摘要：老挝南欧江四级水电站施工导流采用分为三期的明渠导流方式，导流程序较为复杂，导流建筑物数量多，施工也较为复杂，在没有条件设导流底孔的条件下，面临不少技术难题。本文介绍了现场进行的一些具有创新性、挑战性的施工方法和施工方案，为后续同类工程建设提供经验参考。
关键词：南欧江；施工导流；四级电站；导流分期；围堰
Construction Diversion And Main Technical Problems For Namou 4 Hydropower Project
Jin Chang Hui
SINOHYDRO BUREAU 10 CO.，LTD, Chengdu 610072, China
Abstract：The construction diversion of NamOu 4 Hydropower Project adopts three-stage open channel diversion method. The diversion procedure is more complicated, the number of diversion buildings is more, and the construction is also complicated. Under the condition that there is no condition to set the diversion bottom hole, there are some technical problems. This paper introduces some innovative and challenging construction methods and construction schemes on site,to provide referential experience for future similar projects.
Key Words：Nam Ou river; Construction Diversion; Namou 4 Hydropower Project; Staged diversion; Cofferdam
1.工程概况
南欧江四级水电站位于老挝丰沙里省境内南欧江中游河段上，为南欧江干流七级开发方案的第四级（自下而上），总库容为1.416×108m3，正常蓄水位为386m，以发电为主，电站装机容量132MW，多年平均发电量4.87亿kWh。四级电站为二等大（2）型工程，采用堤坝式开发，枢纽主要建筑物包括混凝土闸坝、坝式进水口及河床式厂房、两岸非溢流坝段；最大坝高为59m。主要建筑物（挡水、泄洪和引水发电建筑物）级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。
2.坝址区河段自然条件
南欧江流域位于老挝北部高原，为热带雨林山区，植被良好。年内气候5月～10月为雨季，11月～4月为干季，雨季降水量占年降水的85%。流域年降雨量在1400mm～2200mm之间。四级电站坝址控制流域面积11661km2，多年平均径流量为299m3/s。流域洪水主要由暴雨形成，多发生于6月～9月，尤以7月、8两月最频繁。
坝址位于孟夸县城上游约3km，南欧江总体流向S20°E～S8°W，坝址处流向S45°E，呈小的转弯，江水平缓，水深一般为2m～6m，最深约13m，两岸河谷呈“V”字型，地形较为对称，地形坡度约30°～46°。两岸分布有规模较小的不完整Ⅰ级阶地。坝址区冲沟较发育，于沟口附近常形成洪积扇。
坝址区出露的地层主要为石炭系下统（C1）和第四系（Q）。坝址区褶皱相对不发育，为纵向谷，岩层产状总体以走向北北西倾北东向为主，岩层倾角自左岸向右岸逐渐变陡，未见有Ⅰ、Ⅱ、III级结构面发育，Ⅳ级结构面主要为顺层挤压面（带），主要由碎裂岩、片状岩及少量糜棱岩组成。Ⅴ级结构面主要为顺层发育的节理、板理及陡倾角节理。坝址两岸全、强风化岩体底界垂直埋深较深，一般为10m～45m，河床、河漫滩部位岩体风化程度浅，部分弱风化基岩出露，岩体卸荷不明显。
坝址枯期河水面高程约355.8m，河面宽约40m～50m，右岸江边分布有一规模较大的基岩漫滩，高程约356m～358m，长约160m～260m，宽约80m～90m，枯水期滩地高出河水面约1m～3m，溢流坝段设置于滩地之上。
3.导流方式
结合地形、地质条件及枢纽布置，经分析比较，本工程施工导流采用分期导流方式。施工导流共分三期：一期由左岸束窄河床过流，进行中隔墙、右岸3＃～5＃泄洪闸坝段（溢流堰未施工）、右岸非溢流坝段施工；二期由未完建的右岸3＃～5＃泄洪闸过流，进行左岸厂房、1＃～2＃泄洪闸及左岸非溢流坝段施工；三期由1＃～2＃泄洪闸过流，进行3＃～5＃泄洪闸溢流堰施工及闸门安装。
4.导流标准及导流程序
导流标准汛期按规范中相应挡水标准的高限选取，枯期时段按低限选取。
各期施工导流标准见表1。
表1 施工导流标准表及流量表
（1）一期导流
2016年12月～2017年4月，枯期纵向土石围堰挡水，左岸束窄河床过流，纵向CSG围堰、中隔墙坝段、右岸3＃～5＃泄洪闸坝段（溢流堰未施工）、右岸非溢流坝段、右岸消力池施工。2017年5月~2017年11月，由纵向全年围堰和一期横向全年围堰挡水，左岸束窄河床过流，继续进行中隔墙坝段、右岸3＃～5＃泄洪闸坝段（溢流堰未施工）、右岸非溢流坝段、右岸消力池施工。2017年10月底右岸3＃～5＃泄洪闸闸墩及右岸非溢流坝段浇筑至380.5m以上，未完建右岸3＃～5＃泄洪闸浇筑至358m高程，具备过流条件。11月拆除一期上、下游横向全年围堰。
（2）二期导流
2017年12月上旬，主河床截流，2017年12月～2018年4月，由右岸3#~5#泄洪闸（未完建）泄流，围堰防渗平台挡水，围堰防渗墙及围堰堰体填筑施工、开始二期基坑施工，2018年5月～2019年11月，由右岸3#~5#泄洪闸泄流（未完建），二期横向围堰及纵向围堰挡水，进行左岸厂房、1＃～2＃泄洪闸及左岸非溢流坝段施工。2019年10月底，除3#~5#泄洪闸的溢流堰外，坝体浇筑到顶，厂房进水口及尾水闸门安装完成，具备挡水条件。2019年11月底，拆除二期上、下游横向全年围堰。
（3）三期导流
2019年12月上旬，右岸3#~5#泄洪闸截流，2019年12月～2020年3月，左侧1#~2#泄洪闸泄洪闸过流，进行3#~5#泄洪闸溢流堰浇筑及闸门安装。
2020年3月底泄洪闸下闸蓄水，4月底首台机组发电。
5.导流建筑物
导流建筑物由导流明渠、枯期施工围堰、一期上下游横向围堰、上下游全年纵向CSG围堰、二期上下游横向围堰、三期上下游横向枯期围堰组成，一期枯期纵向围堰为5级临时建筑物外，其它围堰均为4级临时建筑物。
（1）导流明渠
导流明渠布置在右岸，过流段与3#～5#泄洪闸坝段结合。上游导流明渠布置在3#～5#泄洪闸坝段上游，为右岸原地形和上游纵向CSG围堰右岸侧边墙形成，边坡不考虑进行支护。下游导流明渠布置在右岸消力池尾坎下游，为左岸完建的护岸和下游纵向CSG围堰右岸侧边墙形成，底板高程为EL.356.00m。
（2）一期枯期施工围堰
枯期施工围堰堰前水头较低，最大处约7m，为碾压土石混合料围堰，堰顶高程359.50m，堰顶宽度5m，两侧坡比均为1:1.5。围堰采用土石混合料，具备防渗能力。枯期施工围堰使用期为5个月，2017年汛前拆除。
（3）一期全年横向围堰
一期上游横向围堰布置在距离坝轴线约62m处，一期下游横向围堰布置在距离坝轴线约160m处。上、下游横向围堰采用全年挡水标准，为粘土心墙土石围堰，堰顶高程分别为370.50m和369.00m，高分别为17m和13m，堰顶宽度均为8m，两侧坡比均为1:1.7。堰体防渗采用粘土心墙的型式、堰基防渗采用粘土截水墙的型式。
一期上、下游横向围堰在2017年主河床截流前拆除。
（4）二期全年横向围堰
二期上、下游横向围堰布置在左岸束窄主河床范围内，二期上游横向围堰布置在距离坝轴线约93m处，二期下游横向围堰布置在距离坝轴线约160m处。二期上、下游横向围堰均为土石围堰，上、下游围堰堰体采用粘土心墙防渗、堰基采用高压旋喷防渗墙防渗。
上游围堰堰顶高程380.50m，最大堰高30.5m，围堰顶宽10m。围堰366.00m高程以上为粘土心墙防渗、以下为混凝土防渗墙防渗。围堰366.00m高程以上坡比为1:1.7、366.00m高程以下坡比为1:1.5。
下游围堰堰顶高程369.00m，最大堰高19m，围堰顶宽8m。围堰361.50m高程以上为粘土心墙防渗、以下为高压旋喷防渗墙防渗。围堰361.50m高程以上坡比为1:1.7、361.50m高程以下坡比为1:1.5。
2019年11月底，将二期上游横向围堰拆除至泄洪闸溢流堰顶高程，二期下游横向围堰拆除。
（5）三期枯期横向围堰布置
三期上游横向围堰布置在距离坝轴线约62m处，三期下游横向围堰布置在距离坝轴线约161m处。下游横向围堰本阶段均采用土石混合料土石围堰的结构型式。
三期上游围堰堰顶高程377.00m；围堰顶宽8.00m，围堰最大高度约22.5m，迎水面坡比为1：2.0，背水面坡比为1：1.5。三期下游围堰堰顶高程362.00m，围堰顶宽5.00m，围堰最大高度约6.00m，迎水面坡与背水面坡比均为1：1.5。
2020年下闸蓄水前，三期上、下游横向围堰拆除。
（6）纵向CSG围堰布置
上、下游纵向CSG围堰结合7#中隔墙坝段、消力池中隔墙布置，与中隔墙衔接段采用C15常态混凝土，其余为CSG围堰。
上游纵向全年围堰堰顶高程为380.50m，围堰顶宽5.0m，围堰最大高度约29.00m。围堰底板常态混凝土垫层厚度1.0m；一期迎水面综合坡比为1:0.55，二期迎水面综合坡比为1:0.3。迎水面防渗抗冲层厚度1m，建基面开挖至弱风化下大部分至351.50m高程。
下游纵向全年围堰堰顶高程为372.00m，围堰顶宽5.0m，围堰最大高度约20.00m。围堰底板常态混凝土垫层厚度1.0m；一期迎水面综合坡比为1:0.55，二期迎水面综合坡比为1:0.3。迎水面防渗抗冲层厚度1m，建基面开挖至弱风化下大部分至352.00m高程。
2020年下闸蓄水前，将上游纵向围堰拆除至泄洪闸溢流堰顶高程，下游纵向围堰全部拆除。
6.截流
根据水文特性及施工总进度安排，两次主河床截流均安排在2017年和2019年12月上旬，截流设计标准均采用10年重现期12月的平均流量，Q=244m3/s。现二期截流已经成功实现。
二期截流方式采用单戗堤左岸单向进占立堵截流的方式，截流戗堤顶高程为362.000m；三期截流则采用上游围堰单截流戗堤由右岸向左岸单向进占，戗堤顶高程373.00m，戗堤顶宽均为15m，戗堤均按梯形断面设计，上游边坡为1：1.5，下游边坡为1：1.5。
7.主要技术问题及解决
南欧江四级水电站施工导流采用明渠导流方式，历经三期，导流程序较为复杂，在没有条件设设导流底孔的条件下，面临以下的主要技术问题：
（1）由于二期基坑内厂房坝段的施工要求，二期围堰要使用两年，经历两个雨季，其防渗要求较高，因此原设计的围堰防渗形式为防渗墙加粘土心墙防渗方案，但上游围堰混凝土防渗墙的施工周期最短为97天，截流后直至2018年4月初才能施工完防渗墙，为围堰后期加高提供工作面，加上上部围堰结构填筑，和纵向围堰CSG上部施工，2018年4月底达到防洪度汛面貌要求极为困难，风险大。
在施工过程中，经过论证比较，采用了“将混凝土防渗墙修改为高压旋喷加局部帷幕灌浆防渗”的方案，缩短工期至1个月左右，成功的在4月份完成了二期上下游的土石围堰施工，确保了实现2018年的防洪度汛面貌要求。
（2）由于四级电站闸坝式枢纽没有条件设置底孔，枢纽布置将二期上游围堰顶部拆除，改造成拦沙建筑物，因此12月上旬三期截流前，不但要将二期围堰部分拆除，而且还要完成上游围堰改造成拦沙建筑物的工作，几乎没有施工时间。
解决的方案是在2019年的10月31日之前，必须完成进水口检修闸门及尾水事故闸门的安装调试，最迟在10月26日之前完成下闸，使得坝体具备挡水条件后，可以进行围堰拆除和改造工作。为了使得上游围堰改造成拦沙建筑物的工程安全可靠，施工不至过于仓促，闸门下闸时间应尽量提前，建议在9月底之前完成。
（3）由于四级电站闸坝式枢纽没有条件设置底孔，三期导流要将堰前水位壅高到溢流表孔堰顶高程才能形成过流，因此三期截流的上下游水位差将达到约12米以上，流速必然比二期截流大，截流难度大。
解决的方案拟为总结二期截流的经验，在相对困难的龙口Ⅱ区，抛投石渣、中石、大块石和钢筋石笼，堤头处抛投钢筋石笼保护堤头塌落，困难区抛填钢筋石笼可考虑采用钢丝绳连接，大块石考虑用钢筋串连的方式。另外，要择机在流量最小时截流，必要时申请上游水库控制出库流量。
8.结语
老挝南欧江四级水电站施工导流采用三期明渠导流方式，导流程序较为复杂，导流建筑物数量多，施工也较为复杂，在没有条件设导流底孔的条件下，还面临不少技术问题。在充分论证，认真研究前提下，需要进行一些具有创新性、挑战性的施工方法和施工方案。目前，四级电站已经在进行二期基坑内的厂房坝段施工，已经完成的导流建筑物和工作，经受住了洪水和实践考验，在总结经验的基础上，勇于创新和挑战，为后期的建设奠定坚实的基础。
参考文献
[1]《老挝南欧江四级水电站可行性研究报告》，中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，2015。
[2]《水电工程施工组织设计规范》（DL/T5397-2007），中国电力出版社。
[3]《水电水利工程施工导流设计导则（DL/T5114-2000）》,中国电力出版社。
[4]《工程地质手册（第四版）》，常士骠张苏民主编中国建筑工业出版社，2007
[5]《老挝电力技术标准》（LEPTS）。
论文作者:金昌辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/27
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