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水利水电施工2011·第2期总第125期

石垭子水电站高水头过水围堰防冲设计与施工

●黄厚农费洪武/(中国水利水电第九工程局有限公司)

【摘要】石垭子水电站过水围堰是确保基坑正常施工及汛后能尽恢复施工的关键。上下游围堰堰顶高差11m,基坑底到上游堰顶高差42m,在同类型工程中也是比较大的。因此，在参考了同类型的东风、索风营等工程的有关经验后，选择什么样的防冲设计成为围堰的关键。本文重点阐述了护面设计理念及施工方案，供同类工程参考。

【关键词】高水头过水围堰防冲设计护面设计施工

1工程概述

石垭子水电站位于贵州省东北部，乌江水系左岸一级支流——洪渡河中下游。电站枢纽由碾压混凝土重力坝、右岸引水发电系统组成。电站正常蓄水位为高程544m,相应库容3.215亿m3,装机容量为140MW(2×70MW),保证出力26.1MW,年发电量4.782亿kW·h。电站发电死水位为高程520m。

碾压混凝土重力坝最大坝高134.50m,坝顶高程为547.50m,坝顶全长217.86m。在河床溢流坝段设3孔12m×21.5m(宽×高)的溢流表孔，堰顶高程为523.50m。厂房布置在右岸山体内，为地下厂房，采用单一洞室布置，从右向左依次布置主变压器室、安装间、主机间、副厂房，总长87.8m。

2围堰设计标准

上、下游围堰保护下的施工对象是大坝，为大(2)型水利工程，属二等工程。

根据SDJ338—89《水利水电工程施工组织设计规范》规定，相应导流工程为IV级建筑物，应按10～20年一遇洪水标准进行设计。根据石垭子具体情况和招标文件规定，围堰设计标准为：

(1)上游围堰挡水标准为枯期(11月6日～次年4月25日)P=20%洪水，相应洪峰流量570m3/s。

(2)围堰度汛标准为全年P=10%洪水，相应洪峰流量5020m3/s。

(3)坝体施工期临时度汛标准为全年P=10%洪水，相应洪峰流量5020m3/s。

3基础资料

3.1水文气象条件

坝址以上流域多年平均面降水量为1201.0mm,降水量主要集中在4～10月，占年降水的86.3%。

3.2地形地质条件

坝址位于大坪镇两河口(甘河)下游约1.9km处。河段长约0.4km,河流流向基本以茅口组第三段顶、底界为界，上游段流向为N21°E,坝线段流向为正北，至下游峡谷出口转向N30°E流出坝址区。枯期河水位435m,水深2～8m,河水面宽28～40m;汛期河水位443m,水位变幅约8m。

4围堰设计

4.1围堰堰型比较及选择

围堰基本堰型选择土石围堰和混凝土围堰两种堰型进行比较，其他堰型不作考虑。

由于混凝土围堰堰型与土石围堰堰型相比，投资大，施工工期长，难以完成招标文件规定的截流后第一个枯

土石方工程

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水期的施工任务，将会占用大坝基坑施工工期，因此，上、下游围堰基本堰型选择土石围堰。

土石围堰根据过水情况可分为不过水土石围堰和过水土石围堰。根据碾压混凝土坝的特点，允许坝体过水，可以淹没基坑；而山区河流的特点是两岸河床狭窄，河流洪水水位涨落幅度较大，宜采用过水围堰。且上游围堰位置河床较浅，两岸坝肩开挖的混合料经碾压后为较好的填筑材料，这样既能减少坝肩开挖料的运输，又能为围堰提供近距离的填筑材料，经经济分析比较，上游围堰采用土石过水围堰。下游围堰由于距坝基平距仅100m左右，为满足基坑开挖道路布置的需要，下游围堰采用混凝土围堰。

4.2围堰防渗措施

根据经验，初步确定为控制性灌浆进行防渗，该技术在洪家渡水电站上、下游围堰，索风营水电站上、下游围堰中应用效果良好，堰体渗水较小，上、下游围堰

分别布置一台排水量小于0.1m3/s的小泵就能满足基坑排水要求。方案决定在戗堤顶高程以下至基岩，围堰采用控制性水泥灌浆帷幕进行防渗。围堰顶高程至戗堤之间高度较小，采用黏土心墙结合土工布进行防渗。黏土心墙和控制性水泥灌浆帷幕采用现浇混凝土连接，而对于堰体下部的基岩地层采用灌浆的方法进行处理。

4.3围堰结构设计

根据导流洞半有压流公式等有关资料，按照围堰设计标准，经水力学计算分析，在流程(枯期20%)570m3/s时，上游水渠水位为高程452.8m,下游水位为高程440.34m。根据规范的规定，常规相差不超过8m,因此确定上游围堰堰顶高程为452.0m,加1m高黏土麻袋自溃堰进行汛期挡水，最终确定上游围堰堰顶为高程452.0m,下游围堰顶高程