云華水庫施工導(dǎo)流設(shè)計與施工進(jìn)度

徐 超，王 娜

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

1 工程概況

云華水庫位于云南省大理白族自治州云龍縣白石鎮(zhèn)云頂村的大龍河上游的江尾河上，江尾河為沘江二級支流，屬瀾滄江水系。工程區(qū)距離云龍縣城86 km，距離蘭坪縣40 km，距離大理州240 km，境內(nèi)以公路為主。

云華水庫總庫容637.84萬m3，年總供水量704.1萬m3，灌溉面積約0.09 萬hm2。云華水庫工程由樞紐工程和輸水工程組成，水庫樞紐工程主要包括攔河壩、溢洪道和輸水洞。

本工程攔河壩壩型采用黏土心墻堆石壩，最大壩高66.8 m，壩頂上游側(cè)設(shè)有混凝土防浪墻，壩頂長度315 m、寬7 m。上、下游壩坡均采用干砌石護(hù)坡。心墻上游側(cè)設(shè)厚3.0 m混合砂反濾層，下游側(cè)設(shè)厚1.5 m混合砂反濾層和1.5 m厚碎石反濾層。高程2 505 m以下心墻底部設(shè)混凝土齒墻，坐落于強(qiáng)風(fēng)化基巖上，高1.0 m，基礎(chǔ)厚1.0 m，寬10 m。帷幕灌漿在混凝土齒墻基礎(chǔ)進(jìn)行，高程2 525 m以下采用雙排帷幕灌漿，孔、排距均為1.5 m，以上采用單排帷幕，孔距1.5 m。主要工程量為土石方開挖32 萬m3，石方回填88萬m3，黏土心墻回填19萬m3，混凝土澆筑2萬m3，帷幕灌漿20 888 m。

工程區(qū)屬北溫帶半濕潤嚴(yán)寒高原氣候區(qū)。受地形條件及氣候條件的影響，降水在年內(nèi)分配不均。年降水量在年內(nèi)的分布十分集中，6—10月（雨季）降水量占全年的79.5%，11月—次年5月（旱季）降水量僅占全年的20.5%。云龍氣象站（石門）多年平均年降水量756.2 mm，多年平均年水面蒸發(fā)量1 853 mm，最長連續(xù)降水日數(shù)17 d、相應(yīng)降水量138.9 mm。年平均氣溫16.0 ℃，多年平均年最大風(fēng)速11.5 m/s。氣象特征，見表1。

表1 云龍氣象站（石門）氣象要素特征

2 施工導(dǎo)流

2.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），云華水庫屬?。?）型水庫，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物攔河壩、溢洪道和輸水洞級別為4級，消能防沖等次要建筑物為5級。

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2004）表2.2.1的規(guī)定，確定大壩導(dǎo)流建筑物的級別為5級，導(dǎo)流建筑物洪水重現(xiàn)期按5年選用，枯水期導(dǎo)流，導(dǎo)流洪峰流量為5.32 m3/s；確定導(dǎo)流洞進(jìn)、出口導(dǎo)流建筑物級別為5 級，全年導(dǎo)流，導(dǎo)流洪峰流量為39.4 m3/s。施工期設(shè)計洪水成果，見表2。

表2 枯水期（施工期）設(shè)計洪水成果

2.2 導(dǎo)流方式

本工程攔河壩施工采用“全斷面圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流”方式導(dǎo)流。本工程將導(dǎo)流洞與輸水洞相結(jié)合布置，導(dǎo)流洞進(jìn)口尺寸為2.5 m×2.5 m。工程施工時上游設(shè)枯水期圍堰擋水，在一個枯水期攔河壩填筑上升至臨時度汛高程，后續(xù)施工由度汛壩體擋水導(dǎo)流度汛。

導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)、出口施工采用“預(yù)留土埝擋水、原河道泄流”方式導(dǎo)流。進(jìn)口預(yù)留土埝頂高程為2 506.89 m，出口預(yù)留土埝頂高程為2 487.02 m。

溢洪道安排在非汛期施工，枯水期水位均低于溢洪道進(jìn)出口高程，施工不受來水影響，不需導(dǎo)流。

2.3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

大壩施工擋水建筑物圍堰為土石圍堰，泄水建筑物為導(dǎo)流洞。工程施工時首先施工導(dǎo)流洞，待導(dǎo)流洞施工完畢后填筑圍堰。

（1）導(dǎo)流洞。導(dǎo)流洞與輸水洞相結(jié)合。導(dǎo)流洞采用進(jìn)口設(shè)置有壓短管的無壓洞，隧洞進(jìn)口處河床高程約2 505 m，因此確定其進(jìn)口底高程為2 505 m；根據(jù)出口的地形、地質(zhì)條件、河底高程等，確定洞出口底高程為2 487 m，全洞長480.1 m，洞底縱坡按進(jìn)出口高程確定為0.038 6。

導(dǎo)流洞進(jìn)口尺寸由20年一遇洪水的度汛流量、攔河壩填筑能力及施工方便性進(jìn)行綜合確定，確定導(dǎo)流洞進(jìn)口尺寸為2.5 m×2.5 m，施工期20年一遇洪水導(dǎo)流洞過流量為58.4 m3/s。

（2）圍堰。通過導(dǎo)流洞泄量關(guān)系曲線可知，5年一遇施工期洪水位為2 506.32 m。

攔河壩上游圍堰堰頂高程計算公式為：

式中：H1為設(shè)計洪水位（m），取H1＝2 506.32 m；H2為安全超高（m），取H2＝0.5 m；H3為波浪爬高（m），計算數(shù)值很小，忽略不計。

經(jīng)計算，攔河壩上游圍堰堰頂高程為2 506.82 m。

攔河壩上游圍堰為土石圍堰，梯形斷面，迎水面填筑0.5 m草袋土，采用土工膜防滲。圍堰頂寬5 m，邊坡1∶2.5，高2.82 m，頂高程2 506.82 m，長50 m。

河道縱坡較大，下游無回水，不需要修筑下游圍堰。

2.4 施工度汛

施工期度汛標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2004）表3.2.16，攔洪庫容小于0.1億m3，土石壩采用20年一遇洪水，流量為101 m3/s。通過導(dǎo)流洞泄洪，20年一遇洪水的調(diào)洪高程為2 514.47 m。導(dǎo)流洞調(diào)洪成果，見表3。

表3 導(dǎo)流洞調(diào)洪成果（起調(diào)水位2 505 m）

大壩施工度汛高程按照20年一遇洪水調(diào)洪高程加安全超高加波浪爬高計算。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，安全加高取0.5 m，波浪爬高取1.0 m，經(jīng)計算20年度汛攔河壩壩頂高程為2 515.97 m，取2 516.0 m。壩體度汛填筑量約39.4萬m3。

大壩填筑的第一個非汛期大壩上升高程為2 516 m，后續(xù)工程利用大壩臨時斷面擋水度汛。

3 施工進(jìn)度

3.1 施工有效天數(shù)分析

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2004）規(guī)定的停工標(biāo)準(zhǔn)及氣象要素特征表，對本工程的年有效施工天數(shù)進(jìn)行分析計算得出：黏土心墻年有效施工天數(shù)為235 d（黏土心墻雨季施工天數(shù)僅為38 d），堆石料年有效施工天數(shù)為294 d，混凝土澆筑年有效施工天數(shù)為331 d，反濾料年有效施工天數(shù)為301 d。雨日停工標(biāo)準(zhǔn)，見表4。

3.2 關(guān)鍵性工程項(xiàng)目分析

根據(jù)工程特點(diǎn)，確定本工程控制性工程為攔河壩工程。這里，只對控制性工程的關(guān)鍵性工程項(xiàng)目進(jìn)行分析。

表4 雨日停工標(biāo)準(zhǔn)

通過工程區(qū)自然條件、施工有效天數(shù)分析，可知黏土心墻填筑為攔河壩填筑的控制性工程。工程區(qū)屬北溫帶半濕潤嚴(yán)寒高原氣候區(qū)，年降水量集中分布在6—10月，加之6—10月施工有效天數(shù)很少，確定6—10月不進(jìn)行攔河壩填筑施工。

根據(jù)攔河壩結(jié)構(gòu)，如果按照“攔河壩基礎(chǔ)開挖→混凝土蓋板澆筑→帷幕灌漿→大壩填筑”的順序施工，其中攔河壩基礎(chǔ)開挖、帷幕灌漿占用直線工期較長。通過分析，安排大壩基礎(chǔ)開挖與導(dǎo)流洞施工同時進(jìn)行，在導(dǎo)流洞具有導(dǎo)流功能前，攔河壩開挖不受河水影響的部位。經(jīng)過這樣安排，大壩基礎(chǔ)開挖只占不到1個月的直線工期。帷幕灌漿施工安排在攔河壩填筑的第一個非汛期末尾開始進(jìn)行，也就是說等度汛壩體填筑完成后再進(jìn)行帷幕灌漿施工，在下一個非汛期到來前完成帷幕灌漿施工，這樣安排優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省工期、汛期均衡施工，缺點(diǎn)是帷幕灌漿鉆孔量增加，通過比較優(yōu)點(diǎn)帶來的效益遠(yuǎn)大于缺點(diǎn)帶來的費(fèi)用增加。

本工程攔河壩填筑總量107萬m3。由于填筑量較大，需要安排在非汛期進(jìn)行施工。本工程攔河壩填筑安排在兩個非汛期進(jìn)行，每月平均填筑強(qiáng)度為9.3萬m3。

通過上述自然條件、主體建筑物的施工特性及主體建筑物工程量分析，確定本工程控制性工程關(guān)鍵性工程項(xiàng)目為：導(dǎo)流洞工程（攔河壩基礎(chǔ)開挖）→圍堰填筑工程→攔河壩基礎(chǔ)開挖工程（受河水影響部位）→混凝土蓋板澆筑→大壩填筑、帷幕灌漿工程→壩頂及其他附屬工程。

3.3 施工進(jìn)度計劃

本工程施工計劃總工期36 個月，即第1年1月至第3年12月。

施工準(zhǔn)備工程計劃在第1年1—3月進(jìn)行，歷時3 個月，主要完成施工道路、施工用電、生產(chǎn)生活用房及各項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)施的修建。右岸導(dǎo)流（輸水）洞計劃從第1年3月開始施工，10月底完工，計劃總工期8個月。枯水期導(dǎo)流截流計劃在第1年11月上旬進(jìn)行，第2年5月中旬完成度汛壩體填筑，度汛壩體頂高程滿足度汛要求；第3年5月底完成大壩填筑，導(dǎo)流結(jié)束，5月底拆除導(dǎo)流圍堰。攔河壩控制性工程為黏土心墻填筑，攔河壩填筑施工在雨季（6—10月）停工。攔河壩基礎(chǔ)開挖計劃在第1年3月開始，11月底完成基礎(chǔ)開挖，共計9 個月。帷幕灌漿工程在第2年4月開始，10月底完成，共計7 個月。攔河壩填筑安排在2個枯水期進(jìn)行。第2年1—4月中旬為第1 個枯水期施工時間，完成度汛壩體填筑及上游度汛高程下的護(hù)坡工程，歷時4.5 個月；第2年11月至第3年5月底為第2個枯水期施工時間，完成剩余壩體填筑工程，歷時7 個月。攔河壩填筑總工期11.5 個月。攔河壩干砌石護(hù)坡、壩頂及其他附屬工程安排在第3年6—10月，歷時5個月。完建工程計劃在第3年11—12月進(jìn)行，工期為2個月。

4 結(jié)語

（1）施工導(dǎo)流利用攔河壩度汛，降低了導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，減少了施工臨時量，并相應(yīng)地減少了工程投資。

（2）導(dǎo)流洞與輸水洞相結(jié)合，導(dǎo)流洞進(jìn)出口施工導(dǎo)流利用預(yù)留土埝擋水，減小了施工臨時量，節(jié)省了工程投資。

（3）控制性關(guān)鍵工程項(xiàng)目的合理安排，減少了施工工期。