武都水庫(kù)施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

楊 柳 ，葉蓬春

（1.二灘水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610051；2.四川水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 621702）

武都水庫(kù)工程是涪江流域中綜合利用規(guī)劃推薦的“以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電，兼顧城鄉(xiāng)工業(yè)生活及環(huán)境用水等綜合利用效益的龍頭水庫(kù)”。壩址位于四川省江油市武都鎮(zhèn)上游約4km的摸銀洞峽谷涪江上游河段。屬大型工程，其主要建筑物（大壩及泄洪建筑物）級(jí)別為Ⅰ級(jí)，次要建筑物（廠房）級(jí)別為Ⅲ級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為Ⅳ級(jí)。

1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與導(dǎo)流時(shí)段

可行性研究設(shè)計(jì)階段推薦的導(dǎo)流方案為：混凝土面板土石圍堰枯期擋水、汛期過(guò)水，右岸一條11m×13.5m隧洞導(dǎo)流（城門(mén)洞型）。混凝土面板土石圍堰枯期的擋水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，圍堰的汛期過(guò)水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，壩體的渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。

初步設(shè)計(jì)對(duì)施工各期的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核后仍維持原導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)不變，推薦的導(dǎo)流方案為：

初期導(dǎo)流包括一枯、一汛、二枯、二汛：一枯和二枯利用混凝土面板土石圍堰擋水，右岸一條11m×13.5m導(dǎo)流隧洞泄流，圍堰的擋水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇；一汛和二汛利用導(dǎo)流隧洞和一期基坑聯(lián)合泄流，混凝土面板土石圍堰的過(guò)水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

后期導(dǎo)流主要指三汛的壩體渡汛：此時(shí)導(dǎo)流隧洞已進(jìn)行封堵，壩體渡汛利用已建成的3孔底孔和壩體預(yù)留缺口聯(lián)合泄流，壩體渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。

2 導(dǎo)流時(shí)段比選

武都水庫(kù)工程壩址所處涪江河段其洪水由暴雨形成，峰高量大，6-9月為主汛期，5，10月為過(guò)渡期，11月至次年4月為枯水期。在可行性研究設(shè)計(jì)階段，施工導(dǎo)流時(shí)段進(jìn)行了全年和枯期時(shí)段兩個(gè)方案的比較：

全年導(dǎo)流方案的導(dǎo)流時(shí)段為全年，采用高土石圍堰擋水（圍堰最大高度達(dá) 42m），右岸兩條（10.5m×12.5m，城門(mén)洞型）隧洞導(dǎo)流。初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水重現(xiàn)期，相應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量為Q=5790m3/s；后期壩體渡汛標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，2條導(dǎo)流隧洞和3孔壩體底孔聯(lián)合泄流，相應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量為Q=8510m3/s。

枯期導(dǎo)流方案的導(dǎo)流時(shí)段為 （10月至次年5月），右岸一條（11m×13.5m，城門(mén)洞型）隧洞導(dǎo)流，混凝土面板土石圍堰枯期的擋水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水重現(xiàn)期，設(shè)計(jì)流量Q=801m3/s，汛期圍堰的過(guò)水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量為Q=5790m3/s，后期壩體渡汛標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇（3孔壩體底孔和壩體預(yù)留缺口聯(lián)合泄流），相應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量為Q=8510m3/s。

四川大學(xué)對(duì)施工導(dǎo)流圍堰的潰堰洪水的影響建立了數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了計(jì)算分析。由于全年導(dǎo)流方案的上游圍堰形成庫(kù)容達(dá)8520萬(wàn)m3，一旦遭遇超標(biāo)洪水，其潰堰洪水將超過(guò)下游緊鄰武引閘校核洪水流量10700m3/s，直接威脅武引閘的安全?？裳型扑]枯期導(dǎo)流方案以確保武引取水樞紐的安全。

初步設(shè)計(jì)對(duì)如何降低強(qiáng)度指標(biāo)和施工難度、如何延長(zhǎng)枯期施工時(shí)段進(jìn)行了重點(diǎn)研究。根據(jù)51年的水文系列實(shí)測(cè)資料和歷年汛期（6-9月）大于或等于Qi洪水次數(shù)統(tǒng)計(jì)資料，設(shè)計(jì)對(duì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為2年、3年和5年的基坑過(guò)水次數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行了分析，見(jiàn)表1。

表1 基坑過(guò)水次數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)度分析表

風(fēng)險(xiǎn)度R的計(jì)算公式如下：

式中 n—過(guò)水次數(shù)；T—實(shí)測(cè)洪水重限期；N—圍堰使用年限，N=1。

根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)度小于0.2，即保證率大于80%時(shí)，工期是可以爭(zhēng)取的。根據(jù)表1并結(jié)合本工程特點(diǎn)，可以得出：當(dāng)圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為2年一遇重現(xiàn)期時(shí)，6月份的工期是可以爭(zhēng)取的，保證率為96%；當(dāng)圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為3年一遇重現(xiàn)期時(shí)，6，7月份的工期都是可以爭(zhēng)取的，保證率為80%；當(dāng)圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇重現(xiàn)期時(shí)，6-9月份的工期都是可以爭(zhēng)取的，保證率為84%。

綜上所述，結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃安排，本次設(shè)計(jì)推薦施工導(dǎo)流時(shí)段為10月至次年5月，其中一枯的施工時(shí)段為10月至次年6月。由于一枯的施工程序復(fù)雜，一期主基坑需要完成的工程量大，基坑最大挖深27.5m，土石方開(kāi)挖總量約41.5萬(wàn)m3，主基坑面積不足3萬(wàn)m2，為爭(zhēng)取汛期的有效施工工期，擬在上游橫向圍堰頂部設(shè)自潰子堰，采用“披紗”形式，子堰頂高程594.4m，用于擋2年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

3 導(dǎo)流方式

在可行性研究設(shè)計(jì)階段，對(duì)施工導(dǎo)流方式進(jìn)行了明渠導(dǎo)流方式和隧洞導(dǎo)流方式的比較。由于明渠導(dǎo)流方案存在以下缺點(diǎn)：明渠導(dǎo)流方案的明渠縱向?qū)ξ挥谳^深厚覆蓋層上，基礎(chǔ)處理工程量大，僅混凝土總量近30萬(wàn)m3，導(dǎo)流工程投資大于隧洞導(dǎo)流方案；明渠導(dǎo)流方案導(dǎo)流程序復(fù)雜，其分期分段特點(diǎn)對(duì)碾壓混凝土壩施工具有不利因素；工期比隧洞枯期導(dǎo)流方案長(zhǎng)3個(gè)月。

因此可行性研究階段推薦隧洞導(dǎo)流方式，初步設(shè)計(jì)復(fù)核后采用右岸隧洞導(dǎo)流方式。

4 導(dǎo)流程序

武都水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)導(dǎo)流方案為：混凝土面板土石圍堰枯期擋水、汛期過(guò)水，右岸一條11m×13.5m隧洞導(dǎo)流（城門(mén)洞型）。導(dǎo)流程序如下：

一枯：2004年10月開(kāi)始上下游圍堰戧堤進(jìn)占，10月中旬主河床截流，2004年11月至2005年1月底，進(jìn)行上游圍堰河床段的帷幕灌漿防滲工程的施工，同時(shí)進(jìn)行下游圍堰的高噴防滲墻的施工，2005年5月底完成上下游圍堰的施工。2005年1-4月進(jìn)行河床壩基的土石方開(kāi)挖，2005年5-6月進(jìn)行河床內(nèi)主基坑的混凝土施工，6月底完成河床基巖的混凝土封閉。

一汛：2005年6-9月，上下游混凝土面板土石圍堰過(guò)水，由基坑和導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄流，此期間主基坑壩段停止施工。

二枯：2005年10月進(jìn)行基坑排水和清淤工作，2005年11月至2006年5月進(jìn)行壩體混凝土澆筑，至5月底壩體上升至高程575m。

二汛：2006年6-9月，上下游混凝土面板土石圍堰過(guò)水，由壩面和導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄流，此期間壩體間歇施工。

三枯：2006年10月上旬進(jìn)行壩面清淤，10月中旬至2007年5月進(jìn)行壩體混凝土澆筑，至5月底壩體除預(yù)留缺口外（缺口寬度48.0m，高程630.0m），其余壩段均上升至高程636.0m以上。另外2006年12月至2007年3月，進(jìn)行導(dǎo)流隧洞的下閘封堵，由壩體3個(gè)底孔泄流。

三汛：2007年的6-9月，利用壩體預(yù)留缺口和壩身3個(gè)底孔聯(lián)合泄流。壩體預(yù)留缺口的底高程為630.0m，寬度為48.0m，布置在溢流壩段上。根據(jù)規(guī)范要求，壩體臨時(shí)斷面施工渡汛標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇洪水重現(xiàn)期，設(shè)計(jì)流量為8510m3/s。根據(jù)調(diào)洪計(jì)算，當(dāng)壩體的預(yù)留缺口高程為630.0m時(shí)，上游水位為634.0m，其它壩段只需上升到高程636.0m以上即可于汛期繼續(xù)施工。

四枯：2007年10月初壩體3個(gè)底孔下閘，開(kāi)始進(jìn)行水庫(kù)高程585.0m以上的蓄水，在滿足下游供水要求的前提下，至2007年 11月底，水庫(kù)蓄水至高程 631.8m，同年12月1日第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電。2007年10月至2008年1月進(jìn)行預(yù)留缺口壩段的施工，2008年1月底壩體工程施工完畢。