唐蘭蘭

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州350003）

1 工程概況

曼維萊水電站工程位于喀麥隆共和國南部瑪安省境內(nèi)緊鄰赤道幾內(nèi)亞的恩特姆河上，地處熱帶叢林地區(qū)，距省會(huì)埃博洛瓦市約175 km，距首都雅溫得約343 km，距最大港口城市杜阿拉約515 km。工程為Ⅱ等大（2）型水電站工程，庫區(qū)控制流域面積26 350 km2，正常蓄水位為392 m，總庫容為1.3億m3。共安裝4 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)為211 MW，年均發(fā)電量為11.87 億kW·h。工程由攔河壩、主副溢洪道、取水口、輸水渠道、壓力前池、進(jìn)水口、二道壩、壓力管道、發(fā)電廠房、尾水渠及升壓開關(guān)站等主要建筑物組成。

2 氣候地質(zhì)及地形情況

Ntem河流域位于赤道地帶，全年分為2個(gè)雨季和2 個(gè)旱季。隨旱、雨季交替變化，Ntem 河徑流全年分為2 個(gè)汛期和2 個(gè)枯水期，年內(nèi)較大洪水主要出現(xiàn)在4—6月和9—12月的2個(gè)汛期內(nèi)，其中9—12月為主汛期，年內(nèi)最大洪水多發(fā)生在該時(shí)段內(nèi)。

壩址區(qū)河谷寬闊，壩址上游河道相對順直，水流平緩，地形起伏較小，分布有多個(gè)條帶狀低洼的沼澤地，河床高程為381～382 m。主河道分左、右兩支，迂回曲折，水流湍急，兩主河道之間散布著幾個(gè)彎曲的支流及3 個(gè)較大的河心島，壩址沿線河心島地面高程為382～387 m。

壩址區(qū)河床部分表層第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）以粉細(xì)砂或粘質(zhì)粉土為主，厚1～3 m，下伏基巖為下元古界恩特姆組（Pt1N）花崗片麻巖。

3 二期施工導(dǎo)流方案

3.1 原方案

在工程詳細(xì)初步設(shè)計(jì)階段（APD 階段），根據(jù)前期補(bǔ)勘的地質(zhì)、地形和水文資料，進(jìn)行二期施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)，布置方案：壩址處主河道分為左、右兩支，兩主河道之間散布著幾個(gè)彎曲的支流及3 個(gè)較大的河心島。二期施工導(dǎo)流圍河道右側(cè)，利用左支主河槽已完建的主溢洪道和沖沙閘泄流，在二期圍堰的圍護(hù)下，完成右側(cè)土石壩（MD1+003以右）和輔助溢洪道施工。

3.2 優(yōu)化方案

在一期導(dǎo)流施工時(shí)，上游主圍堰是在上游子圍堰的圍護(hù)下進(jìn)行干地填筑施工，圍堰采用均質(zhì)土圍堰，堰基開挖截滲槽防滲。圍堰基坑水抽干之后，發(fā)現(xiàn)河床沉積許多枯枝爛木，主要原因是工程區(qū)處于茂密原始森林區(qū)。從一期上游主圍堰堰基開挖出來的表層全風(fēng)化巖石呈黑色蜂窩狀。如果沒有采用上游子圍堰的方案，上游主圍堰直接進(jìn)占填筑，河床的枯枝爛木勢必被埋在主圍堰下面，堰基表層黑色蜂窩狀全風(fēng)化巖石無法挖除，必然造成堰基出現(xiàn)大量滲漏水，從而投入更多的防滲措施費(fèi)用和增加大壩基坑的經(jīng)常性抽排水費(fèi)用。

根據(jù)圍堰施工方案，為了減小運(yùn)距，且充分利用開挖棄渣，減少棄渣量，二期圍堰填筑的石料來自距離二期圍堰約5 km 的左岸輸水明渠明挖石料，粘土料來自距離二期圍堰約1 km 的右岸B1 土料場。且根據(jù)一期圍堰施工的經(jīng)驗(yàn)，在堰基為粉細(xì)砂地層條件下，采用均質(zhì)土圍堰、堰基開挖截滲槽防滲是成功的，圍堰滲水量非常小，防滲效果非常好。如果二期圍堰采用均質(zhì)土圍堰，在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上可大大節(jié)省了大壩基坑的抽水費(fèi)用，且取消了堆石料，降低了圍堰填筑成本。

在二期施工導(dǎo)流施工時(shí)，二期工程區(qū)的茂密原始森林已全部被砍伐并清理，地形、河床情況更加直觀明朗，結(jié)合一期導(dǎo)流施工中碰到的問題及成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，為降低圍堰填筑成本及大壩基坑的抽水費(fèi)用，將二期圍堰布置做了調(diào)整優(yōu)化：將二期上、下游圍堰改為均質(zhì)土圍堰，并在原方案二期上游圍堰的位置修改為子圍堰位置，在子圍堰下游適當(dāng)位置增加上游主圍堰。二期施工導(dǎo)流優(yōu)化方案布置圖見圖1，子圍堰及上、下游圍堰結(jié)構(gòu)見圖2，3。

圖1 二期施工導(dǎo)流優(yōu)化方案布置圖

圖2 二期施工導(dǎo)流上游子圍堰（Ⅱ1-Ⅱ1）斷面圖（優(yōu)化方案）

4 二期施工導(dǎo)流實(shí)施中碰到的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急預(yù)案

4.1 風(fēng)險(xiǎn)

圖3 二期施工導(dǎo)流上下游圍堰斷面圖（優(yōu)化方案）

原計(jì)劃是2014 年12 月底開始二期轉(zhuǎn)流，但根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度情況，需延遲至2015 年2 月22 日開始二期轉(zhuǎn)流，同時(shí)開始二期上游子圍堰填筑，3月3日子圍堰合龍閉氣。子圍堰形成后開始上下游主圍堰的填筑。由于工程量大，預(yù)計(jì)最快在2015年4月中旬才能填筑完成，已進(jìn)入了小汛期（4—6月），而子圍堰是按枯水期10年一遇設(shè)計(jì)，因此在汛期有可能出現(xiàn)洪水位超過上游子圍堰頂高程。

4.2 應(yīng)急預(yù)案

鑒于上述存在的風(fēng)險(xiǎn)，擬定了以下兩種應(yīng)急預(yù)案：

1）取消上游子圍堰，直接填筑上游主圍堰方案

如果按設(shè)上游子圍堰方案，為了保證主圍堰施工和子圍堰的安全，則需提高上游子圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)計(jì)算，提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后的上游子圍堰的頂高程接近上游主圍堰的頂高程，工程量大大增加，在施工和經(jīng)濟(jì)上都不利，因此建議取消上游子圍堰，直接填筑上游主圍堰進(jìn)行二期截流。優(yōu)點(diǎn)：可以節(jié)省上游子圍堰施工的費(fèi)用。缺點(diǎn)：在沒有子圍堰圍護(hù)下直接填筑主圍堰，河床的枯枝爛木和蜂窩狀全風(fēng)化巖石堰基必然造成堰基出現(xiàn)大量滲漏水，防滲處理措施和基坑經(jīng)常性抽排水工作量大，投入費(fèi)用高。

2）上游子圍堰局部加高加固方案

鑒于提高上游子圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)造成的不經(jīng)濟(jì)性，擬采取對上游子圍堰進(jìn)行局部加高加固方案，以保證主圍堰施工和子圍堰的安全。優(yōu)點(diǎn)：一是上游子圍堰局部加高加固工作容易實(shí)施，且工作量少、費(fèi)用低；二是更具有機(jī)動(dòng)性。如果上游主圍堰填筑速度快，能夠保證在2015 年3 月份底前完成，則不需要對子圍堰進(jìn)行加高加固。如果工期延后，則放棄填筑主圍堰，立即對上游子圍堰進(jìn)行加高加固。已填筑的部分上游主圍堰可作為基坑前輔助圍堰，有利于截留上游子圍堰滲漏的水，再次保證主基坑在干地施工。缺點(diǎn)：一是增加了上游子圍堰施工的費(fèi)用；二是上游子圍堰與下游主圍堰間的范圍內(nèi)匯水面積大，且右岸有個(gè)沖溝也在此范圍內(nèi)，造成基坑初期抽排水工作量大，投入費(fèi)用高。

經(jīng)過分析比較，最終選擇方案2作為應(yīng)急預(yù)案。

5 結(jié)語

曼維萊水電站工程二期圍堰建成后，現(xiàn)場觀測圍堰基礎(chǔ)滲水量非常小，可以不采取額外的防滲措施，防滲效果好，證明了所選取的優(yōu)化方案的正確性。二期施工導(dǎo)流的順利實(shí)施不僅確保了首部樞紐二期轉(zhuǎn)流關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，確保了項(xiàng)目總進(jìn)度，而且節(jié)約了施工成本。該工程施工導(dǎo)流方案優(yōu)化的成功實(shí)例，可以為后續(xù)類似工程，特別是位于非洲熱帶原始森林的項(xiàng)目提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。