第七节 封堵蓄水
在施工后期，当坝体已修筑到拦洪高程以上，能够发挥挡水作用时，其他工程项目，如混凝土坝已完成了基础灌浆和坝体纵缝灌浆，库区清理、水库塌岸和渗漏处理均已完成，建筑物质量和闸门设施等也都检查合格，这时，整个工程就进入了所谓完建期。根据发电、灌溉及航运等国民经济各部门所提出的综合要求，应确定竣工运用日期，有计划地进行导流临时泄水建筑物的封堵和水库的蓄水工作。
一、蓄水计划
水库的蓄水与导流临时泄水建筑物的封堵有密切关系，只有将导流临时泄水建筑物封堵后，才有可能进行水库蓄水。因此，必须制订一个积极可靠的蓄水计划，既能保证发电、灌溉及航运等方面的要求，如期发挥工程效益，又要力争在比较有利的条件下封堵导流临时泄水建筑物，使封堵工作得以顺利进行。按人与自然和谐相处的要求、环境保护因素对水库蓄水期向下游的供水有一个最小流量要求，该流量可结合工程实际，经比较后合理制定措施。
在进行施工期蓄水历时计算时，要综合考虑下游通航、灌溉、发电、下游用水和生态基流等要求，经计算分析确定。施工期蓄水历时的计算方法常用频率法和典型年法。同时，水库蓄水要解决的问题主要如下。
（1）确定蓄水历时计划，并据此确定水库开始蓄水的日期，即导流临时泄水建筑物封堵日期。水库蓄水可按保证率为75%～85%的月平均流量过程线来制订。可以从发电、灌溉及航运等方面所提出的运用期限和水位要求，反推出水库开始蓄水的日期。具体做法是根据各月的来水流量减去下游要求的供水流量，乘以所取时段，得出各时段留蓄在水库的水量，将这些水量依次累计，对照水库容积与水位关系曲线，就可绘制水库蓄水高程与历时关系曲线1（图1-46）。
图1-46 水库蓄水高程与历时曲线
1—水库蓄水高程与历时关系曲线；2—导流泄水建筑物封堵后坝体度汛水库蓄水高程与历时关系曲线；3—坝体全线浇筑高程过程线
（2）校核库水位上升过程中大坝施工的安全性，并据此拟定大坝浇筑的控制性进度计划和坝体纵缝灌浆的进程。大坝施工安全校核的洪水标准，通常可选用20年一遇月平均流量。核算时，以导流临时泄水建筑物封堵日期为起点，按选定洪水标准的月平均流量过程线，用顺推法绘制水库蓄水过程线2（图1-46）。
曲线3（图1-46）为大坝分月浇筑高程进度线。它应包络曲线2，否则，应采取措施加快混凝土浇筑进度，或利用坝身永久底孔、溢流坝段、岸坡溢洪道或泄洪隧洞（泄流），调节并限制库水位上升。
蓄水计划是施工后期进行施工导流、安排施工进度的主要依据。
【例1-5】 某水电站下闸蓄水计划。
该水电站下游用水主要是某市城市工业、生活用水和生态用水，根据该市工业和生活用水调查，在下闸蓄水期间向下游下泄400m3/s流量能够满足下游用水要求。
水库初期蓄水设计来水频率采用75%，入库流量采用坝址不同频率3月下旬至6月中旬逐日平均流量。根据施工进度、水库移民搬迁进度及下闸的保证性，下闸封堵时间考虑在2013年3月25日或4月25日进行。封堵蓄水计划如下：
（1）下闸前上游围堰拆开缺口过流，生态孔敞泄下游综合用水。生态放水孔断面尺寸6m×8.5m，底板高程1130.0m，长度156m。
（2）下闸后，在蓄水至1167.00m之前，仍由生态孔敞泄下游综合用水；在蓄水至1167.00m之后，按规定顺序开启两底孔，同时关闭生态放水孔，根据导流洞临时堵头施工的需要，两底孔敞泄，以尽量使水库水位处于较低位置。水库蓄水至发电水位后，开始发电。生态放水孔计划在2013年汛后开始封堵，封堵时间安排在2013年12月上旬至2014年3月进行。
（3）为保证2013年6月底发电，考虑给机组有水调试预留半个月的时间，根据不同频率的来水情况，择机对右底孔进行控泄蓄水，控泄流量为400m3/s，在2013年6月15日蓄至极限死水位1212.00m。
（4）受7月初至8月初预留防洪库容的限制，蓄水至1212.00m后，在1212.00m维持一段时间。8月初后，根据来水情况开始第二时段蓄水，直到蓄至正常蓄水位1223.00m。
二、导流泄水建筑物的封堵
下闸封堵导流临时泄水建筑物的设计流量，应根据河流水文特征及封堵条件，采用封堵时段5～10年重现期的月或旬平均流量。
封堵工程施工阶段的导流标准，可根据工程的重要性、失事后果等因素在该时段5～20年重现期范围内选定。
图1-47 湖北白莲河工程导流涵管的封堵
1—爆破石渣；2—山坡土前闭气段；3—草袋黏土后闭气段；4—临时封堵混凝土墙；5—土坝
导流临时泄水建筑物，如隧洞、涵管及底孔等，若不与永久建筑物相结合，在蓄水时都要进行封堵。过去多采用金属闸门或钢筋混凝土叠梁。前者耗费钢材，后者比较笨重，大都需要大型起重运输设备，而且为了封堵，常需一定埋件，这对争取迅速完成封堵工作不利。有些工程采用一些简易可行的封堵方法，还是很可取的。例如湖北白莲河工程的导流涵管，采用定向爆破断流，用山坡土闭气。快速筑好进口围堰后，在静水条件下立即浇筑水下混凝土墙作为临时堵头，继而抽水，再做涵管的永久混凝土堵头（图1-47）。
此外，也有在泄水建筑物进口平台上，预制钢筋混凝土整体闸门。用多台绞车起吊下放封堵。这种方式断流快，水封好，只要起吊下放闸门时掌握平衡，下沉比较方便，不需重型运输起吊设备，特别在库水位上升较快的工程中，封孔时被广泛采用。如浙江新安江水电站导流底孔的封堵，在底孔的进水口设中门闸墩，采用5.9m×17.2m、重321t的钢筋混凝土闸门。闸门在孔顶上游进口平台上就地浇筑，用手摇绞车下放就位（图1-48）。
闸门安放以后，为了加强闸门的水封防渗效果，在闸门槽两侧填以细粒矿渣并灌注水泥砂浆，在底部填筑黏土麻包，并在底孔内把闸门与坝面之间的金属承压板互相焊接。
图1-48 浙江新安江水电站导流底孔封堵示意图
（a）底孔纵断面；（b）闸门横断面
1—坝体；2—底孔；3—闸门；4—坝面承压板；5—止水槽；6—侧向导轮；7—预埋铁吊环；8—滑轮组；9—手摇绞车；10—锚碇
导流底孔一般为坝体的一部分，因此封堵时需全孔堵死；而导流隧洞或涵管并不需要全孔堵死，只浇筑一定长度的混凝土塞，就足以起到永久挡水的作用。
混凝土塞的最小长度可根据极限平衡条件由下式求出：
式中：K为安全系数，一般取1.1～1.3；P为作用水头之推力，N；ω为导流隧洞或涵管的断面积，m2；γ为混凝土密度，kg/m3；f为混凝土与岩石（或混凝土）的摩阻系数，一般取0.60～0.65；g为重力加速度；λ为导流隧洞或涵管的周长，m；c为混凝土与岩石（或混凝土）的黏结力，一般取（5～20）×104Pa。
当导流隧洞的断面积较大时，混凝土塞的浇筑必须考虑温控措施，不然产生的温度裂缝会影响其止水质量。例如美国新布拉茨河口大坝的导流隧洞封堵，在混凝土塞中央部位设有冷却和灌浆用坑道，底部埋有冷却水管，待混凝土塞平均温度降至12.8℃时，进行接触灌浆，以保证混凝土塞与围岩的连接（图1-49）。
图1-49 导流隧洞的堵头（单位：m）
1—混凝土墙；2—混凝土塞；3—冷却和灌浆用坑道；4—冷却水管
值得注意的是，堵塞导流底孔时深水堵漏问题应予以重视。不少工程在封堵的关键时刻漏水不止，造成紧张被动。湖南柘溪水电站导流底孔封堵时，闸门的右侧底部由于止水橡皮被撕坏，漏水量最大达1.0m3/s，此时上游水深已有55m左右。该工程深水堵漏的处理方法是：根据漏水部位，先吊放大麻绳球以堵塞大洞，随后放小麻绳球，最后吊放棒形松散麻丝，使漏水量大大减小。为了防止麻绳球被水流冲失，在闸门前再沉放用麻绳编织的厚为2～4cm的帘子。麻帘互相搭接，把整个闸门槽封包起来，再在闸门前用导管抛填黏土，以进一步止漏。通过这一系列措施，基本上达到了堵漏的目的，取得较好的工程经验。