涇河亭口供水管道施工導(dǎo)流預(yù)案探討

孟亦峰

（咸陽(yáng)市羊毛灣水庫(kù)管理局 陜西 乾縣 713304）

1 導(dǎo)流方式及洪水標(biāo)準(zhǔn)確定

本工程所處涇河亭口段主河槽下切較深，右岸有較為寬闊的灘（涂）地，故供水管道工程施工導(dǎo)流擬采用在主河段分期導(dǎo)流圍堰，利用灘（涂）開(kāi)挖明渠導(dǎo)流河道常流量的方式進(jìn)行施工。

受施工場(chǎng)地和水文條件局限，本工程可分為一、二期圍堰導(dǎo)流。一期圍堰導(dǎo)流從第二個(gè)熱壓彎頭處開(kāi)始，開(kāi)挖圍堰導(dǎo)流明渠，完成管道安裝后，封堵管道，回填溝槽到原始地面。然后進(jìn)行二期圍堰導(dǎo)流明渠開(kāi)挖，利用縱、橫向圍堰攔擋主河槽洪水，完成全部管道安裝施工任務(wù)。

因建設(shè)工期限制，二期施工導(dǎo)流時(shí)段還處在主汛末期，基于施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)缺少相關(guān)水文資料，故參照涇河多年平均流量（42.2m3/s），采用截流前一月日平均最大流量為施工導(dǎo)流的洪水標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)實(shí)地調(diào)查和近期觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)為70m3/s。

2 導(dǎo)流圍堰設(shè)計(jì)

（1）一期圍堰

一期上、下游及縱向圍堰堰頂高程859m，采用土石圍堰，堰頂寬為4.0m，迎水坡比1∶2，背水坡比1∶1.5，圍堰總長(zhǎng)320m，最大堰高2.0m，堰體迎水面采用塊石及編制沙袋護(hù)坡。

（2）二期圍堰

二期上游橫向采用土石圍堰，堰頂高程859m，堰頂寬度6.0m，迎水坡比1∶2.0，背水坡比1∶1.5，圍堰高度2m～4m，長(zhǎng)度100m；二期縱向土石圍堰堰頂高程859m～858.5m，堰頂寬度5.0m，長(zhǎng)度80m，迎水坡比1∶2.0，背水坡比1∶1.5；二期下游橫向采用土石圍堰，堰頂高程858.5m，堰頂寬度4.0m，圍堰高度2m～4m，迎水坡比1∶1.5，背水坡比1∶1。導(dǎo)流明渠下底寬30m，上口寬45m，進(jìn)口底高程857m，縱向坡比1/1000，深約6m，長(zhǎng)約100m。

3 導(dǎo)流預(yù)案及評(píng)估

3.1 導(dǎo)流時(shí)段的選擇

據(jù)涇河近期流量，導(dǎo)流時(shí)段擬選定在2014年10月上旬，并隨流量預(yù)報(bào)適時(shí)選擇截流日期。

3.2 戧堤軸線及龍口位置選擇

本預(yù)案選擇涇河亭口水位落差平緩的區(qū)段，并使戧堤軸線垂直于主流。但圍堰導(dǎo)流區(qū)段左岸場(chǎng)地狹窄，且呈高陡坎，進(jìn)料通道狹窄，故考慮只在預(yù)進(jìn)占時(shí)拋投石料及鉛絲籠石作裹頭。右岸經(jīng)導(dǎo)流明渠架橋修通至上游圍堰的施工道路，截流擬由右岸預(yù)進(jìn)占，故龍口設(shè)在靠近河道中間偏左岸的主河道段。

3.3 導(dǎo)流方式

采用自卸汽車自戧堤前緣后退卸料、裝載機(jī)配合的單戧單向立堵方案，一次形成截流戧堤，戧堤的進(jìn)占采用“上游角突出型拋投法”截流戧體總長(zhǎng)約90m，預(yù)進(jìn)占長(zhǎng)度約70m，堤頭推進(jìn)邊坡1：1.5，預(yù)留龍口寬度20m。

3.4 導(dǎo)流估算

3.4.1 截流水力計(jì)算

（1）繪制龍口泄水曲線QL=f▽HB（上游水位與不同龍口寬度B的泄流量關(guān)系）：

QL——龍口泄流量（m3/s）；

m——流量系數(shù)，取m＝0.35；

g——重力加速度；

H0——龍口上游水頭；

在導(dǎo)流初始階段，上游橫向圍堰龍口水位為857.8m高程時(shí)，導(dǎo)流明渠開(kāi)始分流，計(jì)算并繪制龍口流量Qg～B▽H0曲線。流量為40m3或60m3/s。

圖1 龍口泄水曲線

圖2 導(dǎo)流明渠流量曲線

表1 龍口不同寬度的水利參數(shù)計(jì)算表

表2 口門落差和龍口平均流速表

（2）根據(jù)給出的導(dǎo)流明渠上游水位計(jì)算出導(dǎo)流明渠流量，繪制泄流曲線如圖2所示。

（3）按圖解法求出幾組相應(yīng)的龍口寬度B、與水位▽H的關(guān)系：列表計(jì)算導(dǎo)流過(guò)程中的水力參數(shù)見(jiàn)表1。

由于龍口寬度大于20m時(shí)，導(dǎo)流明渠不分流，屬于非龍口段進(jìn)占，采用導(dǎo)流施工流量，按一般束窄河床水利學(xué)計(jì)算公式

求算口門落差和龍口平均流速如表2。

3.4.2 拋投材料穩(wěn)定計(jì)算

則d＝0.034V2

將上述求得的對(duì)應(yīng)流速V1=1.5,V2=2,V3=2.5,V4=3.6,V5=4.6代入上式,求得拋投材 料 的 折 算 直 徑 ：d1=10cm，d2=15cm，d3=25cm，d4=50cm，d5=80cm。

3.4.3 龍口水力特性確定

根據(jù)水力學(xué)計(jì)算結(jié)果，綜合考慮拋投物料的運(yùn)輸、起吊能力，參考以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，并按設(shè)計(jì)條件（即設(shè)計(jì)導(dǎo)流水位與流量）確定龍口特性，將整個(gè)導(dǎo)流過(guò)程分為三個(gè)階段：

（1）預(yù)進(jìn)占階段：龍口寬度從80m～20m，對(duì)應(yīng)的流速V在1.1m/s～2.0m/s范圍。

（2）導(dǎo)流預(yù)進(jìn)占階段：龍口寬度從20m～10m，對(duì)應(yīng)的流速V在2.0m/s～2.5m/s，此時(shí)上游水位壅高到858m。

（3）龍口口門封堵階段：龍口寬度小于10m，對(duì)應(yīng)的流速V在3.6m/s，最后封堵口門寬度為5.0m,對(duì)應(yīng)流速大于4.0m/s。

3.4.4 導(dǎo)流拋投料確定

根據(jù)水力學(xué)計(jì)算結(jié)果，參考以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，流速V在1.0m/s范圍內(nèi)采用拋填土料，流速V在1.0m/s～3.0m/s范圍內(nèi)拋投塊石（大于 40kg），流速 V在3.0 m/s～4.0m/s，拋投鋼筋石籠（2t），流速大于4.0m/s，則拋投石籠串（5t）封堵口門。

4 導(dǎo)流工程施工

4.1 料場(chǎng)規(guī)劃

圍堰用土主要利用在右岸開(kāi)挖流明渠的土方，多余土方堆放在縱向圍堰內(nèi)，以作圍堰加高培厚之用。左岸預(yù)進(jìn)占石料從左岸高坎修路運(yùn)進(jìn)，土方從左岸就近取土或場(chǎng)外運(yùn)輸。

4.2 道路規(guī)劃

導(dǎo)流明渠過(guò)流前搭建鋼管樁便橋，以便人員通行。材料、設(shè)備協(xié)調(diào)左岸小區(qū)道路，從岸邊修筑便道至上游圍堰區(qū)間，大型機(jī)械在導(dǎo)流前從右岸提前進(jìn)場(chǎng)，待二期施工完成后，從左到右拆除圍堰后，從右岸撤離現(xiàn)場(chǎng)。

4.3 導(dǎo)流施工

4.3.1 施工時(shí)間

上下游導(dǎo)流戧堤預(yù)進(jìn)占：2014年9月26日～2014年9月28日；

上下游圍堰預(yù)進(jìn)占時(shí)間：2014年9月28日～2014年9月30日；

龍口合龍時(shí)間：2014年10月5日。

上下游圍堰防滲墻施工：2014年10月6日～2014年10月7日；

基坑抽排水：2014年10月8日～2014年10月9日

4.3.2 口門封堵設(shè)計(jì)（截流合龍階段）

戧堤導(dǎo)流合龍階段預(yù)留口門頂寬5.0m，深約1.5m，坡比為1∶1.5的三角堰，合龍封堵拋填工程量約50m3，考慮安全系數(shù)為2，則拋填工程量為60m3，預(yù)備籠石40m3，每輛車裝載10m3，則需要10車，按4輛準(zhǔn)備。計(jì)劃每2min拋投一車，則最少拋投時(shí)間為20min，最多拋投時(shí)間為30min。

4.3.3 施工方法

裝車，自卸汽車運(yùn)至填筑工作面附近的回車場(chǎng)，調(diào)轉(zhuǎn)車向，倒車至工作面并卸土，裝載機(jī)平土立堵進(jìn)占；拋石施工時(shí)裝載機(jī)控制堤頂高程應(yīng)低于土方填筑高程50cm，拋石體頂部50cm采用土料跟進(jìn)找平，以利車輛進(jìn)占，最后的鉛絲石籠與大塊石料封堵口門，要壓低作業(yè)面，減少拋投工作量，提高封堵速度，以利降低流速。石料裝車采用裝載機(jī)，籠石或籠石串提前裝車，以備急用。右岸布置兩臺(tái)3.0m3裝載機(jī)和兩抬挖掘機(jī)及4輛自卸車。

5 注意事項(xiàng)

（1）本次導(dǎo)流的指揮中心為項(xiàng)目經(jīng)理部，合龍前及時(shí)召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度會(huì)，明確任務(wù)，統(tǒng)一號(hào)令，有的放矢地作好安全、技術(shù)交底，嚴(yán)格按照確定的方案進(jìn)行施工導(dǎo)流工作。

（2）本次導(dǎo)流流量、流速較大，受天氣情況制約，導(dǎo)流期間安排專人注意上游支流降雨、水情變化，同時(shí)隨時(shí)保持與上游水文站聯(lián)系，作好水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。

（3）根據(jù)導(dǎo)流時(shí)的天氣情況和流量變化確定導(dǎo)流時(shí)間，調(diào)整導(dǎo)流流量。如遇天氣或流量變化，超過(guò)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量時(shí)，推遲導(dǎo)流時(shí)間，確保導(dǎo)流安全。

（4）龍口口門封堵階段，如果流速大于3m/s時(shí)，采用鉛絲籠石（單塊5t）進(jìn)行口門封堵。

（5）導(dǎo)流后要專人晝夜觀測(cè)圍堰、明渠的水情變化，發(fā)現(xiàn)滲漏，邊坡失穩(wěn)、坍塌等情況，要及時(shí)組織搶險(xiǎn)，防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。

（6）由于施工處于陰雨季節(jié)，基坑排水后，要加大管道施工投入，保證24小時(shí)不間斷作業(yè)，盡量縮短工期，降低圍堰過(guò)流風(fēng)險(xiǎn)。

（7）做好防汛安全值班，隨時(shí)注意水情變化，詳細(xì)編制圍堰過(guò)洪監(jiān)測(cè)和人員、機(jī)械、設(shè)備撤離預(yù)案，保證遇事不驚，處置不慌。

6 結(jié)語(yǔ)

2014年9月26 日至 2014年10月 10日，彬長(zhǎng)煤田煤電化開(kāi)發(fā)中心所屬供水管道穿越?jīng)芎又骱拥赖膰邔?dǎo)流工程順利實(shí)施。整個(gè)施工過(guò)程中，建設(shè)各方會(huì)同轄區(qū)河道主管部門聯(lián)合定點(diǎn)檢測(cè)，達(dá)到預(yù)期效果。目前，主體工程按時(shí)竣工、交付使用，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。陜西水利