南水北調(diào)中線穿漳河倒虹吸工程施工導流

(中國人民武裝警察部隊 水電第一支隊，河北 唐山 063000)

圖2 漳河渠道倒虹吸剖面(單位：cm)

1 工程概況

漳河河床底部高程約為75.65～78.4 m，枯水期水面寬約為50 m，水深0.5～3.0 m，有時斷流，來水量受上游岳城水庫調(diào)控。河床兩側(cè)為漫灘及Ⅰ級階地。兩岸漫灘寬闊、平緩，灘面高程80～84 m，向河床微傾，漫灘前緣與河床多呈陡坎相接，坎高約為0.5～1.5 m。Ⅰ級階地兩岸均有分布，階面平坦，向河床微傾，地面高程86～93 m，前緣與漫灘呈陡坎相接。渠道穿過漳河段采用倒虹吸建筑物，布置于漫灘前緣及河床部位，倒虹吸軸線下游約1.3～1.8 km處河道彎曲，右岸迎流頂沖，Ⅰ級階地直接與河床相接，岸坡較陡，階地階面高程84～87 m，寬度大于500 m。

倒虹吸建筑物由南向北分別由南岸連接渠道(包括退水閘、排冰閘)、進口漸變段、進口檢修閘段、倒虹吸管身段、出口節(jié)制閘段、出口漸變段、北岸連接渠道等組成，在南岸連接渠道右側(cè)設(shè)有退水、排冰閘。穿漳工程軸線總長1 081.81 m，其中倒虹吸管身段軸線長619.18 m。建筑物干渠樁號為730+640.19～731+722，護岸位于工程軸線下游約1.26 km，護岸工程順流向長度500 m(見圖1，2)。

圖1 漳河渠道倒虹吸平面布置

工程永久建筑物為Ⅰ級建筑物，安排在非汛期(每年10月1日至次年6月30日)施工，汛期河槽內(nèi)停止施工。根據(jù)招標文件和《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2004)，工程的施工導流建筑物采用5級，導流設(shè)計標準采用10 a一遇洪水。 導流設(shè)計流量為266 m3/s，校核標準為岳城水庫非汛期調(diào)度運行最大泄流量500 m3/s。

2 施工導流布置

漳河渠道倒虹吸管身段跨越原河床，在管身段左側(cè)(即原河床上游)為左右二支Y型分岔河道，兩河道通過中間的分水灘隔開，在管身段右側(cè)匯聚為一條河道。根據(jù)河道及建筑物的布置和分布特點，漳河渠道倒虹吸二期圍堰把原河道截流，利用開挖的上游河道旁的低洼地帶、頂部已回填平整過的部分管身段和管身右側(cè)漫灘開挖形成的導流明渠過流。

分期導流施工時段：一期為2009年10月1日至2010年6月20日；二期為2010年10月1日至2011年6月20日。

圖3 漳河渠道倒虹吸一期導流布置

由于開工時間接近第一個施工汛期，故采用在第一個汛期過后的2個非汛期施工作為漳河渠道倒虹吸導流方案，施工期導流采用U型圍堰布置。

第一個非汛期施工主要利用一期圍堰和原河床導流，考慮到二期施工期間須采用明渠導流，應盡量利用低洼地帶開挖、減少引流長度、節(jié)約相關(guān)工程量，根據(jù)現(xiàn)場地形地貌狀況，一期圍堰形成基坑，從第23節(jié)管身位置做順河流向的縱向圍堰和向進口側(cè)方向延伸的橫向圍堰，主要進行倒虹吸進口側(cè)的20節(jié)管身施工(見圖3)。

第二個非汛期施工的倒虹吸水平管身段處于河床部位，須對原河床進行全斷面截流，由于管身段回填高程為75.0 m，故決定從第18節(jié)已經(jīng)回填完畢的水平段管身頂面上做順河流向的縱向圍堰和向出口側(cè)方向延伸的橫向圍堰，最終形成施工基坑。同時二期導流明渠跨越了一期已施工完畢的倒虹吸水平段管身，但是跨越管頂處的回填頂部設(shè)計高程為75 m，低于導流明渠底高程76 m，為了使導流明渠排水順暢，須在導流明渠的右側(cè)管身段部位填筑擋水堤段，形成完整的導流明渠(見圖4)。

圖4 漳河渠道倒虹吸二期導流布置

兩期圍堰均采用均質(zhì)土圍堰，其中一期基坑圍堰總長度為540 m，堰頂高程82.35 m，圍堰頂寬5 m，圍堰最大高度為2.81 m(圍堰坐落基礎(chǔ)面地面線最低高程約為79.54 m)；二期圍堰堰頂高程82.2 m，圍堰頂寬5 m，圍堰最大高度5.7 m(圍堰坐落河床底部地面線最低高程約為76.5 m)，二期基坑圍堰總長度為596 m。

3 導流明渠開挖及圍堰填筑施工

導流明渠土料開挖和圍堰填筑所需土料的開挖采用2 m3挖掘機進行， 15 t自卸車裝運卸料至指定區(qū)域，直接用開挖料進行圍堰填筑，剩余土方運至棄渣場或臨時堆料區(qū)。一、二期圍堰施工充分利用開挖土方料填筑施工，并在最初開始的填筑作業(yè)面上進行生產(chǎn)性試驗，確定各項相關(guān)施工參數(shù)，采用推土機攤鋪自行式振動碾壓機碾壓夯實填筑土料。具體施工方法同土方回填填筑施工。

主體圍堰采用土方填筑，一、二期基坑圍堰頂部作為場內(nèi)交通運輸通道、材料堆放場地和非汛期施工時的搶險通道、場地，堰頂寬度按30.0 m考慮(縱向圍堰9 m)，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡1∶1.5。圍堰填筑前，對圍堰岸邊接頭部位及其設(shè)計邊線范圍進行清理，清除深度為50 cm，清除寬度超出圍堰底部寬度邊線為迎水面2 m和背水面1 m，清除的雜土和削坡剩余土方運至指定的地點。

圍堰迎水面底部50 cm厚范圍采用木排石籠回填做圍堰護腳，防止水流沖刷。圍堰帷幕以上部分采用鋪設(shè)土工膜防滲，在迎水坡面采用30 cm厚漿砌石護砌、勾縫防沖刷；背水面堰底填筑開挖砂卵石護腳。圍堰開始填筑施工時，根據(jù)施工測量控制圍堰的中心線和堰底高程，然后再測定圍堰位置，確定圍堰的施工范圍。施工前須經(jīng)工程師檢驗，合格后方可進行填筑施工。導流明渠過水斷面范圍內(nèi)采用土工膜防滲(見圖5)。

圖5 圍堰斷面示意

二期導流跨過一期管身頂部，利用開挖的上游河道旁低洼地帶、頂部已回填平整過的部分管身段和管身右側(cè)漫灘開挖形成的導流明渠過流。導流明渠邊坡1∶2.5，底部襯土工膜防滲，上面砌筑30 cm厚漿砌石、勾縫防沖刷。

3.1 施工程序

圍堰填筑施工程序：施工準備→測量放樣→腐殖土清理→土層開挖測量放樣→土方回填。

導流溝開挖施工程序：施工準備→測量放樣→土方開挖。

3.2 施工準備

施工前先對地表進行場地清理，要做好以下措施：

(1)開工前清理開挖工程區(qū)域內(nèi)的植被、樹根、雜草、垃圾、廢渣和其他障礙物。由于部分開挖范圍內(nèi)有林木砍伐后殘留的樹根，采用PC300挖掘機逐個清理。

(2)清理施工場地地表的植被，范圍延伸到施工圖所示最大開挖邊線或填筑坡腳線外側(cè)1 m以外。

(3)對清理區(qū)域以外的天然植被采取保護措施，防止施工破壞環(huán)境。

(4)檢查表層腐殖土厚度。

3.3 測量放樣

根據(jù)施工圖紙，對開挖場地進行測量放樣，并隨時跟蹤開挖坡面測量，控制開挖面的高程，直至達到設(shè)計高程。

3.4 表層腐殖土清理

場地清理完成后，表層腐殖土清除用T140推土機推運成堆，ZL-50裝載機裝，15 t自卸汽車運輸至南岸臨時堆渣場，局部采用挖掘機配合推土機清理。

3.5 開挖施工

由于開挖量不大，施工強度不高，選配1臺2 m3挖掘機即可。配備4輛15 t自卸汽車運輸渣料?？紤]開挖推料及渣場平整，選用1臺T140推土機。

3.6 回填施工

(1)回填用料。主要采用河床導流開挖料、管身段開挖料進行回填。

(2)施工機械。因回填工程量較小，回填施工主要配備1臺2 m3挖掘機，3臺15 t自卸汽車運輸土料，1臺T140推土機攤鋪配料和1臺18 t振動碾碾壓。

(3)施工方法。采用基坑開挖出砂礫石料，自卸汽車運輸至填筑面，由推土機攤鋪，鋪土厚度35 cm，18 t振動碾壓實，靜碾2遍，振動碾壓4遍。

3.7 回填質(zhì)量檢查

按設(shè)計要求和試驗參數(shù)對回填土方進行壓實度檢查，采用灌水法進行壓實度檢查，按國家有關(guān)試驗規(guī)范進行取樣并檢查碾壓的壓實度，檢查合格后方準進入下一層施工。

4 結(jié) 語

在倒虹吸施工整個過程中，漳河沒有出現(xiàn)汛期河水暴漲的情況，導流并未真正被利用到，但從方案設(shè)計和現(xiàn)場施工過程可以看出，導流技術(shù)情況復雜，需要因地制宜，根據(jù)具體地形、環(huán)境條件和施工條件等來具體選擇合適的方案，還必須結(jié)合水文情況詳細計算，設(shè)置地面坡降，滿足過流要求。同時，在組織施工過程中，必須嚴密組織，根據(jù)時間節(jié)點要求，合理充分配置人員設(shè)備。穿漳河倒虹吸工程于2012年6月完工，自2014年6月通水以來，未出現(xiàn)質(zhì)量問題，得到了各方好評。