盂溪水庫(kù)工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)與實(shí)踐

胡凱

（上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200434）

1 工程概況

盂溪水庫(kù)位于浙江省仙居縣永安溪支流盂溪中游，壩址距仙居縣城約5 km。工程主要任務(wù)為防洪和供水，主要建筑物包括混凝土面板堆石壩、正常溢洪道、供水兼放空隧洞等。

盂溪水庫(kù)總庫(kù)容2 119萬(wàn)m3，混凝土面板堆石壩最大壩高66.3 m，屬III等工程，混凝土面板堆石壩、正常溢洪道、供水發(fā)電兼放空隧洞等永久建筑物等級(jí)為3級(jí)，導(dǎo)流隧洞、圍堰等臨時(shí)建筑物等級(jí)為5級(jí)。

2 導(dǎo)流方式與導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

2.1 導(dǎo)流方式

根據(jù)壩址區(qū)的地形條件，盂溪河道較窄，不適合分期導(dǎo)流，也無(wú)開挖導(dǎo)流明渠的條件，該工程施工導(dǎo)流采用圍堰一次攔斷河床、隧洞導(dǎo)流的方式?？紤]到壩址天然河道呈彎道，導(dǎo)流隧洞布置于右岸可減少導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)度并降低投資。

2.2 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

該工程屬III等工程，臨時(shí)建筑物級(jí)別為5級(jí)，根據(jù)（SL303-2017）《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，土石結(jié)構(gòu)圍堰洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年～5年重現(xiàn)期，當(dāng)攔洪庫(kù)容小于0.1億m3時(shí)，土石壩壩體臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年～20年重現(xiàn)期。

考慮到該工程為山區(qū)河流，洪、枯流量差別大，洪水歷時(shí)短，因此圍堰擋水時(shí)段取為非汛期進(jìn)入梅汛、臺(tái)汛期后均由壩體臨時(shí)擋水。

1）初期導(dǎo)流，導(dǎo)流時(shí)段采用非汛期（10月16日至4月15日），土石圍堰洪水標(biāo)準(zhǔn)為非汛期5年一遇，相應(yīng)流量為37.02 m3/s。

2）后期導(dǎo)流，梅汛、臺(tái)汛期采用壩體臨時(shí)渡汛，洪水標(biāo)準(zhǔn)采用全年20年一遇，相應(yīng)的流量分別為 160.47 m3/s和 474.96 m3/s。

3 導(dǎo)流程序

該工程導(dǎo)流程序如下：

1）第1年5月中旬～10月下旬完成導(dǎo)流隧洞施工并具備過(guò)水能力。

2）第1年10月下旬～第2年4月15日（非汛期）由圍堰擋水、導(dǎo)流隧洞過(guò)流，上游最高水位為115.27 m。

3）第2年4月16日～7月15日（梅汛期）由壩體臨時(shí)擋水、導(dǎo)流隧洞過(guò)流，上游最高水位為121.70 m。

4）第2年7月16日～10月15日（臺(tái)汛期）由壩體臨時(shí)擋水、導(dǎo)流隧洞過(guò)流，上游最高水位為136.78 m。

5）第2年10月底完成二期圍堰修建，由導(dǎo)流隧洞過(guò)流，進(jìn)行壩體混凝土面板施工；第3年3月初進(jìn)行導(dǎo)流隧洞封堵。

導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算成果見表1。

4 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

4.1 導(dǎo)流隧洞

導(dǎo)流洞上覆巖體較厚，穩(wěn)定條件較好，隧洞沿線巖體為堅(jiān)硬塊狀的熔結(jié)凝灰?guī)r，圍巖較完整，巖體基本質(zhì)量為Ⅱ～Ⅲ類。

表1 導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算成果表

利用河道天然彎道，導(dǎo)流隧洞布置于右岸，進(jìn)口底板高程111.5 m，出口底板高程109.5 m，底坡4.53‰，全長(zhǎng)441.16 m。導(dǎo)流隧洞采用城門洞形，頂拱圓心角為180°，經(jīng)比選斷面尺寸為4.5 m×5.5 m。導(dǎo)流隧洞后半段與原導(dǎo)流洞結(jié)合布置，原導(dǎo)流洞始建于上世紀(jì)60年代，后因工程停工而廢棄。

導(dǎo)流隧洞采用平坡明渠引水進(jìn)洞，采用干砌石砌筑而成。進(jìn)出口20 m均采用C20鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚40 cm，底部澆筑20 cm混凝土找平。洞身采用噴混凝土、隨機(jī)錨桿支護(hù)，噴混凝土厚10 cm，底部澆筑20 cm找平混凝土。出口底板高程109.5 m，出口處河床底高程約102.0 m，出口明渠采用1∶4的坡度降至河底，末端設(shè)消力池，底板采用0.1 m厚C10素混凝土墊層和0.2 m厚C20鋼筋混凝土。

4.2 圍堰

根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧咸攸c(diǎn)，上游圍堰采用土石圍堰結(jié)構(gòu)，堰身采用粘土心墻防滲。非汛期圍堰擋水高程為115.27 m，設(shè)計(jì)堰頂高程為115.80 m，最大堰高5.40 m，頂寬6.0 m，圍堰內(nèi)外坡坡比1∶1.5。堰身采用粘土心墻防滲，心墻頂寬1.0 m，兩側(cè)坡比1∶0.2，并設(shè)置30 cm厚反濾層；基礎(chǔ)部位將砂礫石覆蓋層挖除至基巖后回填粘土，開挖邊坡1:1，截滲墻底寬6 m，粘土與砂礫石之間設(shè)0.5 m厚的反濾層。二期圍堰按一期圍堰斷面結(jié)構(gòu)在原位置進(jìn)行修復(fù)。

由于河道天然底坡較陡，根據(jù)水力學(xué)計(jì)算成果，非汛期導(dǎo)流隧洞出口處河床水位低于壩趾下游處基坑高程，無(wú)需設(shè)置下游圍堰。

5 導(dǎo)流建筑物的調(diào)整及相關(guān)建議

1）壩體臨時(shí)擋水度汛目標(biāo)建議。工程可研階段汛期洪水時(shí)段按梅汛期和臺(tái)汛期兩個(gè)時(shí)段劃分，符合當(dāng)?shù)厮奶攸c(diǎn)，且有類似工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒，能滿足工程安全度汛要求。初設(shè)階段延續(xù)可研階段汛期時(shí)段劃分標(biāo)準(zhǔn)，保持設(shè)計(jì)的延續(xù)性，并通過(guò)專家審查。但汛期洪水時(shí)段按照梅汛期和臺(tái)汛期劃分的方式與（SL303-2017）《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)汛期時(shí)段劃分有一定差異。規(guī)范中對(duì)汛期洪水時(shí)段劃分僅有一個(gè)時(shí)段，不存在分時(shí)段度汛。施工圖階段為確保該工程施工期度汛安全，對(duì)水文資料進(jìn)行了復(fù)核和補(bǔ)充，并將汛期時(shí)段由原初設(shè)階段的梅汛期和臺(tái)汛期兩個(gè)階段，統(tǒng)一合并為一個(gè)汛期時(shí)段，以與規(guī)范要求相符，相應(yīng)洪水流量也作了變化調(diào)整，調(diào)整后的壩址汛期20年一遇洪水流量為498 m3/s。

2016年汛前（4月15日）大壩將填筑至臨時(shí)擋水度汛高程，度汛標(biāo)準(zhǔn)為汛期20年一遇，根據(jù)調(diào)整后的汛期洪水流量成果，相應(yīng)的洪水流量為498 m3/s。經(jīng)水力學(xué)計(jì)算，當(dāng)汛期流量為498 m3/s時(shí)，相應(yīng)的壩前水位為136.98 m，考慮安全超高，壩體擋水高度需達(dá)到137.5 m以上。

針對(duì)壩體需達(dá)到的擋水高度137.5 m，結(jié)合壩體填筑施工強(qiáng)度分析，初擬三種壩體度汛斷面型式供承包商參考（圖略），相應(yīng)的填筑方量及強(qiáng)度見表2。

表2 不同壩體度汛斷面型式填筑強(qiáng)度表

2）導(dǎo)流隧洞出口支護(hù)型式調(diào)整。初設(shè)階段導(dǎo)流隧洞出口的地質(zhì)情況：圍巖為微風(fēng)化巖體，巖體張開節(jié)理裂隙較發(fā)育，地下水活動(dòng)一般，圍巖穩(wěn)定性一般，綜合評(píng)定為Ⅲ類，建議襯砌支護(hù)。因此，設(shè)計(jì)考慮導(dǎo)流隧洞出口20 m設(shè)置40 cm厚鋼筋混凝土襯砌。

實(shí)際施工開挖揭露的地質(zhì)情況：巖體新鮮，次塊～塊狀結(jié)構(gòu)，綜合評(píng)定為Ⅱ類，建議隨機(jī)錨噴支護(hù)。因此，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，在保證施工安全及導(dǎo)流隧洞運(yùn)行安全的前提下，設(shè)計(jì)考慮導(dǎo)流隧洞出口取消鋼筋混凝土襯砌，采用噴混凝土和隨機(jī)錨桿支護(hù)。

3）導(dǎo)流隧洞進(jìn)口位置調(diào)整。導(dǎo)流隧洞進(jìn)口開挖揭露1.5 m寬斷層帶，為避開該斷層帶，保證進(jìn)洞開挖施工安全和導(dǎo)流隧洞運(yùn)行安全，進(jìn)口軸線向上游平移約6.5 m。

4）導(dǎo)流隧洞運(yùn)行。導(dǎo)流隧洞建成后已運(yùn)行3年，經(jīng)歷了2016年、2017年和2018年三次汛期洪水，安全運(yùn)行至今，事實(shí)證明盂溪水庫(kù)工程導(dǎo)流方案合理、導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)及施工均滿足要求。

6 結(jié)語(yǔ)

盂溪水庫(kù)工程所在河道狹窄、洪水急漲急落，在建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，施工導(dǎo)流方案的合理性將直接關(guān)系到施工安全、施工進(jìn)度以及工程投資等多個(gè)方面，實(shí)踐證明本工程采用圍堰一次攔斷河床、導(dǎo)流隧洞過(guò)流的導(dǎo)流方案以及導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)、施工是合理的。大壩及導(dǎo)流隧洞實(shí)際施工過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)施工條件的變化、地質(zhì)情況的揭露，在確保工程安全的前提下對(duì)施工措施和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)合理的調(diào)整，是確保工程順利實(shí)施的關(guān)鍵。該工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)可為類似工程提供借鑒和參考。