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1工程概況

馬鹿塘水電站二期工程位于云南省文山州境內最大的河流盤龍河上，麻栗坡縣境內，電站距麻栗坡縣城公路里程36km，距文山公路里程116km，距昆明公路里程439km。

二期工程以發電為主要開發目的，總裝機容量3×80MW，死水位▽555m，正常蓄水位▽627m，總庫容5.4565×108m3，水庫具有年調節能力。工程等別為Ⅱ等大（2）型，主要建筑物級別為2級（大壩及溢洪道為1級）。工程樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、左岸岸邊溢洪道、右岸放空隧洞、右岸引水隧洞、調壓井、壓力鋼管道、地下發電廠房及附屬洞室等組成。混凝土面板堆石壩最大壩高154m，壩頂高程634m，壩頂長度493.399m。溢洪道引渠底板高程612m，堰頂高程617m，設3個10m×10m的表孔。放空隧洞進口高程538m，全長650.849m，有壓段洞徑6.6m。電站進水口底板高程540m，一、二期共用引水隧洞和調壓井，一、二期廠房全部機組發電最大引用流量144m3/s，引水隧洞洞徑7m，總長3147m；壓力管道采用平洞—斜井—平洞—斜井—平洞的連接方式，‘一管三機’，總長733.725m。地下廠房洞室群包括主、副廠房、主變尾閘室、尾水隧洞及交通運輸洞等建筑物，地面GIS開關站及出線場位于一期廠房上游，主副廠房尺寸103m×18.2m×42.29m；主變尾閘室尺寸106.48m×16.62m×17.855m。

工程區河谷深切，左岸陡，右岸緩，呈不對稱的“V”型谷，河道狹窄，水流湍急，落差相對集中，多處形成跌坎。壩址處河段水位高程489m～485m，河面寬25m~30m。河床沖積層厚3m～4m，最深約8m。樞紐區基巖主要為眼球狀花崗質黑云混合片麻巖夾少量條痕狀花崗混合片麻巖及變質白崗巖，構造簡單，片麻理產狀呈單斜構造特征。區內無區域性斷裂通過，但距南溫河斷裂和文麻斷裂較近。

工程所在的盤龍河系紅河左岸的一條支流，發源于云南省硯山縣阿舍鄉尼龍拱，經硯山縣西部地區，縱貫文山縣境，沿馬關、西疇縣界進入麻栗坡縣內，于船頭村下游1.4km處流入越南后稱瀘江，并在越南境內匯入紅河。在我國境內全長225km，工程樞紐位于疇陽河口至曼棍的河段上，該河段平均坡降達38.4‰，壩址控制流域面積5878km2，壩址處多年平均流量為80.3m3/s。

流域地表水系不很發育，多地表閉流區、盲谷和暗河，暗河水量豐富，在最枯時也有7m3/s左右的流量，是枯期徑流的重要組成部分。所以，河段中下游具有枯水不枯、洪水不大的水文特性。流域洪水由暴雨形成，大洪水多發生在6月～9月，與暴雨時間相對應，一次洪水主要由3天降雨形成。水文資料見表1、表2：

表1壩址施工洪水成果表單位：m3/s

時段頻率P（%）

251020

11月～5月最大655524422312

12月～5月最大586430311200

11月平均12611295.6

12月平均82.074.566.3

表2壩址各頻率洪峰成果表

頻率（%）0.512510

流量（m3/s）22902000172013501080

工程施工期向下游供水最小流量為23.6m3/s，下游無通航及過木要求。

2施工導流

2.1導流標準

本工程屬Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物級別為2級（大壩及溢洪道為1級），次要建筑物為3級。導流建筑物保護對象為1、2級永久建筑物，工程所在地下游有國家級天保口岸，目前沒有重要城鎮和工礦企業，圍堰使用年限為0.5年（小于3年），圍堰高度為13m（小于50m），相應庫容小于0.1億m3，根據規范規定，本工程導流建筑物級別定為Ⅳ級。

結合本工程實際，導流時段劃分如下：

初期導流：河道截流后至壩體臨時擋水前的時段。

中期導流：壩體臨時擋水至導流泄水建筑封堵前的時段。一汛臨時壩體擋水庫容約0.054×108m3，二汛臨時壩體擋水庫容約0.902×108m3，三汛臨時壩體擋水庫容約1.702×108m3。

后期導流：導流泄水建筑封堵后至永久擋水及泄洪建筑物投入運行之前的時段。

各導流時段導流設計標準見表3：

表3施工導流標準

項目時段設計標準P（%）設計流量（m3/s）

初期圍堰擋水第2年11月～第3年5月5（時段）524

中期壩體臨時度汛斷面擋水第3年6月～第3年10月5（全年）1350

圍堰擋水第3年11月～第4年5月5（時段）524

壩體臨時度汛斷面擋水第4年6月～第5年5月1（全年）2000

壩體臨時度汛斷面擋水第5年6月～第5年10月0.5（全年）2290

后期壩體臨時度汛斷面擋水第5年12月～第6年5月5（時段）430

截流第1年11月上旬10（11月平均）112

左岸導流洞下閘第5年11月上旬10（11月平均）112

2.2導流方式

二期工程壩址處地形為“V”形河谷，河道狹窄，兩岸地形坡度較陡，無天然灘地、臺地可以利用，兩岸巖石主要為花崗巖，巖石完整堅硬，具備成洞條件。因此，本工程采用圍堰一次斷流、隧洞泄流的導流方式。初期河床一次斷流、土石圍堰擋水、導流洞泄流；中期采用壩體臨時度汛斷面擋水，導流洞泄流；后期導流洞下閘封堵后由放空洞泄流。

2.3導流程序

結合施工總進度安排，本工程截流于第2年11月上旬進行，截流后的第一個枯水期由上游枯期圍堰及下游圍堰擋水，導流洞泄流。截流后第一個汛期由壩體臨時度汛斷面擋水，導流洞泄流；第二個枯水期由恢復的上游枯期圍堰擋水，導流洞泄流，進行一期面板混凝土施工，第二個汛期和第三個汛期由壩體臨時度汛斷面擋水，導流洞泄流；第四個枯水期由壩體臨時度汛斷面擋水，進行二期面板混凝土施工，第5年11月上旬導流洞下閘，水庫蓄水，12月～次年5月，導流洞封堵，右岸放空洞泄流；第6年6月以后由壩體擋水，永久泄洪建筑物泄流。

施工導流程序見表4：

表4導流程序表

施工時段設計標準設計流量堰/壩頂高程堰/壩前水位泄水建筑物流量備注

導流洞放空洞機組

年、月、日%m3/smmm3/sm3/sm3/s

2.11.1以前原河床過流修建左岸導流洞

2.11.1～2.11.1010（11月）112496（堰）495.3911211月上旬截流

2.11.11～3.5.315（11～5月）524503（堰）502.09524圍堰擋水

3.6.1～3.10.315（全年）1350515（壩）509.241350壩體度汛斷面擋水

3.11.1～4.5.315（11～5月）524503（堰）502.09524一期面板施工

4.6.1～5.5.311（全年）2000565（壩）515.532000壩體度汛斷面擋水

5.6.1～5.10.310.5（全年）2290585（壩）523.782290壩體度汛斷面擋水

5.1110（11月）112613（壩）495.3911211月1日導流洞下閘

5.12.1～6.5.315（12～5月）430618（壩）560.3635773二期面板施工

6.6.1以后永久泄水建筑物過流，第6年6月1日二期工程三臺機組全部發電

2.4導流建筑物設計

（1）圍堰

堰型選擇的原則：安全可靠，能滿足穩定、防滲、抗沖的要求；構造簡單，施工方便，宜于拆除并能充分利用當地材料及開挖渣料；堰基易于處理，堰體便于與岸坡或已有建筑物連接；在預定工期內可修筑到需要的斷面和高程；具有良好的技術經濟指標。本工程開挖渣料中全風化料及石渣料豐富；堰址處河床沖積層厚度平均僅有4m左右，圍堰最大擋水水頭約13m，圍堰基礎及堰體采用粘土斜墻加鋪蓋能滿足防滲要求；土石圍堰能充分利用開挖渣料，地基適應性強，造價低，施工簡便，因此本工程上、下游圍堰均采用土石圍堰。

上游圍堰在截流后第一個枯水期擋水，汛期自潰，由壩體臨時度汛斷面擋水。圍堰

設計洪水標準為P=5%，Q=524m3/s（11月～5月），堰前水位502.09m，圍堰頂高程503.00m，頂寬10m，圍堰最大高度約13m，圍堰基礎及堰體采用粘土斜墻加鋪蓋防滲，防滲鋪蓋長32m。圍堰邊坡：上游水下部分為1：5，水上部分為1：3，下游為1：1.5。截流戧堤位于圍堰體內，頂高程為496.00m。本工程上游圍堰鄰近導流洞進口，圍堰坡腳距一期混凝土壩挑流鼻坎及沖沙道出口分別為70m和20m，為滿足圍堰抗沖要求，在圍堰坡腳堆砌鋼筋石籠護坡。根據壩體施工進度安排，截流后第二個枯水期，為進行一期面板混凝土施工，需重新修復上游圍堰。

下游圍堰在截流后第一個枯水期擋水，汛期自潰，由壩體臨時度汛斷面擋水。圍堰設計洪水標準為P=5%，Q=524m3/s（11月～5月），堰前水位483.92m，圍堰頂高程485.50m，頂寬10m，圍堰最大高度約10.00m，圍堰基礎及堰體均采用粘土斜墻加鋪蓋防滲，防滲鋪蓋長28m。圍堰邊坡：迎水面為1：4.5，背水面為1：1.5。

為滿足永久水工建筑物泄水要求，下游圍堰需全部拆除。

（2）導流隧洞

根據壩址處地形、地質、施工洪水及一、二期水工樞紐布置等條件，綜合考慮各期導流要求，施工期在左岸布置一條導流隧洞，在下閘蓄水后和導流洞封堵前的時段，利用導流洞1#施工支洞，通過導流隧洞后段向下游供水。導流洞布置詳見圖1。

導流洞斷面形狀采用方圓形，洞長593.277m，隧洞底坡i=2.425%，進口底板高程492.00m，出口底板高程478.00m。隧洞斷面尺寸除滿足各期導流要求外，還應保證一期工程的大壩（壩頂高程518m）和電站進水口的正常運行，即發生100年一遇洪水時（Q=2000m3/s，一期大壩設計洪水），一期大壩不被淹沒。通過水力學計算，如果導流洞全洞段用混凝土襯砌，所需過水斷面尺寸為11m×13m（寬×高）。根據可研階段地質勘察成果，導流隧洞洞身段多為I、II類圍巖，地質條件較好，考慮導流隧洞的臨時性和節省工程投資，隧洞部分洞段的邊頂拱可不需混凝土襯砌，但為滿足過流量的要求，隧洞過水斷面尺寸需相應擴大至13.2m×13.6m（寬×高）。

導流隧洞全洞段襯砌方案和部分洞段襯砌方案各項目的比較見表5：

表5襯砌方案比較表

項目部分洞段二次支護全洞段二次支護

斷面型式方圓形方圓形

全斷面襯砌段斷面尺寸（m×m）12×1311×13

底板襯砌段斷面尺寸（m×m）13.2×13.6/

流量系數0.610.71

出口斷面面積（m2）143.912132.842

石方洞挖（104m3）13.2912.20

混凝土（104m3）2.473.21

由表5可見：在滿足隧洞泄流能力和安全支護的前提下，隧洞局部洞段邊頂拱噴錨支護、底板混凝土襯砌相應于全洞全斷面混凝土襯砌洞挖工程量增加1.09×104m3，混凝土減少0.74×104m3，相對較優，故采用隧洞局部洞段邊頂拱噴錨支護、底板混凝土襯砌的支護方式。

由于一、二期工程擋水建筑物距離較近，導流洞進口緊鄰一期大壩布置，施工期導流洞過流時抬高了一期大壩下游水位，降低了一期工程泄水建筑物的泄流能力，尤其在汛期會影響泄洪沖沙道正常沖沙，因此二期工程施工時對一期電站的正常運行會有一定影響。另外，根據水工模型試驗成果，二期工程施工期間上游多余來流量通過一期大壩溢流表孔進入下游，導流洞進口流態較好；若通過泄洪沖沙道下泄上游來水，上游圍堰堰前水流波動較大，導流洞進口流態較差，因此二期工程施工期間，尤其在枯期，需要一期工程盡量利用溢流表孔下泄上游來水。

2.5截流

根據水文特性及施工總進度安排，截流時段選在第2年11月上旬。截流流量選用11月份10年一遇月平均流量，Q=112m3/s。采用右岸單戧堤單向立堵進占的截流方式，截流戧堤頂高程為496m，頂寬10m。龍口位置選在靠左岸河床。經初步計算龍口最大落差約3.2m，最大流速約3.9m3/s。

2.6基坑排水

基坑排水包括基坑開挖前的初期排水和基坑開挖及建筑物施工過程中的經常性排水。

初期排水主要包括基坑積水、圍堰和基坑滲水等。基坑內積水體積為13×104m3，水深為7m，初期排水總量用1.5倍基坑積水量估算。按7天排干計算，基坑水位平均下降速度為1m/d，排水強度約1160m3/h。經常性排水包括圍堰和基坑滲水、降水、施工廢水等。排水設備用量由初期排水強度決定，選擇IS150-125-315型水泵8臺，其中2臺為備用，水泵布設在上、下游圍堰堰頂上。

圖1馬鹿塘水電站二期工程施工導流平面布置圖

2.7下閘蓄水

根據施工總進度安排，擬定于第5年11月導流洞下閘，水庫蓄水，下閘設計流量采用10年一遇的11月平均流量，Q=112m3/s。導流洞封堵時段為12月~5月，采用該時段20年一遇洪水標準，相應流量Q=430m3/s。

水庫蓄水期間為滿足電站下游用水要求，最小下泄流量為23.6m3/s。導流洞下閘后，由供水洞（導流洞1#施工支洞改造）經導流洞后段向下游供水，供水洞內設三個蝶閥。水位蓄至520.11m高程后，關閉一個蝶閥；蓄至523.00m高程后，再關閉一個蝶閥；蓄至540.67m高程后，關閉第三個蝶閥，由放空洞（進口高程538m）向下游供水，通過放空洞工作弧門控制下泄流量。當供水洞蝶閥全部關閉后，進行導流洞封堵。

水庫蓄水按入庫流量85%保證率計算，經計算，蓄水至555m高程（水庫死水位）需26天。

3設計體會

馬鹿塘水電站二期工程采用了混凝土面板堆石壩樞紐常用的枯期圍堰擋水，隧洞泄流的導流方式，即：枯期采用較低的圍堰擋水、隧洞導流，抓緊時機進行壩基處理和壩體堆石填筑；汛期利用升高到擋水標準的壩體臨時斷面攔洪渡汛。

和其它工程相比，本工程施工導流設計受一期工程的影響很大，主要表現為：

①二期工程趾板基礎開口線距一期大壩溢流堰挑坎距離不到160m，留給二期工程上游圍堰和導流洞進口明渠布置的空間十分有限；②一期大壩壩頂高程518m，比二期大壩低了116m，二期工程導流洞的泄流能力既要滿足施工期間各導流時段的過流要求，還要保證一期大壩不被淹沒，經水力學計算和水工模型試驗驗證，導流洞規模主要由后者決定，由此造成二汛、三汛壩體臨時斷面高程遠遠高于其壩前水位。

4結語

馬鹿塘水電站二期工程即將開工建設，需詳細、深入地進行施工導流設計，妥善解決施工中可能出現的問題。