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為了大江的順利截流——特高拱壩葉巴灘導流洞設計回顧
來源:成都院 作者:彭崢 孔科 周順文 張有山 時間:2019-04-04 字體:[ ]

3月26日、28日,葉巴灘水電站右岸、左岸導流洞相繼分流過水,3月30日成功實現大江截流,從此葉巴灘導流洞工程正式投入運行,并將在接下來的6~7年接受金沙江滔滔江水的考驗。

葉巴灘水電站壩址區兩岸山體雄厚,岸坡基巖裸露,巖性以石英閃長巖為主,具有良好的隧洞布置條件。工程采用“斷流圍堰全年擋水、隧洞導流”的導流方式,在左右岸等高程各布置一條導流洞。自2011年5月始,從規劃到技施,成都院已陪同葉巴灘水電站導流洞工程走過了八年的時間,導流洞工程設計在這段時間內走過了“從無到有,從多到一,一波三折”的精彩歷程。

 “從無到有”

葉巴灘水電站開工前,工程區人煙稀少,消息閉塞。通訊信號僅能覆蓋少數集居鄉鎮,基礎設施薄弱,僅有一條未硬化的縣道——巴白路。正是這樣一塊未經開發的處女地,在接下來的數年內,逐漸布滿了勘測設計人員的足跡。

從2006年4月勘測設計工作人員第一次對壩址區進行綜合查勘開始,到導流洞施工過程中全方位的技術支持,進行了平面地質測繪12.5平方千米、剖面地質測繪20.8千米、鉆孔勘探13004米、探洞勘探9415米及大量的勘探試驗工作,完成了地震安全性評價、地質構造研究、地質災害危險性評估和自然邊坡危險源調查等多個專題研究。得益于細致全面的勘測工作,揭開了金沙江葉巴灘壩址區河段的神秘面紗,將壩址區從一塊人跡罕至之地轉變成了水電開發的熱土。

基于對壩址區的深切“V”型峽谷地貌、山體雄厚、地形陡峭、溝梁相間、地應力中等偏大、局部斷層構造發育的地形地質條件,并結合樞紐建筑物布置特點及施工進度要求,確定了“斷流圍堰全年擋水、隧洞導流”的導流方式,據此進一步確定了導流洞軸線、進出口及支護結構等。

正是這些嚴謹深入前期工作和全面細致的勘測設計研究工作,為導流洞工程的“從無到有”奠定了堅實的基礎。

“從多到一”

可研設計階段,根據工程地形地質條件、樞紐建筑物布置特點、前期設計成果及咨詢審查意見,并兼顧大江截流、施工期下游供水及施工總布置等方面的要求,共計擬定了6個導流洞布置方案,并進行了逐一詳細設計和技術經濟比較。通過方案比較,選出等斷面雙洞布置的較優方案,具有隧洞洞線較短、進出口地質條件較好、右岸導流洞出口段可與生態尾水洞結合、出口對沖消能、截流難度較低、施工干擾小、工程投資較少等優點。后經施工驗證,該推薦方案降低了導流洞施工難度,加快了導流施工進度,減少了工程投資,較好地適應了工程建設施工的需要。

除此之外,還進行了導流洞規模及閘室布置等方面的比選。正是通過“從多到一”的詳細設計和方案比較,探索了導流洞工程設計的各種可能性,體現了設計技術人員“優中選優”、“精益求精”的工匠精神。

“一波三折”

自導流洞正式開工以來,工程施工邊界條件發生諸多變化,現場工程技術問題層出不窮,期間更是經歷了兩次白格堰塞湖潰堰洪水的嚴峻考驗,在兩年內經歷了一波三折的動態設計過程。

在導流洞施工過程中,左、右岸導流洞部分洞段的實際開挖斷面小于圍巖類別所對應的典型斷面,存在較大的安全隱患。設計人員根據導流洞開挖斷面不足洞段的揭示地質條件及工況,新增了大量計算,并經多次討論后確定了加強支護的結構變更設計,并及時發出了設計通知。左、右岸導流洞進、出口施工圍堰對明渠結構形成了不同程度的占壓,加之施工工期緊張,及時調整了進出口明渠及岸坡防護結構布置,并復核分析了導流洞泄流能力及圍堰擋水水位。

2018年10月11日和11月3日,上游距離葉巴灘壩址約60千米的白格滑坡群先后發生了兩次滑坡,截斷金沙江形成堰塞湖。兩次潰堰洪水到達葉巴灘壩址處的洪峰流量分別達到7770立方米每秒和28300立方米每秒,第二次洪峰流量遠超萬年一遇洪水。在建的葉巴灘導流洞工程首當其沖,被動提前過水,鋼模臺車和施工輔助措施全部損毀,損失慘重,導流洞工程施工進度受到嚴重影響。洪災過后,洞內淤積嚴重。面對如此嚴峻的形勢,成都院搶險專家組第一時間進駐葉巴灘工地,數次親臨滑坡體現場勘查;險情排除后,設計人員根據最新的施工面貌和進度計劃,積極參與災后導流洞復工技術問題的協調處理,研究調整導流程序,及時提出圍堰分期實施方案,從技術上保障了2019年3月底大江截流。

從導流洞工程的設計藍圖繪制到順利實現分流,設計者根據現場實際情況,主動優化設計方案。動態設計過程雖一波三折,設計產品質量卻始終上乘。在設計過程中,工程師們用實際行動詮釋了成都院“勤奮敬業、團結協作、艱苦奮斗、無私奉獻”的企業傳統,用優質的設計產品與服務展現了“嚴謹求實、優質守信、開拓創新、團結奮進”的優良作風。

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