明渠導(dǎo)流施工方案研究

□張士新 □劉春芳 □郝學(xué)剛

(1 河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院；2 河南省安陽縣水務(wù)局）

0 前言

在水利工程施工過程中，施工導(dǎo)流是不可缺少一步，比如水閘工程、河道治理工程、水庫樞紐工程等。施工導(dǎo)流方式較多，并且各個(gè)工程各有差異，施工導(dǎo)流成為了影響工程各項(xiàng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的因素之一，也是施工前期施工單位致力解決的問題之一。文章根據(jù)洹河于曹閘工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形情況和圖紙，橫向全斷面圍堰，充分利用開挖明渠土料，造價(jià)低，施工簡便。確定本工程的施工導(dǎo)流方案為：洹河左岸明渠導(dǎo)流，導(dǎo)流溝長度為300m。通過工程實(shí)踐，采取的上述導(dǎo)流方式是比較成功的，保證了工程各項(xiàng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的借鑒意義。

1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

洹河于曹閘工程為II 等2 級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），施工臨時(shí)工程等級(jí)為4級(jí)，土石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10-20a 一遇。施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)確定為10a 一遇。經(jīng)計(jì)算，主體工程施工期（11—5月）設(shè)計(jì)流量為23.74m3/s 設(shè)計(jì)。

2 導(dǎo)流方式

根據(jù)工程部位及施工要求，主體工程全部安排在非汛期施工。根據(jù)工程位置所處河床的寬度及地形地貌條件，導(dǎo)流方式“全斷面截流圍堰擋水、明渠泄水”。在工程上游各設(shè)一道圍堰，與兩岸連接，全斷面截流擋水，并根據(jù)地形條件，在河道左岸開挖一條導(dǎo)流明渠泄水。

洹河常年水流不斷，河道與河岸高程差約9m 河床狹窄，洪水具陡長陡落的特點(diǎn)。工程為河道建筑物工程，適合整體澆筑施工，結(jié)合工期安排，于曹節(jié)制閘施工，采取全斷面截流一次性導(dǎo)流。在一個(gè)枯水期內(nèi)把主體工程完工，保障工程度汛安全。

3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

3.1 導(dǎo)流泄水建筑物設(shè)計(jì)

導(dǎo)流泄水建筑物型式為導(dǎo)流明渠，根據(jù)現(xiàn)狀地形，閘址處兩岸地形均平坦開闊，適宜布置導(dǎo)流明渠。左岸地層分布有第（2）單元砂層，高程在60.55～67.0m 之間，存在滲漏及邊坡穩(wěn)定問題，但是施工臨時(shí)征地及施工交通較方便。經(jīng)業(yè)主綜合分析選定，導(dǎo)流明渠布置在洹河左岸外側(cè)空地上。導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)要素見表1。

表1 導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)要素見表

導(dǎo)流明渠水力學(xué)計(jì)算

式中：Q-設(shè)計(jì)流量（m3/s），Q=23.74m3/s；A-過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；R-水力半徑（m）；I-渠道比降；C-謝才系數(shù)，采用公式：粗糙系數(shù)，采用0.03。

導(dǎo)流明渠位置位于洹河左岸：上游進(jìn)水口位于34+606.5處，下游出水口位于34+842 處，布置導(dǎo)流明渠長300m，斷面型式為梯形斷面，底寬3～4m 高處設(shè)平臺(tái)1m 寬，導(dǎo)流明渠底至4m 高邊坡為1:1.50，4m 高以上邊坡為1:1，設(shè)計(jì)水深2.70m。導(dǎo)流渠進(jìn)口渠底高程為62.49m，出口高程62.19m，明渠底平均高程62.34m,縱坡1/1000。為防滲及風(fēng)浪淘刷,平臺(tái)以下部位邊坡及渠底用防滲土工膜鋪設(shè)，上邊用編織袋裝土壓護(hù)。

3.2 導(dǎo)流擋水建筑物設(shè)計(jì)

上游擋水建筑物型式為土石圍堰，布置在距上游護(hù)砌30m處；下游利用于曹橡膠壩擋水。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004），不過水土石圍堰堰頂高程不低于設(shè)計(jì)洪水的靜水位與波浪高度及堰頂安全加高值之和，經(jīng)計(jì)算，堰高≥3.40m。設(shè)計(jì)圍堰橫斷面為梯形，采用土方修筑，高4m，頂寬5m，外邊坡坡度為1:2，迎水面邊坡為1:1，圍堰迎水面鋪設(shè)防滲土工膜，土工膜錨固堰頂1m。圍堰迎水面采用兩層編織袋裝土全斷面防護(hù)。上游圍堰長度為75m，堰頂高程為65.89m。圍堰位置：右岸位于34+595 處；左岸位于34+630 處。

3.3 建筑物施工導(dǎo)流方式及原則

采用明渠導(dǎo)流，明渠導(dǎo)流溝計(jì)劃在河道左側(cè)。橫向圍堰軸線與縱向圍堰軸線的交角控制在90～120°之間，邊坡穩(wěn)定系數(shù)K≥1.05。上游明渠轉(zhuǎn)彎半徑為80m，下游明渠轉(zhuǎn)彎半徑為80m。

4 導(dǎo)流工程施工

4.1 基礎(chǔ)清淤

施工前先探明圍堰基淤泥情況，如淤泥較厚，填筑前用拋石擠淤法清淤。若僅有少量淤泥，則采用填土擠淤法施工。

4.2 圍堰填筑

圍堰填筑土料采用黃粘土或亞粘土，水下填筑用進(jìn)占法施工，其水面0.80m 以上部分分層夯實(shí)達(dá)到干容重1.60t/m3以上?？衫脤?dǎo)流溝開挖的土料，用10～20t 自卸汽車運(yùn)至填筑現(xiàn)場(chǎng)，推土機(jī)推至指定填筑點(diǎn)并整平壓實(shí)，填筑前先布置、規(guī)劃好做好臨時(shí)道路盡量創(chuàng)造雙向進(jìn)占條件，為龍口順利合攏閉氣提供保證。

4.3 龍口施工

根據(jù)計(jì)算的土料進(jìn)料強(qiáng)度，合龍時(shí)配備多輛自卸汽車集中供料，保證合龍時(shí)有充足的土源，確保龍口施工順利完成。

4.4 鋪設(shè)土工膜

兩塊土工膜之間采用膠接，施工時(shí)重疊寬度>100cm。膠接間無皺折、氣孔等現(xiàn)象。整個(gè)接縫強(qiáng)度不小于原材料強(qiáng)度。土工膜垂直于堤軸線橫向鋪設(shè)。鋪設(shè)前，在堰頂將土工膜、布縫成幅寬10m 長度滿足設(shè)計(jì)要求的大塊布，然后卷在鋼筋上。現(xiàn)場(chǎng)鋪放時(shí)在堰上部設(shè)計(jì)位置將土工膜的一側(cè)壓住，卷筒由施工人員向下滾鋪，滾到底后從底往上編織袋裝土袋壓護(hù)，低于圍堰底≥1m，錨固1.50m。土工膜鋪設(shè)到位后，立即用編織袋裝土壓護(hù)。

4.5 基坑排水

圍堰合龍閉氣后即組織排水設(shè)備試排水，試排期間觀察水面下降值與理論計(jì)算值否相符，若有明顯差異，則考慮圍堰是否滲水嚴(yán)重，及時(shí)派人找出原因，采取對(duì)策。試排結(jié)束后正式抽排水，擬投入的排水機(jī)械主要排水泵、泥漿泵，具體數(shù)量視當(dāng)時(shí)堰內(nèi)存水量及排水時(shí)間而定。排水時(shí)應(yīng)注意水面下降速度不可過快，否則易引起堰體失穩(wěn)。排水時(shí)派人24h 值班，時(shí)刻關(guān)注圍堰的安全情況（控制在0.50～1m/d），發(fā)現(xiàn)問題立即向有關(guān)人員匯報(bào)，及時(shí)采取措施。

背水坡整坡：基坑排水結(jié)束后，按要求將背水坡整至設(shè)計(jì)斷面。

4.6 圍堰維護(hù)

為防止潮汐及風(fēng)浪的沖刷侵蝕，在圍堰迎水側(cè)鋪設(shè)400g/m2土工膜防滲防沖，膜頂標(biāo)高錨固于堰頂1m，壓入土中，土工膜頂、底、中間部位各折疊20cm，圍堰施工完畢后，派專人日常維護(hù)檢查、值班，特別是主汛期，派人24h 值班，備足夠數(shù)量的防汛搶險(xiǎn)材料及設(shè)備，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情立即組織搶險(xiǎn)，防止意外事件的發(fā)生。

4.7 圍堰拆除

圍堰拆除嚴(yán)格按要求挖至設(shè)計(jì)高程，圍堰采用長臂液壓反鏟挖掘機(jī)開挖、自卸汽車運(yùn)輸?shù)姆椒ú鸪?。堰體水上部分一層一次挖完；水下部分按兩層進(jìn)行，隨水位下降逐層挖除。對(duì)于部分合格的圍堰拆除土方進(jìn)行重復(fù)利用，含水率較大的土方充分晾曬再加以利用。