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2006年12月30日 15:26:21

12楼

隧洞导流
据统计，我国约49％的大中型水电工程采用隧洞导流，其中，土石坝约占56％，混凝土坝约占44％。25座土石坝中仅有3座由于河床十分开阔而采用涵洞导流，其余均为隧洞导流。混凝土坝采用隧洞导流的均位于狭谷地区，且90％为高坝，主要为高拱坝。可见隧洞导流方式不但适用于土石坝，也是狭谷中建混凝土高坝尤其是高拱坝的首选导流方式。80年代以后，随着我国水电开发逐步向西部转移以及狭谷高坝的建设，大型导流隧洞日益增多。隧洞导流的优点是不但适用于施工初期，也适用于中后期，但同时也存在隧洞运行期的高速水流、抗冲耐磨、围岩稳定以及退出运行时的下闸截流和隧洞封堵等问题。导流隧洞与永久工程的结合也是需要继续认真研究的问题，我国在这方面已积累了较丰富的经验。表2-4列出部分导流隧洞的参数。
以下为有代表性的隧洞导流工程实例

1．漫湾水电站工程
漫湾水电站混凝土重力坝高132m，溢流坝段和坝后厂顶溢流式厂房位于主河床内，初期装机1250MW，左岸为泄洪洞和岸边双泄洪中孔，坝后厂房两侧还设有冲沙底孔。漫湾水电站坝址河床狭窄，常水位水面宽不到lOOm，基岩为流纹岩，岩性坚硬，具镶嵌型结构特征，80％以上属一、二类岩体。坝址位于反S形河道的下游段，左岸为凸岸，适宜采用隧洞导流。
漫湾上下游土石围堰设计挡水标准为全年二十年一遇洪水流量9500m3／s。两条导流隧洞平行布置于左岸，衬砌后洞宽15m、高18m，为城门洞型。靠水侧的1号洞长458m，进口高程较低，靠山侧的2号洞长423m，进口比1号洞约高5m。这种布置有以下优点：
(1) 洞轴线长度最短，进口基岩裸露，少量明挖即可进洞。
漫湾水电站施工导流布置
(2)两洞平行，1号洞低，2号洞高，施工支洞由2号洞内侧进入主洞，大部分支洞可为两洞共用。可先完成低洞以满足枯水期河床截流要求，高洞可在第二年汛期前相继完成有利于错开施工高峰。
(3)1号洞为有压洞，2号洞为进口有压短管明流洞，这样既提高了流量系数，还可取消220m长明流洞段顶拱混凝土衬砌而不影响泄流量。
(4)有条件取消高洞进口截流闸门，高洞可提前于汛后干地封堵，低洞于第二年汛前下闸截流。
实际施工完全实现了预期的目标。导流隧洞于1986年5月开工，1987年12月低洞过水，主河槽截流，1988年5月高洞相继通水，两条导流隧洞共安全运用5个汛期。1992年11月2号洞在低水拱堰保护下先期干地封堵，1号洞于1993年3月下闸截流，大坝冲沙底孔及左岸双中孔向下游泄水，1993年5月底孔及中孔下闸蓄水，蓄水期间控制向下游的供水流量不小于300m3／s，同年6月第一台机组并网发电。
漫湾水电站施工导流工程还有以下特点：
(1)澜沧江汛期含沙量较高，为此对1号洞进口建筑，特别是闸门槽、底坎等重要部位加强了抗冲耐磨措施，在进口还有破除立轴旋涡的设施，保证了下闸截流的顺利进行，闸门渗水量微小。
(2)澜沧江流出我国国境后称湄公河，系国际河流，为不影响下游用水及航运，在导流隧洞下闸前，从上游围堰左侧专门开挖了一条短的输水洞通向基坑，做到了在导流隧洞下闸截流及水库蓄水初期向下游正常供水。
(3)导流隧洞堵头长28m，仅略大于等效洞径18m的一倍半，堵头混凝土使用微膨胀水泥，不冷却，不作接缝灌浆，既缩短了工期，也保证了工程质量。云南鲁布革、贵州东风水电站的导流隧洞堵头和四川铜街子、湖南五强溪水电站的导流底孔封堵都采用了微膨胀水泥，取得了相似的效果。
(4)水库蓄水的当年汛期，溢流坝表孔无闸门控制自由溢流，经采取调控水库水位、缩短小流量冲击坝后溢流式厂房顶的时间等多项措施，厂房及溢流坝右侧500kV开关站安全度过了汛期，结构完好无损。
漫湾水电站在施工导流方面取得的成功经验可供其他工程借鉴。
紧接漫湾水电站下游的大朝山梯级电站也采用隧洞导流，其工程规模与漫湾相当，坝高115m，装机容量1350MW。但大坝为碾压混凝土重力坝，发电厂房置于右岸地下，且漫湾水库可调洪削峰，因此只在左岸开挖一条衬砌后过水断面为15m*l8m，长约644m的导流隧洞。设计导流流量为3940m3／s(实际过流能力为4900m3／s)，主汛期虽允许基坑过水，但仍可满足施工总进度要求。该工程已于1997年11月截流，1998年5月建成了上游碾压混凝土过水拱围堰及下游土石过水围堰。

2．二滩水电站工程
二滩水电站位于雅砻江下游，距离金沙江的汇合口约40km，坝址处于高山狭谷中，混凝土双曲拱坝高240m，左岸为装机总容量3300MW的地下厂房系统，右岸有两条泄
洪隧洞，坝身还设有泄洪底孔、中孔及表孔。
二滩水电站土石围堰设计挡水标准为三十年一遇，洪水流量13500m3／s，实际施工时将上游围堰加高4m，挡水标准提高为五十年一遇，洪水流量14600m3／s，施工导流工程为一次断流围堰，左右岸各设一条导流隧洞(见图2-11)，右洞长1168m，左洞长1090m，隧洞衬砌后净断面为17．5mX23m(宽X高)，为目前我国最大的导流隧洞，围岩主要为坚硬的正长岩，稳定性较好。右洞一部分洞段为蚀变玄武岩，在隧洞开挖过程中视实际情况予以适当的喷锚支护。除隧洞进出口段及三类围岩外，混凝土衬砌的主要作用是降低糙率。
雅砻江汛期有漂木要求，因此导流隧洞进口未设中墩，截流闸门跨度达17.4m。为使闸门不承受高水头，在拱坝底部专设了4个4mX6m(宽X高)导流底孔，用于控制隧洞堵头施工期间的上游水位。
二滩水电站导流隧洞开挖与混凝土衬砌工程量巨大，洞挖量达100万m3，为缩短导流隧洞占用的直线工期，在工程筹建期事先开挖好施工支洞和8mX8m中心导洞。二滩工程于1991年9月开工，导流隧洞施工仅历时两年，1993年11月下旬实现河床截流。1997年11月上旬下闸封堵，改由导流底孔泄流，导流隧洞共运用4年，顺利完成了导流与漂木任务，1994年曾漂送木材约80万m3。水库于1998年5月1日开始蓄水。1998年汛期由拱坝泄洪中孔、底孔及右岸泄洪隧洞宣泄洪水。
通过二滩水电站导流隧洞施工和运用的实践，取得了以下经验和认识。
(1)随着施工机械化程度和技术水平的提高，只要地质条件许可、措施得当，大型以至特大型导流隧洞在狭谷高坝工程中将更多地被采用，施工工期已非制约因素。
(2)在二滩水电站导流隧洞运用期间，各年汛期最大洪水流量在5410～8170m3／s之间，隧洞始终处于明流状态，估算洞内最大流速约14m／s。下闸截流后沿洞观察，边墙下部及底板磨损较为明显，磨损程度超过风砂枪打毛，而隧洞过水前表面甚为平整，初期导流时经验算混凝土表面糙率系数仅约0.013，可见泥沙磨损剧烈。右洞自进口闸底坎下游端开始直至出口被冲出一道深0.3～0.8m、宽2m以上的沟槽，这一沟槽的形成与左右洞进水不平衡(右多左少)，横向水流将河床中石渣挟人洞内及隧洞弯道有关。左洞底板冲刷相对较轻，下闸后与尾水洞共用部分在底板上加浇了一层混凝土，以延长其使用寿命。
(3)隧洞进口门槽和闸门设计与施工质量良好，下闸十分顺利，实际下闸流量llOOm3／s，闸门挡水水头约19m，渗漏量左洞接近于0，门后地面无水，右洞约为1L／s，为国内所罕见。
(4)隧洞封堵段事先已按堵头设计要求开挖成截锥形，并在混凝土衬砌面上设置了键槽(加保护罩)，免除了第二次开挖，这一做法值得借鉴。混凝土堵头长60m，约为等效洞径23m的2.6倍，经复核计算，可缩短至42m，因涉及索赔等经济问题未果。左右洞堵头共浇筑混凝土53000m3，于1998年2月浇筑完成，接着于4月完成二期冷却及接缝灌浆。
(5)二滩水电站导流隧洞工程量巨大，但仅左洞下游约280m长一段被利用为发电尾水洞。由于水头过高，如改建为泄洪洞，目前在技术上尚难解决。像二滩水电站这样的导流隧洞如何更好地与永久工程结合，是值得深入探讨的问题。

wenrouhuainanren

2006年12月30日 15:26:48

13楼

3．天生桥一级水电站工程
天生桥一级水电站枢纽布置为：高178m的混凝土面板堆石坝横贯河床，岸边引水式电站位于左岸，陡槽式溢洪道位于右岸高台地上，其灰岩开挖料为堆石坝的主要料源，右岸还设有放空隧洞。河床及左岸基岩为较软弱的泥岩与砂岩互层，岩层走向与水流方向平行，不利的地质条件制约了导流隧洞的断面尺寸和型式。经分析比较，确定采用左岸双洞导流，衬砌后的过水断面为修正马蹄形，高、宽均为13．5m，外侧1号洞长982m，内侧2号洞长1054m，上下游均为土石过水围堰。施工初期度汛，允许堆石坝在坝面加以保护后过水，中后期由堆石坝挡水，放空洞及溢洪道参加导流。
该工程于1994年12月截流，1996年汛期堆石坝坝面安全过水，1997年坝体拦洪安全度汛。导流隧洞在完成其历史任务后于1997年12月中旬下闸封堵，由右岸放空洞泄流，1998年汛期主要由右岸溢洪道泄洪，同年8月水库开始蓄水。
天生桥一级水电站的导流工程在施工过程中曾遭遇过较大挫折，但终于战胜了困难，按修订计划实现了蓄水发电目标。
(1)1号导流隧洞靠近进口约lOOm长的洞段，上覆岩体较薄，又受地质构造影响，围岩稳定性较差，在开挖过程中由于支护不及时且锚杆过短，1992年10月发生塌方，虽经努力抢救，由于施工条件十分恶劣，工程进展缓慢最终酿成冒顶事故。为摆脱1号洞施工的被动局面，确定将冒顶洞段改为明洞继续施工。同时为不延误施工总进度，1994年12月被迫由2号导流隧洞单独过水，实行河床截流。1995年汛期仍以2号洞单
洞泄洪度汛，直至1996年4月明洞改建工程完成，1号导流隧洞才得以参加汛期泄洪。从发生塌方到明洞改建完成，历时长达3年半之久，既增加了施工导流的风险，又造成整个工程施工的被动局面。由此可见在不良的地质条件下，对围岩进行适时合理支护的重要性。
(2)1995年汛期由于2号导流隧洞单洞度汛，使围堰过水多达12次，过水总历时长达76天，并在隧洞出口下游形成了较大的回流，引起下游围堰脚的冲刷。在第9次过水时，因下游天生桥二级水电站溢流坝闸门调控失当，导致退水过程中下游水位过低(天生桥一级水电站下游水位由二级控制)，破坏了设计的水力学条件，使堰脚冲刷加剧，下游围堰因此严重受损，经及时抢险并于汛后加固，才转危为安。
(3)天生桥一级水电站导流隧洞堵头长21m，略小于等效洞径14.5m的一倍半。该工程堵头段在隧洞衬砌前也按截锥体预挖成型，并在混凝土面预留键槽，堵头混凝土使用微膨胀水泥防裂，只用了55天即浇筑完成，在二期冷却后进行接触灌浆。
(4)1996年汛前堆石坝面在压实后用钢筋笼块石有重点地加以保护，并使过水坝面低于下游围堰堰顶约5m，以加大水垫厚度，汛期共过水7次，实际过坝最大单宽流量约18m3／s，坝面流速小于3m／s。汛后检查堆石坝面不冲不淤，保护效果良好。1997年汛期堆石坝按三百年一遇洪水挡水度汛，流量为17400m3／s，实际发生的洪水流量仅为6480m3／s，大坝及导流隧洞均安全度汛。
(5)1998年汛期大坝距顶尚有27m，汛前导流隧洞已经堵塞，为安全度汛，将右岸陡槽式溢洪道的溢流堰留下暂不施工，使1998年汛期由溢洪道泄洪时，五百年一遇洪水水库水位降低至临时坝顶以下，并用右岸放空隧洞调控水库水位。
由上可见，土石坝施工期间的安危系于施工导流。对施工导流的各个阶段和导流工程中每一个重要环节都应予以高度重视，才能使工程立于不败之地。

4．小浪底水利枢纽工程
小浪底水利枢纽壤土斜心墙堆石坝高154m，坐落在深逾70m的覆盖层上，坝体设计总填筑量达5185万m3，左岸集中布置9条泄洪、排沙洞，6条发电引水洞及地下厂房系统。大坝施工期间采用围堰一次断流，隧洞导流(见图2-13)。围堰挡水标准为一百年一遇，洪水流量17340m3／s，经调蓄后下泄流量为8740m3／s。三条导流隧洞平行布置于左岸，断面为圆形，衬砌后洞径为14．5m，洞长分别为1220m、1183m及1149m(包括进出口渐变段)。小浪底隧洞导流有以下特点。
(1)导流工程量巨大。三条导流隧洞总洞挖量达83万m3(计入超挖为96万m3)，混凝土量近29万m3(计人超挖回填量为42万m3)，总工程量居我国各水电工程前列。
(2)地质复杂。导流隧洞主要洞段开挖直径为16.4m，洞身围岩为砂岩夹泥岩，岩层倾角平缓(约12度），且断裂发育，大部分为Ⅲ类围岩，部分为Ⅳ、V类。开挖过程中曾多次发生塌方，经采用管式锚杆等支护，才使围岩趋于稳定。
(3)导流标准高，流量大。截流后次年(1998年)汛期，围堰挡百年一遇洪水，黄河干流洪水经上游三门峡水库调蓄后至小浪底，流量仍高达17340m3／s，围堰设计蓄洪量达到5.8亿m3，调蓄后下泄流量可削减至8740m3／s；第三年(1999年)汛期由大坝挡水，导流流量标准提高为300年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；第四年(2000年)三条导流隧洞全部改建成孔板泄洪，汛期按设计运行工况泄洪。
(4)导流隧洞与泄洪隧洞相结合。小浪底工程三条导流隧洞1998年汛期全部参加泄洪，自1998年汛后，该洞将先后被改成龙抬头式孔板泄洪洞。其进口段由于顶拱距泄洪洞进口底板太近，且地质条件不良，全部用混凝土回填封堵。导流隧洞与泄洪隧洞共用洞段总长达3000m，占洞身总长88％，其结合率居国内各大水电工程之首。虽孔板泄洪洞尚待实践检验，但这是可贵的尝试。
小浪底工程已于1997年10月下旬实现河床截流，上下游土石围堰已于1998年5
月上旬全部建成。

5．紧水滩水电站工程
紧水滩水电站位于浙江南部瓯江支流龙泉溪上，枢纽建筑物有高102m的混凝土双曲拱坝，坝后厂房位于河床中部，坝身泄洪底孔及中孔陡槽式溢洪道位于厂房两侧，右岸还设有竹木筏道及斜面升船机。
该工程采用隧洞导流，隧洞位于右岸，衬砌后净宽lOm，高15.6m，洞身为直线，全长421m。该洞除导流外，另一项重要任务是流放竹木筏和满足机动木帆船的通航要求。为此隧洞进口不设中墩，适当降低洞底高程并调整底坡使洞内呈缓流。
改进了隧洞进水渠的布置和导墙的型式，使水流流态均匀，并在明渠进口增设导筏槽，避免小流量时竹木筏搁浅。采取以上措施后，导流隧洞从1983年11月河床截流到1985年11月下闸蓄水共运用两年，安全流放木材24万m3，毛竹200万根，通过木帆船2万航?次，水上事故极少。这是我国用导流隧洞实现流放竹木筏及木帆船通航的一个较成功的工程。