混凝土面板堆石壩工程施工導流與度汛研究

摘 要：陜西某水庫混凝土面板堆石壩在施工組織設計中，針對工程特性，結合河床截流條件、施工導流標準和進度計劃，對施工導流和度汛方案進行了優(yōu)化調(diào)整，確保樞紐整體施工布置順暢，有效降低了圍堰和壩面保護的難度和風險，確保工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設。

關鍵詞：混凝土面板堆石壩；施工導流；施工度汛；攔河壩

水庫樞紐工程區(qū)，降雨極不均勻，夏季高溫少雨、晝夜溫差較大。工程區(qū)1月多年平均氣溫24.8℃，七月多年平均氣溫12.9℃。工程任務以農(nóng)業(yè)灌溉和引水發(fā)電為主，兼顧城市防洪和生態(tài)旅游等功能。水庫最大庫容為876×104m3，發(fā)電裝機容量為400MW。大壩壩址處呈典型的“V”字形，經(jīng)技術、經(jīng)濟等方面優(yōu)化必選，設計采用混凝土面板堆石壩，壩基高程832.60m，壩頂高程899.50m，最大壩高66.90m，壩基長56m，壩頂長309m。

1 施工導流標準及導流設計流量

籌建年7月～12月，不受洪水影響；第一年1月～9月，主要施工項目為：導流工程、壩肩及溢洪道開挖支護、其他臨時工程，在導流洞進出口留坎；第一年10月～第二年3月，主要施工項目為：壩基開挖、溢洪道及址板混凝土澆筑、壩體臨時度汛斷面填筑等。上、下游土石圍堰擋水，導流洞過流，枯期導流；第二年4月～第四年1月，主要施工項目為：壩體剩余部分填筑、大壩面板混凝土澆筑、壩頂細部結構及其他。壩體擋水，導流洞過流，壩前最高水位870.66m；第四年2月～5月，主要施工項目為：下閘蓄水及竣工清場等。壩體擋水，溢洪道及施空隧洞過流，樞紐達到正常工況。

1.1 導流標準

由于該水庫大壩樞紐工程為Ⅳ等?。?）型，主要建筑物為4級，次要建筑物為5級。根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范（SL303-2004）》中的相關規(guī)定，導流建筑物級別為5級，導流標準按5年一遇洪水設計。

1.2 度汛標準

根據(jù)水利部頒發(fā)的《水利水電工程施工組織設計規(guī)范（SL303-2004）》有關規(guī)定[1]，由于該水庫工程攔河大壩采用面板堆石壩，且?guī)烊轂?76億m3，小于0.1億m3的技術指標，相應度汛標準按20年一遇洪水流量進行設計，對應洪峰流量為168m3/s。

1.3 導流方式

從壩型、樞紐布置特點、地形地質(zhì)條件、水文條件及施工條件等方面考慮，采用圍堰一次攔斷河床、隧洞過流的導流方式。根據(jù)大壩樞紐工程總體布置，導流隧洞后期改造成取水兼放空隧洞。結合其它工程相關經(jīng)驗，工程枯水期施工導流宜采用圍堰一次攔斷河床、右岸導流隧洞過流的導流方式；汛期施工導流宜采用壩體臨時斷面擋水，右岸導流洞過流方式。

1.4 導流時段

工程流域?qū)偕絽^(qū)雨源性河流，洪水由流域內(nèi)暴雨產(chǎn)生。洪水具有漲峰歷時短，陡漲陡落等特點[2]。因此，可選擇10月～次年3月作為工程枯水期施工導流時段，相應時段5年一遇洪水流量為25.2m3/s。

2 導流建筑物設計

2.1 導流隧洞設計（后期改造為取水兼放空隧洞）

導流隧洞布置在河床右岸，洞長484.26m，進口底板高程846.20m，出口高程838.60m，進口采用疊梁門，用于導流隧洞封堵。為滿足隧洞枯期過流、汛期度汛等要求，采用城門洞型。經(jīng)計算，隧洞襯砌后斷面尺寸為2.8×4.0m（寬×高），過流斷面面積10.49m2，頂拱中心角131.00°，頂拱半徑1.54m。

2.2 上游圍堰、左岸支溝圍堰及左岸支溝導流明渠設計

因壩址位于河流和左岸支溝匯合口附近，分別在河流和左岸支溝上設上游圍堰、左岸支溝圍堰。采用明渠將左岸支溝來水導入河流內(nèi)，再通過導流洞導流，實現(xiàn)大壩基礎干地施工。根據(jù)水文資料，左岸支溝在枯期10月～次年3月，相應的5年一遇設計流量Q20%=1.57m3/s，采用渠道將左岸支溝來水導入河流中。渠道為梯形斷面，底寬1.00m，邊墻高1.00m，邊墻坡比1：0.5（山體外側(cè)為直墻），底坡1.68%（渠道陡坡段為13.36%）；渠道采用先開挖基礎，再采用M7.5漿砌石砌筑，邊墻及底板漿砌石厚40cm，渠道內(nèi)側(cè)采用水泥砂漿抹面，厚度2cm。

左岸支溝圍堰頂部高程為859.80m，設計為不過水土石圍堰，頂寬3m，堰頂長度20.55m。采用粘土心墻防滲，基礎采用帷幕灌漿處理。

經(jīng)計算枯期5年一遇Q20%=23.1m3/s通過導流洞下泄時，對應上游雍高水位858.00m，因此考慮安全超高和水位雍高后，上游圍堰頂部高程為858.50m，采用不過水土石圍堰，頂寬3m，堰頂長度64.95m，最大堰高5.5m，迎水面坡度1：1.75，背水面邊坡1.5，圍堰采用粘土心墻防滲，基礎采用帷幕灌漿處理。汛期采用壩體擋水。

2.3 下游圍堰設計

根據(jù)壩址水位～流量關系曲線，枯期5年一遇Q20%=23.1m3/s通過導流洞下泄時，對應下游圍堰河床水位為839.50m。因此考慮安全超高和水位雍高后，下游圍堰頂部高程為840.00m，采用不過水土石圍堰，頂寬5m，堰頂長度18.25m。圍堰采用粘土心墻防滲，基礎采用帷幕灌漿處理。

3 施工期基坑排水

根據(jù)工程整體施工進度要求及水庫壩址區(qū)的水文氣象條件，大壩截流推薦在10月中旬進行，按照5年一遇的10月月平均流量進行計算，截流設計流量為Q=0.59m3/s。在大壩上游圍堰處進行截流，采用單戧立堵法進行截流，圍堰填筑渣料主要采用大壩岸坡壩肩處的開挖渣料，圍堰截流從右岸向左岸推進，最后在河床左岸閉氣。

工程截流時間為枯期10月中旬，由于河床較窄，基坑水量較小，截流后及經(jīng)常性排水采用4臺WQK40-15QG，功率4kW，排水量40m3/h水泵抽排。

4 施工度汛與下閘蓄水

根據(jù)施工進度計劃安排，工程在主河床截流后第一個汛期來臨之前，大壩臨時度汛斷面可填筑到872.00m高程。因此，壩體施工需通過一個汛期，按照《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL 303-2004），當壩體填筑高程超過圍堰堰頂高程后，工程選擇度汛標準為20年一遇洪水Q5%=168m3/s。經(jīng)水文調(diào)洪計算，汛期由大壩臨時度汛斷面擋水，導流洞泄流，上游水位將達到870.66m，低于汛前大壩臨時度汛斷面填筑高程872.00m，因此，工程可實現(xiàn)安全度汛。

為防止?jié)B漏和水流對壩體上游面的沖刷，需對上游壩面進行臨時保護，采用C5混凝土擠壓邊墻進行保護，墻身高度為40cm，上游坡比為1：1.4，與面板坡比一致，頂部寬度為12cm，底部寬度為73cm，

內(nèi)側(cè)坡比為8：1。

根據(jù)施工進度計劃安排，下閘封堵蓄水時段選定第4年2月，下閘封堵標準為5年一遇月平均流量，相應的下閘流量為0.25m3/s。

5 結束語

水庫大壩工程區(qū)河流屬于典型的山區(qū)性河流，洪峰陡漲陡落，洪枯流量差大。通過對施工導流和度汛方案的優(yōu)化分析，提出合理的導流方案為大壩施工安全度汛提供了重要保證。水庫工程10月中旬河床截流，采用圍堰一次攔斷河床、隧洞過流的導流方式技術上可行，經(jīng)濟上合理。

參考文獻

[1]張擁軍，楊樹明，單俊方，等.水布埡面板堆石壩施工導流與度汛研究[J].人民長江，2007，38（7）：56-59.

[2]王春雷，王聰.施工導流、度汛及后期水流控制[J].黑龍江科技信息，2012（20）：254.

作者簡介：李曉琳（1985-），男，漢族，陜西富平人，碩士研究生，助教，從事水利水電建筑工程教學工作。