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【摘 要】本文介绍了雅砻江两河口水电站初期导流洞工程进口围堰，针对现场实际情况，通过对围堰轴线位置、围堰结构形式及度汛方式的调整，确保导流洞进口按时具备度汛条件，保证了进口和导流洞施工工期，并降低了施工成本。
【关键词】两河口水电站；初期导流洞；进口围堰
1工程介绍
两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，为雅砻江中、下游梯级电站的“龙头水库”，电站装机容量3000MW，多年平均发电量110.75亿kW·h。枢纽工程为一等大（1）型工程，永久性主要建筑物级别为1级，永久性次要建筑物级别为3级。
大坝施工采用全年围堰挡水，隧洞过流的导流方式，布置2条初期导流洞，即1#、2#导流洞，均布置于雅砻江右岸，平面上呈双弯道，尾部直段与尾水洞结合。1#导流洞长约1724.653m，进口高程2600m，出口高程2584m，导流洞纵坡1.34%；2#导流洞长约1983.428mm，进口高程2600m，出口高程2584m，导流洞纵坡为1.31%。 导流洞洞身断面净尺寸为12×14m（宽×高），与尾水洞结合段洞身断面净尺寸为12×15m（宽×高）。
导流洞工程开工时间为2008年12月10日，要求洞身混凝土浇筑及灌浆完成为2010年11月30日，导流洞具备过流条件时间为2011年1月5日前；导流洞进口围堰拆除完工时间为2011年1月10日前。同时进口现有一条地方县—县道路——雅新公路横穿进口开挖区，需保通至2010年汛前。
2进口现场情况介绍
2.1水位雍高情况
招标文件提供进口枯水期水位高程约为2602.6m，根据2008年11月至目前实测枯水期水位高程约为2603.6m～2603.9m，较招标提供资料抬高约1～1.3m。
2.2基岩揭露情况
根据现场地形揭露情况，1#导流洞进口下游导墙及1#、2#导流洞进口间裹头位置，下方基岩，尤其以裹头部位，往山体侧内收9.0m后仅见孤石揭露，与设计图纸所用地形资料相差较大。
2.3河床资料
实测枯期进口处雅砻江河面宽度约40m，根据招标进口地形资料，中部河床最低处高程约为2592m，由于河面宽度较窄，不具备土石子堰施工条件。
2.4施工情况
截止2009年4月1日，围堰基坑道路（L1#施工便道）已完成，进口外侧已形成2604.0m平台，目前下基坑道路外侧铅絲笼正在加工中，计划汛前对道路外侧进行防护处理。边坡施工已全面展开，目前正抓紧进行柔性防护网及截水沟施工。
3.原进口施工方案
原初期导流洞进口度汛采用全年围堰，施工方案为：2009年3月～6月利用枯水期进行一期围堰施工，2009年3月～2009年8月期间进行进口边坡2620m以上部分开挖，2009年9月～2010年5月完成进口2620m以下开挖支护及进口渐变段及引渠混凝土施工，同时完成二期围堰施工，满足围堰全年挡水要求。围堰采用浆砌石围堰。
保通措施为：进口围堰二期施工完成后，堰顶宽度≥5m，利用堰顶，作为雅新公路改线道路。
4进口围堰方案调整
4.1原方案存在主要问题
⑴实际现场揭露基岩情况与设计图纸所用地形资料相差较大，大多数位置基岩较设计图纸往山体侧内收约9m，如按原围堰布置，围堰让开进口主要结构物进行布置，最深围堰水下部分达到8m～12m（枯期水位）。
⑵因初期导流洞进口非永久结构，设计表示进口围堰可以占压部分进口结构，设计部门考虑将进口结构（裹头、挡砂坎等）做一定内收处理。但采用全年围堰、且堰顶作为保通通道，围堰岩体过于庞大，如将整体围堰布置于枯期水位线附近，避免大规模水下混凝土施工，以1#、2#导流洞进口裹头位置为例，如按全年度汛围堰设计，围堰占压裹头结构位置达到17m左右。进口结构位置基本全部被占压，设计部门表示无法修改设计达到导流洞过流要求。
⑶由于全年围堰堰体高度达到20m以上，采用浆砌石围堰虽然可以节约造价，但其防渗性能难以得到保证，如改用混凝土围堰造价过于高昂，作为总包项目，承包商难以承担。
4.2围堰调整思路
针对上述问题，为保证初期导流洞施工进度，我们提出了以下几点修改方案与业主、设计部门进行了沟通：
⑴围堰轴线布置内收，占压部分结构，但可以保证围堰水下施工深度不大于3.0m。
⑵在导流洞进口处设置岩塞，利用岩塞进行汛期挡水。
⑶调整进口围堰挡水时段，即将原全年度汛围堰修改枯期度汛围堰，降低围堰高度，缩小围堰尺寸，减少占压进口结构。
⑷考虑导流洞进口处预留岩塞，修改进口雅新公路保证措施。将进口边坡坡比进行调整，将2620m马道加宽，公路跨越导流洞时，利用岩塞通行，从而作为改线道路施工。从而取消围堰堰顶通车，进一步缩小围堰体积，进一步减少占压进口结构。
4.3进口方案调整
⑴将原施组中的的全年围堰，改为枯水期围堰，即在2010年汛期利用导流洞进口位置预留岩塞挡水，以减少侵占结构位置，具体进口结构布置，在进口围堰确定布置后，由设计部门根据现场情况及需要再行调整。
⑵预留岩塞部分开挖及洞身衬砌放在2010年10月下旬～2010年12月上旬，由导流洞进口进行施工，满足1#和2#导流洞2011年1月5日具备过水条件的工期节点要求。
⑶围堰堰顶取消通车功能，仅考虑围堰挡水需要，确定堰顶高程。
5进口围堰设计
5. 1围堰设计标准
因导流洞进口底板开挖高程约2599m，低于10年一遇洪水标准，所以导流洞进口修筑施工期围堰保证进口工作面枯水期施工。 导流洞进口处河道狭窄，为保证河水过流，尽可能减少侵占河床，所以进口围堰按满足10年一遇枯水期设计为毛石混凝土+ 浆砌石围堰，并在让开主要结构前提下，预留岩坎。
5.2 设计洪水标准
导流洞进口围堰按招标文件要求设计洪水标准不低于10年一遇，按10年一遇洪水标准进行围堰设计。导流洞进口处雅砻江10年一遇洪水流量、水位情况见表5.3-1。
进口围堰为枯水期挡水围堰，按照枯水期（11月～5月）十年一遇水位設计，并考虑河床雍高等情况，确定围堰堰顶高程为▽2609.0m。
5.3 围堰设计
⑴围堰平面布置
导流洞进口围堰平面布置、剖面设计，见图5-1、5-2。
⑵ 围堰结构设计
为加快施工进度，导流洞进口枯期围堰采用预留岩坎，上方设置毛石混凝土+浆砌石围堰，围堰为临时建筑物5级。
围堰两侧采用M10砂浆砌筑浆砌石，中部采用C15毛石混凝土作为防渗心墙，迎水面为1：0.1坡比，背水面坡比1：0.5；堰顶高程▽2609m，堰顶宽为0.5m。毛石混凝土围堰按25～30m分段设置温度缝，缝面布置橡胶止水。根据现场基础揭露情况看，大部分需进行水下混凝土施工，为保证围堰与基础紧密结合，底部设置40cm厚C25混凝土找平层，部分位置围堰基础较低，需进行水下施工，水下部位采用C25一级配混凝土填塘露出水面。
沿毛石混凝土心墙轴线钻设1排ф[email protected]×2.0m，L=4.5m插筋，入岩大于1.5m。沿围堰中心线按2m间距预留固结钻孔管进行围堰基础固结灌浆防渗施工，固结灌浆孔按经验情况设计为深入基岩6.0m。
图5-1 进口围堰平面布置图
为防止水流对围堰外侧和岩坎结合处冲刷，影响围堰稳定，利用围堰外侧现有堆渣进行防护。为便于围堰爆破拆除，砌体施工过程中埋设φ80mmPVC管，拆除时不用再造孔，PVC管布置孔距离2.0m。
围堰设计结构断面，见图5-2。
图5-2 进口围堰典型断面图
⑶围堰稳定计算
根据现场实际情况，确定进口围堰计算简图如下：
设计计算的主要参数为：
围堰高度H=7.0m左右，建基面绝大部分为基岩。取堰体断面形式为：迎水面坡比为n=0.1，背水面坡比i=0.5，顶宽b=0.5m。取1m单宽堰体，作用于围堰上的荷载包括：自重、水压力（最大作用水头7.0m）、基底扬压力（按照围堰地基进行灌浆防渗处理后计算），按照有关公式进行如下计算：
①抗滑稳定计算
抗剪强度计算：
5级临时建筑物的稳定安全系数KS≥1.05（SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范）。
堰体底板混凝土与基岩接触面的抗剪摩擦系数取f=0.65；
∑W—作用于基础截面的总垂直力；
∑P—作用于基础截面以上的总水平力；
抗剪强度计算公式为：
K=f∑W/∑P≥KS
抗剪计算：
抗滑力=基底摩擦系数×围堰自重
岩石基底摩擦系数取经验值0.65，毛石混凝土及浆砌石重度取平均压实γ砼=21KN。
水重度取γ1=10KN。
KS=（0.65×19.39×21）/[（10×7×7）/2]=1.08
围堰抗剪切稳定安全系数KS=1.08>1.05，满足抗剪切稳定安全要求。
抗剪断强度计算：
抗滑稳定安全系数取[K′]=3.0；
堰体底板混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数取f′=0.9；
堰体底板混凝土与基岩接触面的粘结力取C=1.1kgf/cm?；
A—堰体底板与基础截面的接触面积。
抗剪断强度计算公式为：
K′=（f′∑W+CA）/∑P≥[K′]
抗倾覆力矩：（f′∑W+CA）=0.9×19.39×2100+1.1×5.7×104=9.935×104Nm
洪水倾覆力矩：∑P=（1000×7×7）/2
=2.45×104Nm
结论：K′=4.055>3.0，抗剪断强度满足要求。
③基础强度计算
作用于基础的正应力计算公式为：
σ=N/F±My/J
N—作用于基础截面的垂直力；
M—各作用力对基础截面形心力矩的总和；
y—基础截面中和轴至截面边缘的距离；
F—基础截面积；
J—基础截面惯性矩。
按一般规定，基础最大正应力不应超过地基的允许承压应力，即2～3MPa；最小正应力一般应大于零，即不允许出现拉应力。对于围堰来说，经常处于低水位运行，出现最高水位的时间较短，因此，也可考虑允许出现1.0kgf/cm?左右的拉应力。
④堰体强度计算
只要围堰基础应力能满足要求，堰体强度计算只需对围堰底部上、下边缘垂直正应力进行验算：
σy=N/b±6M/b2
σy—垂直正应力；
由于围堰底部采用C25常态砼垫层，其上、下边缘垂直正应力σy以不超过C25砼容许抗压强度13.5MPa和容许抗拉强度0.9MPa为准。
以上计算式中，容重取值按照γ水=1.0t/m3，γ砼=2.1t/m3。设计断面各项计算强度指标满足堰体抗滑稳定要求。
⑷进口围堰工程量
进口围堰工程量，见表5.3-2。
6.经验总结
通过围堰轴线调整，充分利用了岩坎，减少了水下混凝土施工工作量，很好的降低了围堰的施工难度。将全年度汛围堰改为枯期围堰，在减少围堰工程量、节约成本的同时，利用岩塞度汛，结合马道加宽，从而一举解决了雅新公路保证的问题。在改为枯期围堰节约成本的基础上，将围堰结构型式由浆砌石改为毛石混凝土心墙+浆砌石型式，在增加少量施工成本的基础上，解决了浆砌石围堰堰体开裂、渗漏问题。
围堰作为临时结构物，尽可能降低围堰挡水能力要求，在保证主体工程功能的前提下，尽可能减少围堰工作量和施工难度，是施工期临时围堰设计过程需要充分考虑的！
参考文献：
1、尾水洞出口闸室大断面连系梁施工技术，城市建设理论研究（电子版），段翔宇，2012
2、尾水洞出口闸室检修闸门安装沉放施工技术，建材与装饰，窦建怀，2014
3、两河口水电站1#、2#导流洞衬砌混凝土浇筑施工，城市建设理论研究（电子版），田耀生，2011
4、两河口水电站初期导流洞底板HF混凝土施工，甘肃水利水电技术，李武，2013
【关键词】两河口水电站；初期导流洞；进口围堰
1工程介绍
两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，为雅砻江中、下游梯级电站的“龙头水库”，电站装机容量3000MW，多年平均发电量110.75亿kW·h。枢纽工程为一等大（1）型工程，永久性主要建筑物级别为1级，永久性次要建筑物级别为3级。
大坝施工采用全年围堰挡水，隧洞过流的导流方式，布置2条初期导流洞，即1#、2#导流洞，均布置于雅砻江右岸，平面上呈双弯道，尾部直段与尾水洞结合。1#导流洞长约1724.653m，进口高程2600m，出口高程2584m，导流洞纵坡1.34%；2#导流洞长约1983.428mm，进口高程2600m，出口高程2584m，导流洞纵坡为1.31%。 导流洞洞身断面净尺寸为12×14m（宽×高），与尾水洞结合段洞身断面净尺寸为12×15m（宽×高）。
导流洞工程开工时间为2008年12月10日，要求洞身混凝土浇筑及灌浆完成为2010年11月30日，导流洞具备过流条件时间为2011年1月5日前；导流洞进口围堰拆除完工时间为2011年1月10日前。同时进口现有一条地方县—县道路——雅新公路横穿进口开挖区，需保通至2010年汛前。
2进口现场情况介绍
2.1水位雍高情况
招标文件提供进口枯水期水位高程约为2602.6m，根据2008年11月至目前实测枯水期水位高程约为2603.6m～2603.9m，较招标提供资料抬高约1～1.3m。
2.2基岩揭露情况
根据现场地形揭露情况，1#导流洞进口下游导墙及1#、2#导流洞进口间裹头位置，下方基岩，尤其以裹头部位，往山体侧内收9.0m后仅见孤石揭露，与设计图纸所用地形资料相差较大。
2.3河床资料
实测枯期进口处雅砻江河面宽度约40m，根据招标进口地形资料，中部河床最低处高程约为2592m，由于河面宽度较窄，不具备土石子堰施工条件。
2.4施工情况
截止2009年4月1日，围堰基坑道路（L1#施工便道）已完成，进口外侧已形成2604.0m平台，目前下基坑道路外侧铅絲笼正在加工中，计划汛前对道路外侧进行防护处理。边坡施工已全面展开，目前正抓紧进行柔性防护网及截水沟施工。
3.原进口施工方案
原初期导流洞进口度汛采用全年围堰，施工方案为：2009年3月～6月利用枯水期进行一期围堰施工，2009年3月～2009年8月期间进行进口边坡2620m以上部分开挖，2009年9月～2010年5月完成进口2620m以下开挖支护及进口渐变段及引渠混凝土施工，同时完成二期围堰施工，满足围堰全年挡水要求。围堰采用浆砌石围堰。
保通措施为：进口围堰二期施工完成后，堰顶宽度≥5m，利用堰顶，作为雅新公路改线道路。
4进口围堰方案调整
4.1原方案存在主要问题
⑴实际现场揭露基岩情况与设计图纸所用地形资料相差较大，大多数位置基岩较设计图纸往山体侧内收约9m，如按原围堰布置，围堰让开进口主要结构物进行布置，最深围堰水下部分达到8m～12m（枯期水位）。
⑵因初期导流洞进口非永久结构，设计表示进口围堰可以占压部分进口结构，设计部门考虑将进口结构（裹头、挡砂坎等）做一定内收处理。但采用全年围堰、且堰顶作为保通通道，围堰岩体过于庞大，如将整体围堰布置于枯期水位线附近，避免大规模水下混凝土施工，以1#、2#导流洞进口裹头位置为例，如按全年度汛围堰设计，围堰占压裹头结构位置达到17m左右。进口结构位置基本全部被占压，设计部门表示无法修改设计达到导流洞过流要求。
⑶由于全年围堰堰体高度达到20m以上，采用浆砌石围堰虽然可以节约造价，但其防渗性能难以得到保证，如改用混凝土围堰造价过于高昂，作为总包项目，承包商难以承担。
4.2围堰调整思路
针对上述问题，为保证初期导流洞施工进度，我们提出了以下几点修改方案与业主、设计部门进行了沟通：
⑴围堰轴线布置内收，占压部分结构，但可以保证围堰水下施工深度不大于3.0m。
⑵在导流洞进口处设置岩塞，利用岩塞进行汛期挡水。
⑶调整进口围堰挡水时段，即将原全年度汛围堰修改枯期度汛围堰，降低围堰高度，缩小围堰尺寸，减少占压进口结构。
⑷考虑导流洞进口处预留岩塞，修改进口雅新公路保证措施。将进口边坡坡比进行调整，将2620m马道加宽，公路跨越导流洞时，利用岩塞通行，从而作为改线道路施工。从而取消围堰堰顶通车，进一步缩小围堰体积，进一步减少占压进口结构。
4.3进口方案调整
⑴将原施组中的的全年围堰，改为枯水期围堰，即在2010年汛期利用导流洞进口位置预留岩塞挡水，以减少侵占结构位置，具体进口结构布置，在进口围堰确定布置后，由设计部门根据现场情况及需要再行调整。
⑵预留岩塞部分开挖及洞身衬砌放在2010年10月下旬～2010年12月上旬，由导流洞进口进行施工，满足1#和2#导流洞2011年1月5日具备过水条件的工期节点要求。
⑶围堰堰顶取消通车功能，仅考虑围堰挡水需要，确定堰顶高程。
5进口围堰设计
5. 1围堰设计标准
因导流洞进口底板开挖高程约2599m，低于10年一遇洪水标准，所以导流洞进口修筑施工期围堰保证进口工作面枯水期施工。 导流洞进口处河道狭窄，为保证河水过流，尽可能减少侵占河床，所以进口围堰按满足10年一遇枯水期设计为毛石混凝土+ 浆砌石围堰，并在让开主要结构前提下，预留岩坎。
5.2 设计洪水标准
导流洞进口围堰按招标文件要求设计洪水标准不低于10年一遇，按10年一遇洪水标准进行围堰设计。导流洞进口处雅砻江10年一遇洪水流量、水位情况见表5.3-1。
进口围堰为枯水期挡水围堰，按照枯水期（11月～5月）十年一遇水位設计，并考虑河床雍高等情况，确定围堰堰顶高程为▽2609.0m。
5.3 围堰设计
⑴围堰平面布置
导流洞进口围堰平面布置、剖面设计，见图5-1、5-2。
⑵ 围堰结构设计
为加快施工进度，导流洞进口枯期围堰采用预留岩坎，上方设置毛石混凝土+浆砌石围堰，围堰为临时建筑物5级。
围堰两侧采用M10砂浆砌筑浆砌石，中部采用C15毛石混凝土作为防渗心墙，迎水面为1：0.1坡比，背水面坡比1：0.5；堰顶高程▽2609m，堰顶宽为0.5m。毛石混凝土围堰按25～30m分段设置温度缝，缝面布置橡胶止水。根据现场基础揭露情况看，大部分需进行水下混凝土施工，为保证围堰与基础紧密结合，底部设置40cm厚C25混凝土找平层，部分位置围堰基础较低，需进行水下施工，水下部位采用C25一级配混凝土填塘露出水面。
沿毛石混凝土心墙轴线钻设1排ф[email protected]×2.0m，L=4.5m插筋，入岩大于1.5m。沿围堰中心线按2m间距预留固结钻孔管进行围堰基础固结灌浆防渗施工，固结灌浆孔按经验情况设计为深入基岩6.0m。
图5-1 进口围堰平面布置图
为防止水流对围堰外侧和岩坎结合处冲刷，影响围堰稳定，利用围堰外侧现有堆渣进行防护。为便于围堰爆破拆除，砌体施工过程中埋设φ80mmPVC管，拆除时不用再造孔，PVC管布置孔距离2.0m。
围堰设计结构断面，见图5-2。
图5-2 进口围堰典型断面图
⑶围堰稳定计算
根据现场实际情况，确定进口围堰计算简图如下：
设计计算的主要参数为：
围堰高度H=7.0m左右，建基面绝大部分为基岩。取堰体断面形式为：迎水面坡比为n=0.1，背水面坡比i=0.5，顶宽b=0.5m。取1m单宽堰体，作用于围堰上的荷载包括：自重、水压力（最大作用水头7.0m）、基底扬压力（按照围堰地基进行灌浆防渗处理后计算），按照有关公式进行如下计算：
①抗滑稳定计算
抗剪强度计算：
5级临时建筑物的稳定安全系数KS≥1.05（SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范）。
堰体底板混凝土与基岩接触面的抗剪摩擦系数取f=0.65；
∑W—作用于基础截面的总垂直力；
∑P—作用于基础截面以上的总水平力；
抗剪强度计算公式为：
K=f∑W/∑P≥KS
抗剪计算：
抗滑力=基底摩擦系数×围堰自重
岩石基底摩擦系数取经验值0.65，毛石混凝土及浆砌石重度取平均压实γ砼=21KN。
水重度取γ1=10KN。
KS=（0.65×19.39×21）/[（10×7×7）/2]=1.08
围堰抗剪切稳定安全系数KS=1.08>1.05，满足抗剪切稳定安全要求。
抗剪断强度计算：
抗滑稳定安全系数取[K′]=3.0；
堰体底板混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数取f′=0.9；
堰体底板混凝土与基岩接触面的粘结力取C=1.1kgf/cm?；
A—堰体底板与基础截面的接触面积。
抗剪断强度计算公式为：
K′=（f′∑W+CA）/∑P≥[K′]
抗倾覆力矩：（f′∑W+CA）=0.9×19.39×2100+1.1×5.7×104=9.935×104Nm
洪水倾覆力矩：∑P=（1000×7×7）/2
=2.45×104Nm
结论：K′=4.055>3.0，抗剪断强度满足要求。
③基础强度计算
作用于基础的正应力计算公式为：
σ=N/F±My/J
N—作用于基础截面的垂直力；
M—各作用力对基础截面形心力矩的总和；
y—基础截面中和轴至截面边缘的距离；
F—基础截面积；
J—基础截面惯性矩。
按一般规定，基础最大正应力不应超过地基的允许承压应力，即2～3MPa；最小正应力一般应大于零，即不允许出现拉应力。对于围堰来说，经常处于低水位运行，出现最高水位的时间较短，因此，也可考虑允许出现1.0kgf/cm?左右的拉应力。
④堰体强度计算
只要围堰基础应力能满足要求，堰体强度计算只需对围堰底部上、下边缘垂直正应力进行验算：
σy=N/b±6M/b2
σy—垂直正应力；
由于围堰底部采用C25常态砼垫层，其上、下边缘垂直正应力σy以不超过C25砼容许抗压强度13.5MPa和容许抗拉强度0.9MPa为准。
以上计算式中，容重取值按照γ水=1.0t/m3，γ砼=2.1t/m3。设计断面各项计算强度指标满足堰体抗滑稳定要求。
⑷进口围堰工程量
进口围堰工程量，见表5.3-2。
6.经验总结
通过围堰轴线调整，充分利用了岩坎，减少了水下混凝土施工工作量，很好的降低了围堰的施工难度。将全年度汛围堰改为枯期围堰，在减少围堰工程量、节约成本的同时，利用岩塞度汛，结合马道加宽，从而一举解决了雅新公路保证的问题。在改为枯期围堰节约成本的基础上，将围堰结构型式由浆砌石改为毛石混凝土心墙+浆砌石型式，在增加少量施工成本的基础上，解决了浆砌石围堰堰体开裂、渗漏问题。
围堰作为临时结构物，尽可能降低围堰挡水能力要求，在保证主体工程功能的前提下，尽可能减少围堰工作量和施工难度，是施工期临时围堰设计过程需要充分考虑的！
参考文献：
1、尾水洞出口闸室大断面连系梁施工技术，城市建设理论研究（电子版），段翔宇，2012
2、尾水洞出口闸室检修闸门安装沉放施工技术，建材与装饰，窦建怀，2014
3、两河口水电站1#、2#导流洞衬砌混凝土浇筑施工，城市建设理论研究（电子版），田耀生，2011
4、两河口水电站初期导流洞底板HF混凝土施工，甘肃水利水电技术，李武，2013