水利水电施工(2017年第3辑)
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3 截流设计

3.1 截流边界条件

由于左岸和右岸坝肩、泄洪洞进口边坡及电站进水口开挖边坡施工过程中部分石渣下江,致使坝址段水位较大幅度壅高。另外,由于导流洞进出口围堰前缘基岩较厚,进出口围堰爆破拆除后水下清渣受水位和清渣设备本身的制约,难以清理至导流洞进出口设计底板高程,影响分流效果。针对坝址段河床堆渣和可能发生的导流洞进出口引渠堆渣情况,经多次讨论研究,提出了实施阶段应允许考虑进出口围堰爆破拆除的各种可能工况,最终确定以导流洞进出口堆渣高度分别为7m和5m作为分流前提条件进行截流设计,并进行了相关模型试验,为截流设计提供科学依据。

3.2 截流时段与截流流量

根据金沙江水文特性,10月中下旬为主汛期的汛末,流量较大,不宜安排截流,11月开始进入退水期,流量相对较小。综合考虑围堰施工工期和截流水力学指标计算情况,截流时段选为11月上旬至11月中旬,相应10年一遇旬平均流量为4660~3720m3/s。

结合防渗墙试验平台施工,戗堤进占时间确定为11月上旬,按11月上旬10年一遇旬平均流量4660m3/s进行截流水力学计算。

3.3 截流方式

采用单向进占、宽戗堤立堵方式截流。一期截流完成后在左侧预留15m宽龙口,并首先在右岸上游填筑形成防渗墙试验平台。

3.4 截流戗堤设计和戗堤轴线布置

考虑到白鹤滩水电站截流时,溪洛渡水电站蓄水对白鹤滩水电站下游水位的顶托影响,根据水力学计算,当来流量为截流设计流量4660m3/s时,截流合龙后相应上游水位约为604.36m,考虑波浪爬高及戗堤安全超高,戗堤顶高程确定为605.50m。截流戗堤轴线布置在上游围堰轴线上游,截流戗堤轴线与堰轴线平行,距堰轴线上游21.5m,堤顶宽45.0m,堤顶长98.46m,戗堤按梯形断面设计,上、下游边坡均为1∶1.5,进占向堤头边坡1∶1.3。

3.5 截流水力学计算

考虑到白鹤滩水电站截流时,溪洛渡水电站实际蓄水位存在不确定性,如果考虑回水位的影响,而实际截流时溪洛渡水电站蓄水水位偏低,将增加截流难度。设计阶段不考虑回水影响,实际截流时,如果受回水影响抬高了水位,对降低截流难度是有利的,只是增加了截流时的水深,截流偏安全,但截流备料量应按考虑回水影响工况计算。

根据实际堆渣情况下的导流洞泄流曲线、11月上旬10%频率流量4660m3/s及相关实测地形资料等进行截流水力学计算,主要计算成果见表1和图1。截流计算成果表明,截流戗堤龙口合龙后,上游水位约为601.64m;龙口最大平均流速(戗堤轴线上)约为4.33m/s,相应于龙口宽55m,龙口单宽功率29.24(t·m)/(s·m);截流最终总落差为1.68m。

表1 截流水力学计算成果(进口岩埂7m)

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图1 龙口水力学参数曲线

3.6 龙口设计

根据水力学计算成果结合龙口布置情况将截流戗堤分为非龙口段和龙口段。非龙口段为右岸预进占段,长约28.5m;龙口段为70m,从右向左分3个区段进占(图2)。分区情况如下:

Ⅰ区:龙口宽70.0~45.0m,龙口平均流速3.37~4.33m/s,最大平均流速4.33m/s。

Ⅱ区:龙口宽45.0~15.0m,龙口平均流速2.30~3.37m/s,最大平均流速3.37m/s。

Ⅲ区:龙口宽15.0~0.0m,龙口平均流速0~2.30m/s,最大平均流速2.30m/s。

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图2 龙口分区(单位:高程以m计,其余以cm计)

3.7 龙口护底

前期泄洪洞进口、坝肩槽及水垫塘边坡开挖时,河床两岸堆积了部分大块石及特大石,尤其是在戗堤轴线部位,起到了龙口及下游护底作用。综合考虑龙口冲刷、戗堤坍塌、河床实际情况等因素,参考以往类似工程成功经验,龙口处不做护底。

3.8 截流物料及抛投材料

根据白鹤滩水电站的施工条件及当地材料状况,宜选用石渣料及大块石作为截流抛投材料。针对坝址处玄武岩开挖料整体性差,大、中块石料较少,以小于等于0.6m的石渣料为主的情况,在截流过程中准备部分钢筋石笼代替特大石,并考虑部分备用量作为安全储备。根据截流水力学计算成果,参照已建工程截流实践经验,龙口不同分区的抛投材料数量见表2。

表2 龙口合龙段抛投材料汇总

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