銅頭水電站

銅頭水電站位於四川蘆山境內寶興河中游，距雅安約43公里，距下游雨城電站約40公里。電站以發電為主，是該河流開發興建的第二個中型水電站，總裝機為4×2萬千瓦，年發電量為2億千瓦·時。

基本介紹

• 中文名：銅頭水電站
• 地理位置：四川蘆山
• 總裝機：4×2萬千瓦
• 年發電量：2億千瓦·時

工程簡介

該樞紐工程由攔河壩(非溢流混凝土雙曲拱壩，壩頂長110米，最大壩高75米)，左岸有壓泄洪隧洞(洞徑8米、洞長343米)，右岸無壓泄洪隧洞(城門洞型7．O米×10．75米、洞長440米)，引水洞(有壓洞徑6米、長1625米)，差動式調壓井，壓力斜井(內徑2．5—5．6米、總長500米)，發電廠房及變電站等組成。

寶興河下游段兩岸地勢較開闊，邊坡較緩、河道稍寬。河道中游以上地段是典型的窄“U”型峽谷，兩岸地勢高。邊坡陡。直崖高差一般約在60—70米，部分地段達100米以上，河道寬度約30—60米。該水力樞紐處在中游段，位於典型較深的“U”形深峽谷中，壩體部位直崖高差達90—100米以上，河道水流縱坡大，水流較急，壩區基礎岩石為鈣質礫岩，泥鈣質礫岩等，爆破後塊體較小，易風化崩解。

施工區交通：壩址區下游有一座石拱橋連線兩岸交通與對外公路，壩區內兩岸各修建通向壩頂的臨時施工道路。進入基坑右側的施工道路，是經左岸施工隧道與壩下游臨時鋼橋連通左右岸。進入基坑河道內施工道路和泄洪洞出口相連線，施工隧道路窄，交通極為不便，因此，給施工運輸增加了困難。

截流施工方案

導截流特點

該電站為引水式電站，左右岸各布置一條泄水洞，壩體本身無過水設施，結構為全斷面施工，拱壩體形寬高比為1．6—1．26。從地質、地形條件、施工機械、道路布置、施工方案及工期等情況分析、本工程具有以下特點：

(1)河床寬度較窄，布置施工道路進入施工區時，只能是腳踏車道，因而，對施工運輸強度和控制工期都有影響；

(2)圍堰、泄洪洞、壩體都處於深切的“U”形峽谷中，邊坡陡直，對布置施工機械、施工道路和施工場地等選擇難度極大，增加了施工難度；

(3)岩石為鈣質和泥鈣質礫岩，岩石開挖後成大塊石較少，塊體遇濕後易風化崩解，對適合截流需要的特種料物能篩選出的數量極少，對備料極為不利；

(4)招標書上規定截流時左岸導流洞必須過水，現改為右導洞過水。但右導洞進水口高程比左導洞進水口高程高2．7m，實際上等於加大了截流落差，抬高了河床水位，給截流施工增加了難度。

基本情況

招標書規定施工導流期間，採用隧洞導流，河床全斷流圍堰施工，導流標準為十年一遇，其流量為1140立方米/秒。由於河床窄，漲水過程在1—3h即能形成暴雨洪峰，洪枯水位差達lO米以上，截流標準為五年一遇，其流量為94.3立方米/秒，11月下旬進行。招標書還規定截流戧堤在上游圍堰軸線下游側，用右岸向左岸進占立堵方法施工，水流由左岸導流洞泄流，施工期的施工組織設計仍按標書規定編制。但在組織施工實施過程中，業主和監理提出截流日期改 在l0月下旬進行，並且提出原左洞導流改為右洞導流的計畫要求，因此，施工部門根據實際的地質、地形、施工條件等方面的變化情況，進一步補充和最佳化了施工組織設計。

施工方案最佳化

根據本工程施工特點和標書中的規定，結合施工的實際情況變化分析，認為在截流施工中關鍵問題之一是確保進占強度和工期要求。因此，在實施前，曾深入地研究截流戧堤軸線的位置，為此提出4個方案進行綜合比較，以便優選出最佳方案，以下簡述各方案的優缺點，供比較。

方案一：按標書規定本樞紐工程截流選在上游圍堰體內堆築戧堤，從右向左立堵進占，計畫在11月下旬，進占是在河床右側填築一條道路，由過壩軸線運料至上游圍堰。實際上該河床為“U”形峽谷，河道很窄，堆築進占道路占河床過水斷面較大，縱向受水流沖刷，流失嚴重，並增加基坑開挖量，難保進占施工道路及迥車場地的邊坡穩定安全，同時影響進占施工強度。

方案二：選下游圍堰戧堤進行截流。下游圍堰在左岸導流洞出口的上游側，河床稍寬，河床右側堆築進占道路(腳踏車道及錯車道)較易，堆築量少，基本上不影響河床過水。該方案主要優點：一是堆築截流道路較短，堆築量少、速度快，對截流施工有利；二是在臨時鋼橋上游有較寬的場地，可臨時布置堆放部分截流用材料，以及作為施工機械臨時停放場地。主要不足之處：一是河床縱坡大，由下游圍堰截流將水位抬高，增加戧堤和堰體的堆築量；二是截流後不能馬上進行閉氣，待道路延伸到過壩軸線至上游圍堰堆築後，才能進行下游圍堰閉氣，時間拖後，影響壩基開挖；三是增加基坑排水量，其總量為前方案的2—3倍。

方案三：截流戧堤選擇在壩肩軸線下游側，單獨堆築戧堤。該方案主要優點：一是有利於進占道路堆築邊坡安全，基本上不影響過水斷面；二是充分利用壩肩部位開挖的場地，用做進占道路迥車場地，這樣，既解決了施工機械臨時停放場地，亦可滿足運輸強度對施工道路要求；三是從壩至上游圍堰堆築道路為止，基本上是在靜水中進行，圍堰閉氣較容易； 四是利用戧堤作為壩基開挖施工和混凝土澆築施工臨時工作平台場地，對加快壩基施工創造了有利條件。不足之處，主要是戧堤未作為堰體的的一部分，增加上游圍堰填築量。

方案四：在左岸上游修建一條到上游圍堰的截流施工道路，即經左岸上壩公路向上游修建一條截流施工道路，先明挖(下坡)至圍堰頂高程再洞挖(交通洞)進入上圍堰，這樣做增加部分明挖和洞挖工程量，使截流進占道路不影響河床過水，減輕截流施工難度。

總之，對上述4個方案進行技術、經濟、安全、工期等綜合比較，以便評價最優方案，見表l。

經過比較最佳化後，決定採用方案三。經與建設、 監理、設計單位協商認可後，同意施工單位提出的修改最佳化方案，付諸實施，因此，提前完成截流任務，見圖1。

截流施工

在截流戧堤軸線位置改變之後，即進行補充施

表l 布置導截流各方案的綜台比較表

方案 優 點 缺 點

方案一 ①戧堤是堰體組成的一部分；

②戧堤所在的位置，可以不挖除；

③截流後，即可堆築圍堰與閉氣。 ①進占道路上過水斷面占面積大，水流縱坡降大，沖刷、流失嚴重，邊坡不穩定，施工不安全，堆築困難，難保截流計畫完 成；

②施工場地窄小、腳踏車道，嚴重影響拋投強度；

③增加堆築量和費用，嚴重影響施工計畫

方案二 ①施工場地較寬，運距離短，速度快；

②戧堤是堰體組成的一部分；

③進占道路不影響過水，施工安全；

④上堰堆築基本上在靜水中進行， 速度快，易閉氣。 ①河床縱坡大，提高了水位，增加了戧堤工作量；

②截流後由於要堆築道路和上堰體因而閉氣晚

③增加基坑抽水量。

方案三 ①進占道路不影響過水，施工安全；

②用壩肩場地作為施工場地，可加快施工；

③上堰堆築基本上在靜水中進行，易閉氣；

④朗堤作為開挖和混凝土澆築工作平台場地，加快了施工進 度。

①單獨戧堤，增加堰體一部分堆築量，

②左壩肩接頭處，增加部分開挖，

③截流後，由於要堆築道路和上堰體，因而閉氣晚。

方案四 ①龍口在右岸，準備工作均集中於左岸，方便施工；

②進占道路，對河道過流無影響；

③戧堤是堰體組成的一部分。 ①專門修建截流道路總長約500米，9800立方米(洞挖120米、 2160 立方米。明挖7680 立方米)，增加費用約80萬元；

②戧堤施工場地窄小，干擾大，增加截流難度。

綜合評價 方案一：施工不安全，難度很大，增加堆築、開挖量約為計畫的3—4倍，工期滯後約l5d；難保按計畫工期施工；

方案二：可提前截流，施工安全，但堰體堆築與閉氣均優於方案一；

方案三：可提前截流，施工安全，但堰體堆築與閉氣、工程量，均優於方案一、二；

方案四：方案可行，增加費用太大。道路修建需提前施工。

工組織設計和具體落實最佳化技術措施，並開始進行準備工作。標書規定l993年11月下旬截流，經雙方協商同意提前到1993年10月下旬截流，要求lO月20日右導流隧洞開始分流，10月25日進行截流。為此承包單位根據協定在保質、保量、保全全的前提下，加快施工準備，開始進行截流前的各施工項目的準備工作，如進占道路、場地施工、擴大壩腳處汽車迥車場地等。當向上游築路進占10米後，河水雍高、斷面收縮較大，料物被沖，流失較多，用一般石渣無法向前堆築，故暫時停止對已基本形成的迥車場地的施工，另外，按設計備好各種拋投料如：大塊石、 石串、鉛絲籠、石渣等，對施工機械如汽車、推土機、裝載機、反鏟、吊車等進行維護檢修工作，同時進行導流隧洞進出口圍堰的拆除準備工作。右導流隧洞於1993年lO月20日開始分流，當時流量約120立方米/秒，而導流隧洞分流量約為40—50立方米/秒，河床過水約為70—80立方米/秒，截流預進占在21日開始進行，自右向左立堵進行，採用汽車拋投和集渣堆料挑角相結合進占，加快了截流施工速度，取得較好的效 果。龍口處最大流速約6．0米/秒，落差達4．0米(其中含導流隧洞進口高程差抬高2．7米)，於1993年10月25日正式合龍，截流淨時間約12h，lO月25日龍口合龍之後，開始向上填築道路和圍堰，施工基本上是在靜水中進行。

主要施工機械有：自卸汽車(10—15t)14台、推土機(180—220HP)2台、汽車吊(8—16t)1台、反鏟、裝截機各2台。

截流戧堤用料有：石渣2420立方米、鉛絲籠230立方米、大塊石300立方米、石串80立方米。

結束語

寶興河銅頭水電站是一個中型電站工程，工程量和發電量都不太大，但樞紐所處位置的地形、地質等具有一定特殊性，壩體位置處在典型的“U”形峽谷河道中，兩岸邊坡陡直，高差大。施工中，在河床過水斷面水位變化區內，布置堆築截流進占戧堤與道路，較為少見，給施工增加了相當大的難度。通過對該電站的二期截流戧堤軸線的選擇最佳化，於1993年10月下旬付諸實現，既加快了施工進度，又節省了工程費用。該方案是在特殊條件下，取得成功的一例。因此，對寶興河流域中上游段開發以及類似該電站樞紐施工布置，有一定啟示：①說明截流必須結合工程實際，因地制宜突破傳統方法選擇截流戧堤軸線。中型電站在截流龍口處流速大、落差大的情況下，用一般的石渣配鉛絲籠、石串是能順利合龍的；②對特殊地質、地形條件下的水電工程，在實施階段中，應深入地進行探討和最佳化施工設計方案，這是加快工程進度、取得較好經濟效益的關鍵所在；②銅頭電站截流工程的實踐，說明只有建設、監理、設計和施工部門共同努力，相互配合，才是加快進度，保證截流成功，取得顯著經濟效益的重要原因之一。然 而，以上經驗是有局限性的，有些問題還待今後在實踐中再深入地探討，本文只是起拋磚引玉的作用，供同行參考。