王以斌，張如軍，李素麗，陳鉉文

(中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司，北京 100120)

1 工程概況

幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水電站為碾壓混凝土重力壩，最大壩高120 m，壩軸線長(zhǎng)1 164 m，電站總裝機(jī)容量為450 MW，由左、右岸擋水壩段、引水發(fā)電壩段、導(dǎo)流底孔壩段、泄流底孔壩段和溢流壩段組成。工程規(guī)模為Ⅰ等大(1)型，總工期58個(gè)月。

項(xiàng)目所在流域年降水量較強(qiáng)，多年平均降雨量約2 000 mm。一年分旱季和雨季兩個(gè)季節(jié)，每年5月～10月為雨季，降雨量約占全年的95%以上，其中7月～9月3個(gè)月降雨量約占全年降雨總量的64%，8月份最大，約占全年降雨量的25%。每年11月至次年4月為旱季，干旱少雨。流域洪水主要由降雨形成，洪水過(guò)程為矮胖型，歷時(shí)長(zhǎng)，基本上每年汛期發(fā)生一次大洪水。

2 導(dǎo)流方案優(yōu)化和實(shí)施

2.1 大壩樞紐布置

2.1.1可行性研究階段

大壩從左向右的樞紐布置為左岸擋水壩段、引水發(fā)電壩段、溢流壩段、底孔壩段、右岸擋水壩段。其中底孔壩段全長(zhǎng)51 m，共設(shè)有6孔，前期主要作用是導(dǎo)流，后期把左側(cè)2孔改造為泄流底孔，其余4孔采用混凝土進(jìn)行封堵。具體如圖1所示。

在這種布置下，導(dǎo)流規(guī)劃采用分期方式進(jìn)行，一期導(dǎo)流先形成右岸基坑，進(jìn)行右岸擋水壩段和底孔壩段的施工，同時(shí)進(jìn)行二期導(dǎo)流混凝土縱向圍堰、上下游引渠開(kāi)挖等的施工，由束窄后的左側(cè)河床泄流；二期導(dǎo)流由右岸6孔底孔過(guò)流，在全年土石圍堰圍護(hù)下，進(jìn)行溢流壩段、引水發(fā)電壩段、左岸擋水壩段和電站廠房的施工。

圖1 樞紐布置示意(可行性研究階段)

2.1.2施工階段

在蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目的合同簽訂后，鑒于工期十分緊迫，為方便施工及運(yùn)行期的調(diào)度管理，CWE組織參建各方對(duì)可行性研究階段的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化：①把6個(gè)導(dǎo)流底孔壩段調(diào)整至左岸引水發(fā)電壩段和溢流壩段之間；②導(dǎo)流底孔的斷面尺寸由4.5 m×10 m(寬×高)調(diào)整為8 m×10 m(寬×高)；③原設(shè)計(jì)的導(dǎo)流底孔由6個(gè)調(diào)整為4個(gè)，并分成高、低位各2孔；④溢流壩段的溢流前緣寬度從231 m縮短為173 m；⑤取消導(dǎo)流底孔后期改造成泄流底孔的方案，直接設(shè)計(jì)成2孔泄流底孔；⑥為減少左岸廠房邊坡開(kāi)挖量，將廠房整體朝河床右移38.5 m，盡可能將泄流底孔、導(dǎo)流底孔和引水發(fā)電壩段緊湊布置于主河床左岸側(cè)。優(yōu)化后的大壩樞紐建筑物布置，從左向右調(diào)整為左岸擋水壩段、引水發(fā)電壩段、導(dǎo)流底孔壩段、泄流底孔壩段、溢流壩段、右岸擋水壩段。具體如圖2所示。

圖2 樞紐布置示意(施工階段)

在優(yōu)化后的樞紐布置基礎(chǔ)上，調(diào)整了導(dǎo)流程序，即一期導(dǎo)流階段，先形成左岸一期基坑，主要進(jìn)行左岸擋水壩段、引水發(fā)電、導(dǎo)流底孔、泄流底孔、部分溢流壩段和廠房的施工，水流由右岸導(dǎo)流明渠過(guò)流。

在二期導(dǎo)流階段，利用一期形成的高、低位導(dǎo)流底孔過(guò)流，在二期全年土石圍堰形成的基坑內(nèi)，施工右岸擋水壩段及剩余溢流壩段。為加快施工進(jìn)度，在土石圍堰填筑時(shí)，分成2個(gè)時(shí)期進(jìn)行，首先完成枯水期圍堰填筑，在枯水期圍堰的保護(hù)下施工基坑，同時(shí)對(duì)枯水期圍堰進(jìn)行加高，在當(dāng)年的汛期來(lái)臨前(根據(jù)項(xiàng)目所在流域洪水的特點(diǎn)，一般在5月底以前)完成圍堰最終的填筑，滿足汛期洪水的圍擋能力。

2.2 二期縱向混凝土圍堰的優(yōu)化

在可行性研究階段，二期上、下游縱向圍堰設(shè)計(jì)為混凝土重力墻結(jié)構(gòu)，兩端分別與大壩和土石圍堰連接，設(shè)計(jì)混凝土工程量約6 000 m3。在施工階段，經(jīng)過(guò)對(duì)圍堰的分析和優(yōu)化，認(rèn)為上游縱向圍堰直接填筑土石圍堰能夠滿足設(shè)計(jì)要求，不會(huì)造成縱向水流沖刷影響。僅在下游縱向圍堰布置長(zhǎng)20 m的混凝土重力墻，分別與泄流底孔壩段和下游二期土石圍堰相接，實(shí)際混凝土工程量約300 m3，此優(yōu)化減少了工程投入，提高了施工效率，完全滿足施工期導(dǎo)流要求。

表1 施工導(dǎo)流程序

2.3 實(shí)施程序

根據(jù)上述優(yōu)化，蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目采用一期全年土石圍堰先形成左岸基坑的導(dǎo)流方案，施工導(dǎo)流程序見(jiàn)表1。

2.4 導(dǎo)流實(shí)施

2.4.1一期導(dǎo)流

2016年旱季，在靠近右岸的原河床開(kāi)挖導(dǎo)流明渠，由導(dǎo)流明渠直接導(dǎo)流。

2017年1月初，在左岸修筑一期土石圍堰，如圖3所示。右岸束窄河床，按照全年10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為2 500 m3/s，左岸修筑導(dǎo)流底孔、泄流底孔、引水發(fā)電、左岸擋水壩段和廠房。

圖3 一期導(dǎo)流布置示意

2.4.2二期導(dǎo)流

2018年1月上旬，左岸導(dǎo)流底孔壩段形成并具備過(guò)流條件，開(kāi)始進(jìn)行二期導(dǎo)流，如圖4所示。按照全年10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為2 500 m3/s，右岸填筑二期土石圍堰，開(kāi)始修筑溢流壩段和右岸擋水壩段。

圖4 二期導(dǎo)流布置示意

二期導(dǎo)流后，在2018年1月～6月，利用幾內(nèi)亞當(dāng)?shù)睾导玖髁啃〉奶攸c(diǎn)，在導(dǎo)流底孔壩段下游搭設(shè)臨時(shí)貝雷橋(如圖5所示)，提高左右岸自卸汽車的運(yùn)輸效率，在當(dāng)年7月份汛期來(lái)臨前拆除。

圖5 下游臨時(shí)貝雷橋布置示意

2.4.3后期導(dǎo)流

2019年8月中旬，大壩具備初期蓄水條件，左、右岸壩體擋水，由泄流底孔+溢流壩段預(yù)留的缺口聯(lián)合泄流，此時(shí)導(dǎo)流底孔已下閘并完成了混凝土封堵，蓄水前按照全年50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為3 160 m3/s，蓄水后按照全年100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為3 410 m3/s。

到2020年7月，大壩土建工程計(jì)劃施工完成，由泄流底孔+溢流壩段聯(lián)合泄流，按汛期1000年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為4 200 m3/s。

2.4.4蓄水和調(diào)節(jié)

按合同要求，大壩在2019年9月要進(jìn)行初期蓄水，達(dá)到9億m3庫(kù)容，以滿足為下游凱樂(lè)塔電站在旱季補(bǔ)水發(fā)電的目的。因此，在2019年8月下旬，導(dǎo)流底孔下閘后，開(kāi)始進(jìn)行初期蓄水，此時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)泄流底孔工作弧門的開(kāi)度控制下泄流量，一方面要滿足凱樂(lè)塔電站的正常發(fā)電，控制下泄流量在400 m3/s，另一方面要將多余的來(lái)水蓄到庫(kù)區(qū)中，直至水位達(dá)到164.5 m高程，滿足9億m3的庫(kù)容需求。

在2019年11月進(jìn)入旱季以后，大壩進(jìn)行調(diào)蓄，仍然控制泄流底孔的閘門開(kāi)度，按月均凱樂(lè)塔電站單臺(tái)機(jī)滿發(fā)流量180 m3/s控泄，將164～130高程間的水量結(jié)合上游流量分?jǐn)偟秸{(diào)節(jié)期各月中，盡可能等流量下泄，提高下游凱樂(lè)塔電站旱季發(fā)電量。

到2020年6月，蘇阿皮蒂大壩進(jìn)入正式蓄水期，水庫(kù)水位從130 m高程蓄至死水位185 m高程，蓄水量為23.77億m3，項(xiàng)目發(fā)電前水流仍通過(guò)泄流底孔下泄，發(fā)電后泄流底孔閘門關(guān)閉，水流通過(guò)廠房發(fā)電后下泄。

3 實(shí)施效果

實(shí)踐證明，施工階段采用的一期先形成左岸圍堰的導(dǎo)流方案，廠房布置在一期基坑內(nèi)，能夠?yàn)閺S房多爭(zhēng)取到1年的工期，使得廠房的進(jìn)度從關(guān)鍵線路變成次關(guān)鍵線路，為項(xiàng)目實(shí)施減少了工期壓力。隨之也減少了項(xiàng)目在設(shè)備、材料和人員方面的投入，節(jié)約了項(xiàng)目成本。并且因?yàn)樗械呐R建系統(tǒng)，如砂石、拌合系統(tǒng)和前期的施工道路，都布置在左岸，對(duì)一期導(dǎo)流后形成的左岸大壩施工非常有利，工程整體進(jìn)度優(yōu)于先施工右岸的方案。

左岸一期土石圍堰完成后，大壩樞紐布置中，體型最為復(fù)雜、最占?jí)褐本€工期的引水發(fā)電和泄流底孔壩段都隨之開(kāi)始施工，拉長(zhǎng)了這2個(gè)關(guān)鍵部位的工期，后續(xù)的施工實(shí)踐證明，這2個(gè)關(guān)鍵部位的工期越長(zhǎng)，對(duì)項(xiàng)目的總體進(jìn)度越有利。

4 結(jié) 語(yǔ)

施工導(dǎo)流的規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施，與工程整體的樞紐布置息息相關(guān)，蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目將大壩泄流底孔、引水發(fā)電和導(dǎo)流底孔壩段集中布置于主河床左岸側(cè)，擋水壩段連續(xù)分置在兩岸壩肩，使得各建筑物的型式布置更加合理，在保證各建筑物功能的前提下，簡(jiǎn)化了施工程序，方便了大壩快速化施工，減少了工期方面的壓力。