù)放空運(yùn)行方式，滿足基本的運(yùn)行和管理，且不影響其他主要建筑物的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2）增設(shè)的低部位放空設(shè)施進(jìn)口底板高程的選擇既要考慮水庫(kù)泥沙淤積的影響，也要考慮水庫(kù)需要放空檢查及修復(fù)時(shí)，剩余未放空的水頭能滿足潛水員下水檢查該水位以下的損壞情況和進(jìn)行修復(fù)操作的需要。

3）新設(shè)放空設(shè)施長(zhǎng)度、斷面尺寸等控制放空流量尺寸的選擇既要考慮一個(gè)枯水期能盡量完成水庫(kù)放空、檢查和修復(fù)的需要，也要考慮滿足下閘蓄水的工期要求，同時(shí)還要兼顧放空檢修期間枯期導(dǎo)流的需要。

4）為達(dá)到結(jié)構(gòu)安全可靠運(yùn)行，減小實(shí)施難度，節(jié)省工程投資，建筑物布置應(yīng)避開(kāi)左右岸不良地質(zhì)區(qū)域，如大規(guī)模溶洞、巖溶管道、溶蝕塌陷區(qū)等；

5）盡可能減小對(duì)已建建筑物及已形成的帷幕造成的干擾及破壞，因水庫(kù)增設(shè)的低部位放空設(shè)施對(duì)已完成的帷幕及建筑物結(jié)構(gòu)造成破壞的采取有效的補(bǔ)強(qiáng)及修復(fù)措施。

6）由于右岸已建洞室建筑物較多，空間交叉干擾較大，地質(zhì)情況較復(fù)雜且變化大，因此右岸洞線方案必須充分綜合考慮以上各種因素進(jìn)行合理布置。

7）充分利用已建建筑物具備的現(xiàn)成施工條件。

3.3 方案擬定

根據(jù)布置原則并結(jié)合平寨水庫(kù)樞紐布置、地形地質(zhì)、水庫(kù)運(yùn)行等方面的情況，考慮與右岸已建的泄洪建筑物（開(kāi)敞式溢洪洞、泄洪放空洞)聯(lián)合放空的運(yùn)行方式及布置原則，放空建筑物采用新建隧洞與部分新建隧洞進(jìn)行比選，主要擬定為在右岸新建低部位放空洞和利用導(dǎo)流洞改建（龍?zhí)ь^）兩個(gè)大方案進(jìn)行比選。

（1）右岸新建放空洞閥門控制放空方案

新增放空隧洞軸線位于距離已建泄洪放空洞軸線右側(cè)30 m，隧洞前段為平坡布置，在樁號(hào)0+356.82 m處后段坡度i=1∶32.294至出口，在帷幕前為直徑4.0 m的鋼筋砼襯砌結(jié)構(gòu)，帷幕后（0+544.60）為直徑3.0 m的鋼襯結(jié)構(gòu)，出口接檢修閥門（蝶閥）及工作閥門（錐形閥）并設(shè)置閥門控制室；新增隧洞全長(zhǎng)為970 m。

（2）右岸導(dǎo)流洞改建閥門控制放空方案

放空隧洞前洞段是在已建右岸導(dǎo)流洞正上方布置一段放空洞并在導(dǎo)流洞堵頭下游段采用“龍?zhí)ь^”斜井型式與導(dǎo)流洞后洞段結(jié)合；進(jìn)口底板高程為1230 m，由進(jìn)口引渠段、閥前有壓洞段、閥前鋼管及岔管段、閥門控制室、閥后“龍?zhí)ь^”有壓壓力鋼管段（含閥后岔管段、上彎段、斜管段、下彎段、水平及漸變段）、導(dǎo)流洞改造段等部分組成，另外在閥室及其下游還布置了應(yīng)急排水洞、閥室交通洞、灌漿平硐交通支洞等建筑物。閥門控制室內(nèi)布置檢修及工作閥門，閥門布置在經(jīng)上游岔管分岔的兩根支管上，采用雙管平行布置，每管上布置檢修閥門及工作閥門各一套，閥門均采用偏心半球閥（口徑2 m），放空隧洞的整個(gè)流道全長(zhǎng)約827 m（從放空隧洞進(jìn)口至導(dǎo)流洞出口）。

3.4 方案比選

因工程樞紐建筑物（大壩、溢洪洞、泄洪放空洞、導(dǎo)流洞、帷幕等）已實(shí)施至尾聲，新建放空洞對(duì)各建筑物影響較大，且樞紐建筑物均布置于右岸，新建隧洞從布置上看較為困難，而利用導(dǎo)流洞方案與已建建筑物干擾較??；從工程工期看，新建隧洞方案工期較長(zhǎng)，而利用導(dǎo)流洞方案工期較短；從工程投資看，也是利用導(dǎo)流洞方案較省。經(jīng)過(guò)多方面比選，最終選擇右岸導(dǎo)流洞改建閥門控制放空方案。布置見(jiàn)圖1。

圖1 低部位放空隧洞縱剖面圖

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)新頒布的《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 228-2013）關(guān)于高壩應(yīng)設(shè)置放空設(shè)施的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程特點(diǎn)和目前建設(shè)情況，綜合考慮150 m級(jí)高混凝土面板壩對(duì)水利部新頒規(guī)范強(qiáng)制性條文的符合性、工程所處巖溶地區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性和水庫(kù)大壩長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性，并借鑒目前國(guó)內(nèi)外同類工程建設(shè)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，在低部位新增放空設(shè)施是必要的，技術(shù)上是可行的。