摘要：钢筋混凝土面板堆石坝工程中，施工度汛设计方案对工程投资、工期控制及大坝施工安全度汛都起着重要作用，因此在施工组织设计时，需要综合考虑各种因素，确定施工度汛设计方案。本文重点介绍了双河口水电站在前期工作工期滞后的特殊情况下，对原施工度汛设计方案进行设计优化，并对第一个汛期的施工度汛应急方案进行专门的设计，可供类似工程借鉴。
关键词：双河口水电站，面板堆石坝，施工度汛，应急方案
1.工程概况
蒙江双河口水电站位于贵州省黔南布依族、苗族自治州罗甸县交砚乡蒙江干流河段上，坝址位于格凸河与涟江汇口下游约4km处，枢纽控制流域面积4770km2，水库正常蓄水位580m，死水位560m，水库总库容1.992亿m3，兴利库容1.828亿m3，电站装机120MW，保证出力28.71MW，多年平均发电量4.466亿kW•h，装机利用小时数3720h。
双河口水电站属Ⅱ等大（2）型工程，枢纽由钢筋砼面板堆石坝、右岸溢洪道、右岸泄洪隧洞、左岸发电引水系统及电站厂房等建筑物组成。
大坝坝顶长335.145m，坝顶高程584.3m，最大坝高99.3m，上游坝坡1:1.41，下右坝坡马道与上坝施工公路相结合，设“之”字型马道，马道宽8m，平均坡降1:1.59。
泄洪隧洞长515.2m，过水断面为D=6.7m圆型断面，60cm厚钢筋砼衬砌，进口采用龙台头形式，进口底板高程536.75m，出口底板高程500m。
大坝坝址以上流域集水面积4770km2，多年平均流量92.7m3/s，历年实测最大流量5780m3/s（1959～2002年共43年水文资料）。蒙江流域气候属亚热带季风气候区，降水集中在5～10月，占年降水总量的80%左右，年最大洪水多发生在6～7月，约占历年实测最大洪水的68%左右。坝址处河床水面高程495m，河面宽80m，水深2～4m。
2.施工度汛设计方案
2.1度汛标准
双河口电站工程大坝为钢筋砼面板堆石坝，根据《水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）》规定，坝体施工期拦洪库容在1.0～0.1亿m3，对应的度汛标准为100～50年一遇，本工程采用50年一遇度汛标准，相应的度汛设计流量为Q=3510m3/s。
2.2度汛方式
施工度汛采用坝体临时断面挡水，利用过水断面为8m×9m城门洞型导流隧洞和断面为D=6.7m的泄洪兼度汛隧洞联合泄流，经调洪演算，度汛高程为548.54m，因此汛前需将坝体临时挡水断面填筑到549.0m高程，利用导流隧洞和泄洪兼度汛隧洞过流度汛。
坝体临时断面顶宽25m，下游面507m高程以上边坡1:1.25，在529m高程设10m宽的马道，507m高程以下主堆石排水区全部作为临时挡水断面填筑，汛前共需填筑土石方116万m3，月平均强度258728m3/月。
2.3度汛方案的设计优化
由于原设计方案汛前填筑强度较大，前期工作工期滞后，因此，工程开工后根据施工和业主方的意见，对原设计方案进行设计优化：将泄洪兼度汛隧洞断面改为6.7m×8m城门洞型，并将坝体临时挡水断面顶宽从原来的25m优化为15m，度汛高程降低至543.35m，坝体临时挡水断面填筑量为85万m3，临时断面填筑强度降低至24万m3/月。
3.工程施工进度的现状
双河口水电站于2004年5月开工，截止2005年2月底，工程达到的主要面貌有：⑴导流洞已过水，泄洪兼度汛洞正在进行开挖；⑵上下游围堰已合龙，正进行灌浆处理；⑶料场正进行剥离，料场备料约4万m3，主要钻爆、装载、碾压和运输设备已到场，砂石料和砼系统正在安装调试；⑷左岸坝肩开挖基本完成，右岸坝肩和溢洪道正在进行开挖，坝肩部分开挖接近河床。
由于多种原因，大坝和泄洪兼度汛洞施工工期明显滞后，2005年汛期前不能贯通，施工度汛无法按原设计优化后的方案实施，因此需要考虑施工度汛应急措施。
4.大坝施工度汛应急方案设计
4.1度汛应急处理方案
双河口水电站导流时段选择为11月1日～4月30日，相应的导流设计流量为392m3/s，上游围堰设计顶高程506.2m，实际填筑高程504.5m，下游围堰设计顶高程502.0m，实际填筑高程502.0m。根据工程目前的进度情况，预计3月20日开始坝体填筑，到2005年4月20日开始坝面保护来考虑施工度汛应急处理方案。
方案一：⑴下游量水堰顶部高程497m，对已修建的下游围堰进行保护。⑵坝体均填筑到497.0m高程，上游围堰顶高程504.5m，下游围堰顶高程502.0m。
方案二：⑴下游量水堰顶部高程497m，拆除下游围堰。⑵坝体均填筑到497.0m高程，上游围堰顶高程504.5m。
方案三：⑴下游量水堰顶部高程497m，拆除下游围堰。⑵坝体上游填筑到500.0m高程，下游填筑到497.0m，坡度i=1%，上游围堰顶高程504.5m。
方案四：⑴下游量水堰顶部高程497m，拆除下游围堰。⑵坝体上游填筑到497.0m高程，下游填筑到500.0m，坡度i=-1%，上游围堰顶高程504.5m。
方案五：⑴下游量水堰顶部高程500m，拆除下游围堰。⑵坝体上游填筑到497.0m高程，下游填筑到500.0m，坡度i=-1%，上游围堰顶高程502.0m。
4.2水工模型试验成果
针对以上应急处理方案进行了水力学模型试验，试验目的是测定上下游围堰、坝体的流态及流速分布，为设计度汛防护方案提供依据，以确定汛期对坝体及围堰的保护方案和保护范围。各方案试验成果结论如下：
⑴在五个试验方案中，方案一由于下游围堰顶高程502.0m，高于坝面及量水堰高程，使得各级流量下，在量水堰与下游围堰之间有较大的水深，较好的保护了坝脚及量水堰，但下游围堰下游堰脚处流速达11.88m/s，下游围堰保护困难，试验中下游围堰很快就被冲毁，因此，下游高围堰的方案基本不成立，经评估后，实际施工中下游围堰不进行保护，后续试验方案中下游围堰按全部拆除来进行比较试验。⑵方案五为最优方案，故推荐采用方案五即上游围堰顶高程为502.0m，坝面上游高程497.0m，坝面下游高程500.0m，成逆向坡，量水堰顶高程500.0m，取消下游围堰。⑶上游围堰降低至502.0m，使得过堰水流与堰后水流落差减小，降低了堰上水流的势能，减少了下泄水流对堰脚的冲刷，在一定程度上保护了堰脚，其堰脚最大流速为6.63m/s。⑷坝面放成逆向坡，也起到降低坝面流速，保护坝面安全的作用；同时量水堰顶高程加高到500.0m，降低了坝面的流速，保护了坝面的安全，其坝面最大流速为3.96m/s。⑸量水堰顶高程抬高虽有利于降低坝面流速，但同时加大了下泄水流对量水堰堰脚的冲刷，堰脚最大流速为5.49m/s，应对堰脚加以保护。
施工度汛应急处理推荐方案即方案五坝体剖面示意图如下：
4.3坝面保护措施
针对方案五，设计提出以下坝面保护措施：⑴上游垫层料斜坡面采用挤压边墙保护；⑵对上游垫层及过度料区采用钢筋石笼保护，下游靠近量水堰坝体缺口部分采用回填块石护坡；⑶量水堰下游堰脚采用回填大块石护脚；⑷对上游围堰的下游坡面采用格宾网加锚筋并喷C20砼护坡，对坡顶3m范围内采用钢筋石笼加锚筋压顶，对坡脚采用钢筋石笼压脚加以保护。
4.4汛期前需要完成的工作
⑴抓紧时间备料，力争在2005年3月20日坝体填筑之前备料20万m3以上。⑵2005年3月15日之前砂石料加工系统安装调试完毕，并开始进行砂石料加工生产；3月20日之前砼拌和系统安装调试完毕投入使用。⑶2005年4月5日之前河床部分500m高程以下部分趾板砼及下游量水堰砼浇筑完毕。⑷2005年4月20日坝体按度汛应急方案五断面填筑完毕，填筑量30万m3。⑸2005年4月30日前按设计坝面保护措施完成坝面保护工作。
5.坝体汛前填筑强度分析
2005年汛前将坝体上游填筑到507m高程，出口段填筑到500m高程，坝体填筑方量为30万m3，从2005年3月20日开始填筑，到2005年4月20日开始坝面保护，填筑强度为10000m3/天，采用25t自卸汽车运输上坝，每天需要909车次上坝，每车循环一次按30分钟计，每天工作16小时，则每天每辆车循环32次，共需要29辆20t自卸汽车。料场配4台3m3装载机，装车需要时间为5分钟。
6.结论
双河口水电站坝体一期填筑按施工度汛应急设计断面于2005年4月25日完成，坝面保护于5月6日完成，经过了当年主汛期洪水（现场实测3050m3/s（相当于30年一遇））的考验。2005年汛期后坝面冲刷情况如下：⑴上游围堰的下游坡局部有掏空现象，主要位于两岸位置；⑵上游围堰与坝体之间的基坑范围内淤积严重；⑶坝体填筑料基本没有冲刷，但局部有细沙淤积，主要位于两岸坡位置；⑷下游量水堰后堰脚掏刷严重，局部冲刷可见基岩，但量水堰整体是完好的，经处理后可正常使用。
从以上几点可以看出，双河口水电站面板堆石坝施工度汛应急方案设计是成功的，汛期后坝面清理工作量小，汛后可很快进入坝体正常填筑，有效的保证了后续工作的施工进度。
