廣東省山區(qū)中小河流治理工程的施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

麥樹(shù)鋒

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510635)

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廣東省山區(qū)中小河流治理工程的施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

麥樹(shù)鋒

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510635)

以2015年度《廣東省山區(qū)五市中小河流治理工程》初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)資料,結(jié)合廣東省山區(qū)中小河流治理工程的特點(diǎn)以及水文氣象、地質(zhì)條件,對(duì)工程的施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流時(shí)段、導(dǎo)流方式和圍堰設(shè)計(jì)進(jìn)行探討和總結(jié),可為同類(lèi)型的中小河流設(shè)計(jì)提供參考。

洪水標(biāo)準(zhǔn);施工導(dǎo)流;圍堰設(shè)計(jì);防滲措施

1 廣東省山區(qū)中小河流治理工程的特點(diǎn)

1.1 工程特點(diǎn)

廣東省山區(qū)中小河流整治的主要建設(shè)內(nèi)容為河道清淤疏浚、護(hù)岸固腳加固、攔河(跨河)建筑物的新建或重建、堤防填筑,施工項(xiàng)目相對(duì)簡(jiǎn)單[1]。由于建設(shè)線路長(zhǎng)、建設(shè)內(nèi)容分散,且部分河段位置偏僻、人跡罕至,部分河段兩岸地形陡峭,施工條件較差；另外,由于工程投資的限制,需制定合理的施工組織設(shè)計(jì)方案,尤其是施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案。需施工導(dǎo)流措施的水工建筑物斷面見(jiàn)圖1～4。

圖1 護(hù)岸固腳加固示意(單位：mm)

圖2 新建(重建)攔河建筑物示意(單位：mm)

圖3 新建(重建)跨河建筑物示意(單位：mm)

圖4 堤防填筑示意(單位：mm)

1.2 水文特點(diǎn)

山區(qū)中小河流洪水主要由暴雨形成,洪水發(fā)生的時(shí)間和地區(qū)分布與暴雨一致。由于山區(qū)坡高谷深起伏大,溪河密集,洪水匯流快,流速大,洪峰猛漲暴落,從降雨到洪水災(zāi)害形成歷時(shí)短,一般只有幾小時(shí),短則不到1 h,很少達(dá)到或者超過(guò)24 h。其特點(diǎn)是突發(fā)性、短歷時(shí)、高強(qiáng)度。此外,中小河流多數(shù)地處山丘區(qū),地形復(fù)雜,起伏大,開(kāi)闊平地少。

2 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)段

2.1 概述

施工期可能遇到的頻率洪水是一個(gè)隨機(jī)事機(jī),如果導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)太低,則不能保證工程施工安全；反之,則使導(dǎo)流工程規(guī)模過(guò)大,不僅增加導(dǎo)流費(fèi)用,而且可能因其規(guī)模太大以致無(wú)法按期完成,造成工程施工的被動(dòng)局面。因此,導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的確定,應(yīng)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)度分析,使所選標(biāo)準(zhǔn)合理、切合實(shí)際。

山區(qū)河流治理工程一般為Ⅳ等和Ⅴ等小型工程,永久建筑物為4級(jí)和5 級(jí)。按照水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 303—2004)的規(guī)定,施工導(dǎo)流建筑物為5級(jí),相應(yīng)土石導(dǎo)流建筑物的洪水重現(xiàn)期為5～10 a。

臨時(shí)工程保護(hù)對(duì)象的不同,其導(dǎo)流時(shí)段也不同,但中小河流整治項(xiàng)目一般安排在枯水期進(jìn)行。根據(jù)堤防、攔河(跨河)建筑物的工程量、施工期來(lái)水量大小,并結(jié)合導(dǎo)流工程的投資控制,導(dǎo)流時(shí)段可在10月至翌年4月期間選擇。

按照中小河流的治理原則,鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密集區(qū)主體工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)取10～20年一遇；村莊人口密集區(qū)主體工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)取5～10年一遇；農(nóng)田則因地制宜,按照5年一遇以下防洪標(biāo)準(zhǔn)或不設(shè)防考慮。如果將導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)定得比主體工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)還高,顯然不太合理。在本次廣東省中小河流治理工程施工組織設(shè)計(jì)的編制過(guò)程中,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘以及計(jì)算分析,我們對(duì)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)以及導(dǎo)流時(shí)段進(jìn)行了靈活處理,從2015年度已施工的項(xiàng)目來(lái)看,設(shè)計(jì)基本滿(mǎn)足施工要求。

2.2 護(hù)岸固腳加固項(xiàng)目的施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)段

護(hù)岸固腳結(jié)構(gòu)一般采用硬質(zhì)護(hù)岸固腳形式,比如混凝土和漿砌石結(jié)構(gòu),有時(shí)需在臨時(shí)圍堰的保護(hù)下方可進(jìn)行干地施工,這就涉及到臨時(shí)圍堰的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。按照相應(yīng)規(guī)范規(guī)定,土石導(dǎo)流建筑物洪水重現(xiàn)期最小為5年一遇,而中小河流部分河段的主體工程可以低于5年一遇或者不設(shè)防,如果將圍堰導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)定得比主體工程的標(biāo)準(zhǔn)還高,明顯不合理。根據(jù)水文計(jì)算,大部分河流的施工期(一般為枯水期)5年一遇洪水流量比全年2年一遇洪水流量還要大,而部分農(nóng)田在遭遇2年一遇全年洪水時(shí)已被淹,故將導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為枯水期5年一遇不切合實(shí)際。根據(jù)廣東省中小河流治理工程的實(shí)際情況,施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期多年平均洪水標(biāo)準(zhǔn)。施工期內(nèi)若預(yù)報(bào)有頻率洪水,可以提前撤離基坑內(nèi)的人員、施工機(jī)械,允許基坑淹沒(méi)過(guò)水,損失可以有效控制。

2.3 新建(重建)攔河(跨河)建筑物的施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)段

在山區(qū)中小河流治理中,攔河(跨河)建筑物如水陂、格柵壩、過(guò)水橋等,規(guī)模及投資均較小,按照規(guī)范要求,其導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)最小為5年一遇。考慮到山區(qū)河流枯水期流量小、水深較淺、主體工程施工僅需1—2個(gè)月工期的特點(diǎn),故施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期多年平均洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 新建(加固)堤防填筑項(xiàng)目的施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)段

新建或加固堤防因其涉及到土方填筑碾壓,對(duì)土方填筑的含水率和干密度控制尤為重要,故一般不允許基坑浸泡或過(guò)水。故新建或加固堤防導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)均要求按規(guī)范執(zhí)行,設(shè)計(jì)采用枯水期5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

3 施工導(dǎo)流方式

3.1 護(hù)岸固腳加固項(xiàng)目的施工導(dǎo)流方式

針對(duì)廣東省山區(qū)中小河流治理工程,其施工導(dǎo)流方式還有以下特點(diǎn)：

1) 山區(qū)中小河流治理工程均安排在枯水期施工,枯水期內(nèi)的大多數(shù)河流水深較淺,水深約為0.3～0.5 m。在進(jìn)行河道永久斷面設(shè)計(jì)時(shí),可考慮與導(dǎo)流建筑物相結(jié)合。對(duì)于河面較寬的河道,可以設(shè)置主河槽,在邊灘預(yù)留二級(jí)平臺(tái),利用河水歸槽的特點(diǎn)降低水位,以減少?lài)邤嗝娉叽缁蛉∠哆厙?為河岸固腳或護(hù)岸提供有利的施工條件[3-4]。

2) 縱向圍堰填筑料可直接利用基坑的開(kāi)挖料。

3) 根據(jù)已實(shí)施項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn),河寬10 m以上的,需在左右岸各各布置一道圍堰。河寬10 m以?xún)?nèi)的,僅需在河道中間部位布置一道縱向圍堰,縱向圍堰為左右岸共用,一側(cè)護(hù)岸固腳加固項(xiàng)目先行實(shí)工,完工后進(jìn)行另一側(cè)的施工。

3.2 新建(重建)攔河(跨河)建筑物的施工導(dǎo)流方式

1) 明渠導(dǎo)流：擬建的攔河(跨河)建筑物比如水陂或格柵壩,對(duì)于岸坡平緩或一岸具有較寬的臺(tái)地或埡口的,首選明渠導(dǎo)流,其施工速度快,對(duì)建筑物的干擾小,且最為經(jīng)濟(jì),此方法在中小河流治理工程中使用最廣,也最實(shí)用,但因其涉及到征地問(wèn)題,需要參建各方協(xié)調(diào)好與地方的關(guān)系。

2) 分期導(dǎo)流：對(duì)于河面較寬的河流,兩岸地勢(shì)高于河床,可采用左右岸分期圍堰法施工。一期圍堰圍護(hù)一岸、利用束窄后的原河床泄流；二期圍堰圍護(hù)另一岸、利用已建部分的預(yù)留孔洞泄流。

3) 涵管導(dǎo)流：以郁南縣磨面坑中小河流治理工程的新建水陂為例,該水陂擬建位置河道陜窄,兩岸山體陡峭,無(wú)法進(jìn)行明渠導(dǎo)流,若采用隧洞導(dǎo)流將大大增加臨時(shí)施工導(dǎo)流費(fèi)用。

該項(xiàng)目采用一期左岸橫向圍堰1次攔斷河道上下游,通過(guò)預(yù)埋在右岸灘地的砼管進(jìn)行導(dǎo)流,對(duì)左岸連接壩段和河床中部泄水段進(jìn)行施工。二期填筑右岸灘地圍堰、利用河床中部的陂頭預(yù)留泄水孔進(jìn)行導(dǎo)流,進(jìn)行右岸壩段的施工。

需注意是,涵管導(dǎo)流僅適用于導(dǎo)流流量較小的河流,因涵管管徑以及布置數(shù)量的限制,在山區(qū)河流中若暴發(fā)洪水,將難滿(mǎn)足導(dǎo)流要求,屆時(shí)將淹沒(méi)基坑,對(duì)工程造成一定的危害及經(jīng)濟(jì)損失,需謹(jǐn)慎使用。

3.3 新建(加固)堤防填筑項(xiàng)目的施工導(dǎo)流方式

新建(加固)堤防填筑基本采用常規(guī)導(dǎo)流方式,即分期分段在河岸邊布置縱向圍堰擋水,利用束窄后的原河床導(dǎo)流,導(dǎo)流示意見(jiàn)圖5。對(duì)于堤圍內(nèi)排水,大多利用新建或已有排水涵進(jìn)行排泄,排水涵過(guò)流能力應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

圖5 堤防填筑導(dǎo)流示意(單位：mm)

4 圍堰設(shè)計(jì)

4.1 護(hù)岸固腳加固項(xiàng)目的施工圍堰

考慮到山區(qū)中小河流治理工程導(dǎo)流建筑物的經(jīng)濟(jì)性和材料獲取的便捷性,選擇土石圍堰。

對(duì)于河岸混凝土、漿砌石固腳項(xiàng)目等施工需臨時(shí)圍堰的河段,施工期水深較淺,可利用土方開(kāi)挖料填筑形成縱向土圍堰,圍堰高度比枯水期水位高0.5～0.8 m即可滿(mǎn)足施工,為節(jié)約投資,堰6頂寬取0.8～1 m,兩側(cè)邊坡1∶1,如圖6所示。

圖6 護(hù)岸固腳圍堰布置示意(單位：mm)

4.2 新建(重建)攔河(跨河)建筑物的施工圍堰

新建(重建)攔河(跨河)建筑物無(wú)論是采用哪種方式導(dǎo)流,均需要修筑臨時(shí)圍堰,攔河(跨河)建筑物具有規(guī)模較小,工期短的特點(diǎn),臨時(shí)圍堰的堰頂高程可按枯水期多年平均洪水位加上安全超高值考慮,為便于機(jī)械施工,采用土圍堰,堰頂安全超高取值0.5～0.8 m,堰頂寬1.0～3.0 m,兩側(cè)邊坡1∶1.5。

4.3 新建(加固)堤防填筑項(xiàng)目的施工圍堰

按導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的圍堰,均按不過(guò)水圍堰設(shè)計(jì)。水深較深的河流,水上部分的施工應(yīng)采用分層填筑碾壓施工,水下部分宜采用石渣混合料填筑,以減少流失,增強(qiáng)圍堰堰體的穩(wěn)定性。石渣料可利用山區(qū)河流河床上的卵石料。郁南縣南江大灣橋下游側(cè)新建擋墻圍堰即采用這種形式,使用效果較好。

不過(guò)水圍堰堰頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水的靜水位+波浪高度+堰頂安全超高值之和,安全超高值應(yīng)不小于0.5 m。由于山區(qū)河流水文資料不齊全,對(duì)施工期洪水流量及水面線的推算精度較差,為安全起見(jiàn),堰頂高程采用已計(jì)算出的設(shè)計(jì)洪水靜水位+安全值 1 m(含波浪爬高)考慮。

土石圍堰堰頂寬度至少要滿(mǎn)足車(chē)輛上料運(yùn)輸及其它施工設(shè)備的要求,且不應(yīng)小于3.5 m,堰體迎水側(cè)采用編織土袋護(hù)坡,內(nèi)壓土工布,土工布的作用是防止河水將土料帶走。圍堰基礎(chǔ)是否進(jìn)行防滲處理,要區(qū)分對(duì)待,根據(jù)圍堰所保護(hù)建筑物的工程量、施工工期、投資、施工期來(lái)水量以及基坑淹沒(méi)后的損失進(jìn)行綜合評(píng)估。若為砂性土等透水性地基,覆蓋層在1 m左右,則可對(duì)其進(jìn)行換填粘土處理。若為覆蓋層大于1 m、小于5 m的地基,可在圍堰基坑內(nèi)四周開(kāi)挖排水溝,設(shè)置集水井,利用潛水泵將基坑滲水進(jìn)行抽排。若為覆蓋層大于5 m的地基,則應(yīng)進(jìn)行防滲處理,現(xiàn)階段較為成熟的防滲措施主要有高壓擺噴,其防滲效果較好,施工速度快,但造價(jià)稍高。

5 結(jié)論

1) 對(duì)于需提供干地施工條件的護(hù)岸段、擬建的攔河(跨河)建筑物建筑物,如主體工程防洪標(biāo)準(zhǔn)較低,根據(jù)實(shí)際情況其施工期洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)可低于5年一遇,按枯水期2年一遇考慮。新建(加固)堤防填筑項(xiàng)目的施工洪水按枯水期5年一遇考慮。

2) 對(duì)于攔河(跨河)建筑物的施工導(dǎo)流方式,宜優(yōu)先考慮明渠導(dǎo)流,其次為分期導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流,隧洞導(dǎo)流一般不作考慮。

3) 結(jié)合山區(qū)河道當(dāng)?shù)夭牧锨闆r,堰型首選土石圍堰,堰體防滲或?qū)B措施應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況及基坑重要性確定。

[1] 肖國(guó)哲. 中小型河流施工導(dǎo)流問(wèn)題初探[J]. 山西水利，2002(1):41-42．

[2] 盧進(jìn)和. 山區(qū)小型水利水電工程的施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)淺析[J]. 水電站設(shè)計(jì), 2007, 23(2):27-28．

[3] 魏才. 施工導(dǎo)流技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2014(6):165．

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Construction Diversion Design of Small and Medium River Treatment Project in Guangdong Province

MAI Shufeng

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute，Guangzhou 510635，China)

Based on the data of 2015 “small and medium-sized rivers governance project in mountainous area of Guangdong Province”, combined with Guangdong Province small mountain rivers project characteristics and meteorological and hydrological and geological conditions, preliminary design and construction drawing design, engineering standard of construction diversion, river diversion section, diversion and cofferdam design are discussed and summarized, which can be provided as reference for the same type of small and medium rivers in design.

Flood standard； Construction diversion；Cofferdam design；anti-seepage measure

2016-05-10;

2016-06-14

麥樹(shù)鋒(1986),男,本科,工程師,從事水工設(shè)計(jì)、水工施工等工作。

TV511

B

1008-0112(2016)05-0107-05