第３Ｏ卷 云南水力发电 第１期 ＹＵＮＮＡＮ ＷＡＴＥＲ ＰＯＷＥＲ 喀麦隆龙潘卡尔水电站工程一期施工导流设计 宋继源，朱慧芳 （中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明 ６５００４１） 摘要：对龙潘卡尔水电站工程施工期需对碾压混凝土坝采取分期导流施工。根据坝址处工程地形地貌、水文气象条件及枢纽布 置型式，设计该导流工程的导流方式、导流标准和导流程序，通过水力计算确定导流建筑物尺寸，并进行稳定计算。围堰填筑选用 当地材料，节约了施工成本，提高了施工速度。采用粘土与帷幕灌浆联合防渗。经现场基坑开挖观测及施工监测表明，一期围堰 沉降及变形量小，堰体结构安全可靠。 关键词：龙潘卡尔水电站工程；分期导流施工；土石围堰 中图分类号：ＴＶ５５Ｌ １；ＴＶ５５１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０Ｏ６—３９５１（２０１４）０１—００８３－－０３ Ｄ０Ｉ ｇ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１Ｏ０６—３９５１．２０１４．０１－－０２４ １工程概况 中山坡稍缓，坡度为４ ，实测高程至６８０ ｍ，岸坡轻 龙潘卡尔水电站位于喀麦隆共和国东部省潘卡 度向上游倾斜。右岸可被洪水淹没的河滩约６０ ｍ 尔地区，坝址位于洛姆河与潘卡尔河交汇后下游４ 长。右岸山丘地势渐渐升高，其中下部山坡坡度为 ｋｍ处，距离洛姆河与杰雷姆河的交汇处以东大约 ７ ，直至６６０ ｍ高程，中部山坡坡度变陡为１６ ， １３ ｋｍ。水库库容为６Ｏ×１０ ｍ。，主要用于发电及 直至６８０ ｍ高程，顶部至山脊７００ ｍ高程逐渐变 枯期调节松鲁鲁、埃代阿和纳齐提加水电站的引用 缓。此外，该山丘内包含一个山谷，山谷平行于洛姆 流量。该电站为坝后式厂房，共布置４台机组，单台 河方向，距右岸边约１ ２００ ｍ。山谷的两侧岸坡坡度 机组引用流量为２５ ｍ。／ｓ，总装机容量为３Ｏ ＭＷ。 较陡，呈对称分布，被森林覆盖。 电站工程主要由河床中心的主坝和河流右岸山谷内 １．２水文特性 的副坝组成。主坝工程主要由碾压混凝土坝及 龙潘卡尔水电站洪水主要由降雨形成，该地区 两侧粘土心墙坝组成，其中碾压混凝土坝坝顶长 的降水量随季节变化显著，８月、９月、１Ｏ月的平均 １８２ ｍ，最大坝高４５．５ ｍ。碾压混凝土坝主要由发 月流量大于５００ ｍ。／ｓ；６月、７月、１１与１２月的在 电引水坝段、溢流泄水坝段、挡水坝段及底部泄水闸 １００￣３５０ ｍ３／ｓ之间；１月至５月的平均月流量比较 等组成。 低。 １．１工程地质条件 经水文分析计算，喀麦隆龙潘卡尔水电站设计 龙潘卡尔水电站位于东部省雅温得东北约３５０ 洪水情况见表１及表２。 ｋｍ、贝尔图阿市北约１２０ ｋｍ处。坝址区位于龙潘 表１ 喀麦隆龙潘卡尔水电站坝址各月平均流量表 卡尔盆地中两个山丘之间的狭谷地带，坝址附近植 月份 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ 被主要由冲积平原上的热带草原、洛姆河边上的细 ６８ ３９ ２１ ３２ ８８ １７１ ３３９ ５４１ ６８４ ６１０ ２７４ ｌ１７ 长森林带和山丘上的小灌木草原组成。 ／（ｍ０／ｓ） 河床在沿大坝设计轴上大约１２０ ｍ宽。河水 表２喀麦隆龙潘卡尔水电站坝址设计洪水流量成果表 水位约为６３６ ｒｎ。河床约２／３宽度（从左岸算起）内 有岩石出露。右岸山谷中的河床汇集库区枯水期大 重现期／年 １００００ １０００ １００ ５０ ２０ １０ 部分水流。左岸可被洪水淹没的河滩在洛姆河边延 设计洪峰／（ｍ。／ｓ）３ ４７５ ２ ４２５ １ ５８０ １ ４６０ １ ３１０ １ １９０ 伸约１６０ ｍ。此外，左岸山丘地势渐渐升高，其中底 部山坡坡度为１１ ，位于高程６４０￣６７０ ｍ之间；上 ２导流建筑物设计 ＊ 收稿日期：２０１３－－０９—１８ 作者简介：宋继源（１９８４一），男，河北廊坊人，工程师，主要从事水电工程水工结构设计工作。 云南水力发电 ２０１４年第１期 根据该工程布置情况及地质、水文条件等方面 进行分析，施工期需对碾压混凝土坝采取分期导流 施工。 湿周，１ＴＩ。 ２）一期施工导流水位流量关系曲线 曲线根据上述公式计算得一期施工导流水位流 ２．Ｉ施工导流标准 根据ＳＬ３０３－－２００４（（水利水电工程施工组织设 计规范》的规定，在进行导流建筑物级别、洪水资料 及工程导流时段划分、洪水标准、对应流量的设计比 较分析基础上，同时考虑施工工期、施工条件、工程 量及工程造价等影响因素后，确定全年围堰导流标 准为５０ ａ一遇洪水，相应流量Ｑ一１ ４６０ １ＴＩ。／ｓ。 ２．２施工导流方式 根据坝址处工程地形地貌、水文气象条件及枢 纽布置型式，该工程一期导流采用全年导流方式。 利用束窄河床过流，在一期围堰的保护下进行二期 导流底孔、挡土墙、左岸坝段及底部泄水闸坝段的施 工。一期导游程序见表３。 表３一期施工导流程序表 导流时段 设计标准Ｐ一 设计流量／（ｍ３／ｓ）建筑物 泄水 备注 ２．３导流程序 根据施工总进度安排，２０１２年５月１日至２０１３ 年１月５日利用一期围堰挡水，由右岸束窄河床过 流，进行围堰左侧坝段的施工，并填筑至６４６ ｒｒｌ高 程，且底部泄水闸安装完毕，二期导流底孔具备过流 条件。 ２．４导流水力计算 一期施工导流主要通过右岸束窄河床过流，过 流断面底宽１１３ Ｉｎ，为梯形断面，两侧边坡的坡比为 ｌ：Ｉ．８。 ２．４．１ 洪水标准 Ｑ一１ ４６０ ｍ。／ｓ，为全年５０ ａ一遇洪水。 ２．４．２水位的确定 １）计算公式。按明渠过流能力计算公式： Ｑ—ＡＣ￣／Ｒ 式中：ＱＩ泄流流量，ｍ。／ｓ；Ａ一过水断面积，ｍ。；Ｃ 谢才系数，ｍ１， ／ｓ，按曼宁公式计算；Ｒ一水力半径， ｍ； 一渠底坡度，ｉ一０．０００ ３； 一糙率，取扎一０．０４； 量关系曲线，见图１。 ９ ８．５ ／ ／ ８ ／ ／ ．ｓ ／ ／ ６．５ ／ ／ ／ ８【ｘ） ｌ０００ ｌ２【ｘＪ １４００ ｌ６ＬＫＪ ｌ 【ＸＪ ２【 Ｊ ￣Ｑ／（ｍ ／ｓ） 图１水位流量关系图 ３）一期围堰最高挡水位计算结果 根据一期施工导流水位流量关系曲线，当Ｑ一 １ ４６０ ｍ。／ｓ时，水深为８．１ ｒｎ。围堰堰前水位为 ６４２．３ ｍ，取围堰安全超高０．７ ｍ，故取围堰顶高为 ６４３ ｒｎ。 ２．５导流建筑物材料及尺寸设计 一期围堰为土石围堰，边坡采用块石防护。纵 向围堰基础为完整的基岩，采用粘土防渗；上、下游 围堰基础含有断层，采用粘土与帷幕灌浆联合防渗。 考虑超高０．７ ｍ后，堰顶高程为６４３ ｒｎ，堰顶宽８ ｍ，粘土体顶宽５ ｒｎ，块石护坡宽３ Ｉｎ。围堰上、下游 边坡为１：Ｉ．８，最大堰高９ ｍ，堰顶长度７６０ ＩＩ１。帷 幕灌浆采用单排孑Ｌ，孔距２ ｍ。 ２．６围堰稳定计算 一期围堰采用粘土填筑，反滤层采用土工布，迎 水面采用抛石护坡。采用粘土与帷幕灌浆联合防 渗。围堰平面及断面布置见图２及图３。 ２．６．１荷载及荷载组合 荷载组合见表４。 表４荷载组合表 ２．６．２计算方法 利用计算软件《理正岩土计算５．Ｉ》采用渗流问 题有限元分析计算出浸润线；利用计算软件《理正岩 宋继源，朱慧芳喀麦隆龙潘卡尔水电站工程一期施工导流设计 ｕｉｂｉ—ｙ水ｈ ｂｉ （３） 将（３）式代入（１）式，得： ２１Ｅｆ ＋（ｗ 一 ｈ．ｉ ａｎ Ｋ＝＝ 懒∑Ｗ ｓｉｎ０ 图３围堰典型断面图 式中：Ｋ一安全系数； 一孔隙水压力；ｙ水一水 容重，取９．８ ｋＮ／ｍ。；ｈ 一浸润线以下土条高度，ｍ； ｍ 一参数，ｍ —ｃｏｓ０ｉ＋ ｓｉｎ０ｉ；ｆ一粘聚力；ｂｉ一 』、 土条宽度，ｍ； 一土条底部倾角，。； 土条底部内 摩擦角，。；Ｗ 一土条重力，ｋＮ，Ｗ 一 ｂ ； 土容 重，ｋＮ／ｍ。；ｈ 一土条高度，ｍ。 ２．６．４稳定计算结果 根据上式对土条取单宽进行试算，经计算：Ｋ一 １．３６＞Ｋｓ—１．３，符合《法国大坝和水库委员会 图２围堰平面图 ２０１０》中的建议值１．３，故围堰稳定。 土计算５．１》采用简化毕肖普法计算出最不利滑动 ３结论 面；稳定计算采用有效应力法；孔隙水压力采用近似 １）设计论证，一期围堰采用均质粘土围堰，边 方法计算。 坡采用块石防护。不仅大大提高了围堰施工速度， ２．６．３计算公式 而且充分利用当地材料，节约了施工成本； ∑ ［ｃ２）纵向围堰基础为完整的基岩，采用粘土防 ｍ ａ－ ｂ ‘ ＋（ ｉ－ｕｉｂ ）ｔ‘ ａｎ Ｋ＝＝ Ｗ ｓｉｎ０ｉ （１） 渗；上、下游围堰基础含有断层，采用粘土与帷幕灌 —ｙ水ｈ （２） 浆联合防渗。经现场基坑开挖观测及施工监测表 明，一期围堰沉降及变形量小，堰体结构安全可靠。 （上接第８２页） 水运行达到最优。选择有代表性的井及时抽干井内 以保证足够的降深。安装潜水电泵抽水至清水为 的水观测恢复水位，以准备掌握水位降深，又不过大 止，同时检验出水的含砂率，按设计要求，前３０ ｒａｉｎ 影响降水正常运行。 含砂率小于１／ｓｏ ０００，保证长期运行时含砂量小于 １／１００ ０００。 ４结语 ９）抽水需要每天２４ ｈ派人现场值班，并做好 深井降水是确保深基坑安全开挖施工的重要手 抽水记录，每天报水位、流量。记录内容包括降水井 段。文中结合工程实例，介绍了深井降水的深井数 涌水量Ｑ和水位降深Ｓ，并在现场绘制ＳｔＴ，Ｑ～ 量计算与布置、深井结构及深井施工，为以后的深井 Ｔ，Ｓ～Ｑ曲线与基坑开挖深度附近监测资料绘于同 降水施工积累经验。 一图上，了解其相关关系，以掌握抽水动态，指导降
