陵川縣磨河供水擴建改造工程導流設計及施工

鄧娟玲

（山西省水利水電勘測設計研究院，太原030024）

1 磨河供水擴建改造工程概況

陵川縣磨河供水擴建改造工程主要包括樞紐工程和交通隧洞兩個部分。樞紐工程主要建筑物有：大壩、溢流表孔、泄流底孔、取水泵站。大壩為漿砌石重力壩，壩頂長102.84 m；溢流表孔布置在大壩中部，總寬度35 m，采用開敞式實用堰，無閘門控制，堰頂凈寬30 m，分3孔。泄流底孔布置在溢流表孔左側，上游壩面為豎直面，下游壩面在壩頂以下6 m范圍內為豎直面，以下為1:0.75的坡面。泵站取水口位于大壩上游庫區(qū)左岸，距大壩約15 m。泵站設計引水流量為0.09 m3/s，設計揚程為5.5～26 m。交通洞為壩址至大磨河提水泵站的唯一通道，總長0.7 km，交通洞進口位于大磨河提水泵站左側，出口位于大壩左壩頭下游側，底高程與壩頂同高。

2 導流設計

2.1 導流標準

水庫樞紐工程主體建筑物級別為IV等，根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，確定導流建筑物級別為5級，導流建筑物設計洪水標準為10～5年洪水重現(xiàn)期，結合現(xiàn)有水文資料，對汛期5年及10年一遇洪水進行比較，水庫5年一遇汛期流量為92 m3/s，水庫10年一遇汛期流量為207 m3/s，確定施工導流圍堰的設計水位，考慮一定的安全超高，確定圍堰高分別為7.3 m，20.2 m。

2.2 導流方式

由于壩址處河床較窄，河床底寬度為40 m左右，導流結合導流泄洪洞進行。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對施工導流方式進行了全斷面圍堰全年導流5年一遇和全斷面全年導流10年一遇兩個方案進行比較。

對于全斷面圍堰全年導流10年一遇方案，由于庫區(qū)蓄洪能力小，所需導流洞斷面大，且圍堰高達20.2 m，填筑工程量大（土石填筑3 0795 m3）；對于全斷面圍堰全年導流5年一遇方案，圍堰高7.3 m，填筑工程量?。ㄍ潦钪? 888 m3）。

對于全斷面圍堰全年導流5年一遇方案，導流工程量較小，降低圍堰高度，節(jié)省投資。所以推薦采用全斷面圍堰全年導流5年一遇方案。

2.3 導流建筑物設計

樞紐導流建筑物包括上、下游圍堰和導流洞三部分。

（1）上、下游圍堰設計

上游圍堰位于導流泄洪洞進口下游，距壩軸線約60 m，圍堰長54.7 m，按汛期5年一遇標準設計，設計流量為92 m3/s，最大堰高 7.3 m，頂寬 4 m，迎水面邊坡 1∶2，背水面邊坡1∶1.75，圍堰利用開挖砂礫石料填筑，迎水面做0.3 m厚的干砌石護坡。堰體采用土工布防滲，巖基采用高噴防滲墻防滲。

下游圍堰位于導流泄洪洞出口上游，距壩軸線約140 m，圍堰長19.4 m，按汛期5年一遇標準設計，最大堰高2.5 m，頂寬3 m，迎水面邊坡1∶2.0、背水面邊坡1∶1.5，圍堰利用開挖砂礫石料填筑，迎水面做0.3 m厚的干砌石及0.2 m厚的碎石護坡，下游圍堰不作防滲處理。

（2）導流泄洪洞設計

導流泄洪洞布置在大壩右岸，為圓形隧洞，凈洞徑4 m，縱坡i=1/100，洞長230 m。

同時，值得關注的是，聚焦產業(yè)政策，當前化工企業(yè)環(huán)保壓力逐步加大，化工行業(yè)通道縮緊。隨著國家環(huán)保力度的加大，政策文件屢次提到“一律不批”、“一律關?！钡茸謽?，化工企業(yè)搬遷、升級改造、關停已是大勢所趨。鉀鹽企業(yè)應當進一步關注產業(yè)循環(huán)經濟、綠色環(huán)保政策的跟進，做到未雨綢繆。

導流泄洪洞進口引水渠為梯形斷面，設計底寬4 m，設計縱坡i=0。渠道底板及邊坡采用干砌石護砌，進口段設置閘門槽，以便后期封堵。

導流泄洪洞出口泄水渠為梯形斷面，設計底寬4 m，設計縱坡i=1/100。底板及邊坡采用鉛絲籠石護砌。

2.4 導流施工

導流洞洞口石方明挖：風鉆鉆爆，洞臉部位預裂控制爆破，石渣采用1 m3挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸1 km至棄渣場。

導流洞石方洞挖：采用全斷面風鉆鉆爆開挖，石渣人工裝，機動反斗車運輸至洞口，再由1 m3挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸1 km至棄渣場。

噴錨支護：錨桿安裝工藝流程為造孔→吹沖干凈→安插錨桿→注漿→安墊片緊螺栓帽。

導流洞噴混凝土根據(jù)具體情況采用濕式和干式相結合噴射混凝土。

圍堰填筑利用大壩開挖砂礫石料，59 kW推土機平料，振動碾碾壓；土石填筑先對河岸兩側高臺地進行回填，然后進行主河床段的回填。

圍堰拆除用1 m3反鏟挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸，至下游平坦河到道，運距約1 km。

2.5 基坑排水

大壩基坑開挖后將形成深度約16.5～19.0 m的深基坑，其中覆蓋層邊坡高度可達10多m，基巖邊坡高度約為6.0～8.5 m。由于磨河河谷中地表水及地下水較為豐沛，基坑開挖涌水量為1 825 m3/d。

2.6 導流工程量

圍堰填筑需土石5 367 m3，干砌石422 m3，過渡層705 m3，碎石 29 m3，拋石 68 m3。

導流洞砂礫石開挖2 641 m3，石方洞（開）挖6 677 m3，混凝土襯砌840 m3，噴混凝土527 m3，錨桿787根，鋼筋制安71 t。

3 主體工程施工

3.1 壩基處理

壩基處理包括表土及風化層開挖和壩基防滲加固處理。

首先進行大壩兩岸削坡及基礎開挖，表層土方開挖采用1 m3反鏟挖掘機開挖，裝8 t自卸汽車運輸，部分土料用于上下游圍堰填筑，其他運至下游棄渣場。岸坡風化巖石開挖采用風鉆鉆孔，自上而下分層開挖，臨近設計開挖線時需采用預裂爆破和毫秒微差爆破，以保護壩坡巖石。爆破石渣采用1 m3反鏟挖掘機開挖，裝8 t自卸汽車運輸至棄渣場。

壩基范圍內表層覆蓋土較厚，處理后即進行基礎風化巖石開挖；開挖采用風鉆鉆孔，淺孔爆破，對于高程距河床面7 m左右時，石渣采用1 m3挖掘機裝8 t自卸汽車運輸，對于7 m以外，由于基坑深，采用塔機裝2 m2吊罐出渣。推土機配合集料，在靠近底面和側面設計開挖線時，預留約1.5 m的保護層，一次性爆破清除。

壩基固結灌漿應在基礎混凝土澆筑后強度達到設計強度的70%進行施工，采用手風鉆鉆孔，膠輪車運料，灰漿攪拌機攪拌，灌漿泵灌入。

壩基帷幕灌漿在灌漿廊道中進行，采用地質鉆機鉆孔，灌漿泵灌入。

3.2 壩體施工

1）漿砌石施工

（1）砂漿拌和。首先進行砂漿拌和試配，按經試配確定的配合比進行拌和。在施工中按有關規(guī)定及時取試樣，檢測其強度。

采用0.4 m3攪拌機拌和，集中拌料，用單人膠輪車運輸，砂漿拌和強度，視砌筑用量確定。防止發(fā)生初凝和浪費。

（2）砌筑。砌筑前先檢查石塊表面是否沾有泥土，應將石料上的泥垢沖洗干凈，并保持塊石表面濕潤。

a.采用分層座漿法砌筑，先鋪砂漿，厚度3 cm左右，隨鋪漿隨安放塊石并使塊石安放穩(wěn)定。鄰縫用砂漿填充飽滿并用鐵釬插搗密實，嚴禁先堆砌塊石后用砂漿灌縫；

b.上下層砌石應錯縫，砌體外露面應平整美觀，外露面上的砌縫應預留8 cm左右深的縫隙，以備縫的處理；

c.砌筑過程中因故停頓，且砂漿已超過初凝時間，應待砂漿強度達到2.5 MPa后才可繼續(xù)施工，在繼續(xù)砌筑前，將先砌體表面的浮渣清除，砌筑時避免在已砌表面敲打塊石，以免振動下層砌體；

d.勾縫前必須清縫，用水沖洗凈并保持縫內濕潤，砂漿應分次向縫內填塞密實。勾縫用砂漿按設計要求拌制，按實縫勾縫杜絕勾假縫；

e.砌筑工作結束后及時用草袋片覆蓋并噴水濕潤進行養(yǎng)護，待砌體達到0.5倍的設計強度后，揭掉草袋片，并及時灑水自然養(yǎng)護。

冬、夏季和雨天施工應按照《漿砌石壩施工技術規(guī)定》的有關規(guī)定，采取技術措施加以防護再進行施工。

2）混凝土施工

壩體混凝土采用0.8 m3混凝土攪拌機，8 t自卸汽車載吊罐水平運輸，塔機吊吊罐垂直運輸入倉，插入式振動器振搗。

模板根據(jù)不同部位分別采用組合懸臂鋼模板、矩形模板、鍵槽模板、混凝土預制塊模板等、部分需要滑模。

3）交通隧洞施工

交通洞為壩址至大磨河提水泵站的唯一通道，總長0.7 km，城門洞形斷面，凈寬6.0 m，凈高6.91 m，鋼筋混凝土襯砌厚度50 cm，頂拱120°范圍進行回填灌漿。

洞口石方明挖：風鉆鉆爆，洞臉部位預裂控制爆破，石渣采用1m3挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸。

石方洞挖：采用全斷面風鉆鉆爆開挖，石渣由人工裝，機動翻斗車運輸至洞口，再由1 m3挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸1 km至棄渣場。

混凝土施工：混凝土洞口拌制采用0.8 m3攪拌機，泵送混凝土入倉，襯砌采用鋼模臺車，彎道段采用木模，插入式振搗器振搗。

4 結束語

陵川縣磨河供水擴建改造工程是在原磨河供水工程的基礎上進行樞紐大壩及其配套設施的擴建改造，是關系到陵川縣及崇文鎮(zhèn)等六個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)用水和人畜飲水的重要水源工程。經過精心的施工組織設計，合理選擇施工導流方案，為后續(xù)工程的施工奠定了基礎。