引漢濟(jì)渭黃金峽水利樞紐導(dǎo)流設(shè)計與施工要點淺析

馬光明

（陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710100）

1 工程概況

引漢濟(jì)渭工程是國家“十三五”172項重大節(jié)水供水工程之一，工程由調(diào)水工程和輸配水工程兩部分構(gòu)成，其中調(diào)水工程由三河口水利樞紐、黃金峽水利樞紐及98.3 km秦嶺輸水隧洞組成。

黃金峽水利樞紐工程等別為Ⅰ等工程，工程規(guī)模為大（一）型。多年平均設(shè)計供水量9.69億m3，水庫正常蓄水位450 m，總庫容2.21億m3，調(diào)節(jié)庫容0.98億m3，泵站設(shè)計流量70.0 m3/s，揚(yáng)程106.45 m，泵站總裝機(jī)容量12.6萬kW，電站總裝機(jī)容量13.5萬kW。大壩采用碾壓混凝土重力壩，壩頂總長349.00 m，壩高63.00 m。施工總工期52個月。

黃金峽壩址河谷呈深切圓底不對稱“V”型，谷底寬度約180 m，谷底高程402 m～413 m，河谷形狀系數(shù)為4.5。河床覆蓋層深度不大，最大深度約10 m。

2 施工導(dǎo)流設(shè)計

2.1 導(dǎo)流形式及方案選擇

施工導(dǎo)流方式一般分為明渠導(dǎo)流、隧洞導(dǎo)流等。具體采用哪種導(dǎo)流方式，要根據(jù)水文地質(zhì)條件、地形條件、樞紐布置、施工布置、施工方案、工期以及工程投資等因素進(jìn)行。

從黃金峽水利樞紐地形條件看采用分期導(dǎo)流和隧洞導(dǎo)流方式均有可能，設(shè)計提出了四種施工導(dǎo)流方案：①兩期導(dǎo)流方案，②三期導(dǎo)流方案（也稱明渠導(dǎo)流方案），③過水圍堰、隧洞導(dǎo)流方案，④全年圍堰、隧洞導(dǎo)流方案。這四種導(dǎo)流方案在地質(zhì)條件上均可行，但由于方案②中泵站、電站只能安排在第三期施工，總工期長達(dá)58個月，首先被排除。而方案①投資方面優(yōu)勢明顯，綜合上述因素特別是投資及工期指標(biāo)比較（見表1），采用采用方案①，即分期導(dǎo)流方式、兩期導(dǎo)流方案。而三河口水利樞紐工程綜合地形、洪水流量及投資等重要因素，采用全年土石圍堰、隧洞導(dǎo)流方案。

表1 施工導(dǎo)流方案工期及投資比較表

2.2 導(dǎo)流設(shè)計方案

本工程選用分期導(dǎo)流方式、兩期導(dǎo)流方案，具體如下：

一期圍左岸。首先利用土埂圍堰擋水，完成混凝土縱向圍堰（永臨結(jié)合）和一期全年擋水上、下游土石圍堰的施工；然后在一期全年擋水上、下游土石圍堰及混凝土縱向圍堰的圍護(hù)下，進(jìn)行泄洪沖沙底孔壩段、廠房上游混凝土圍堰、廠壩導(dǎo)墻圍堰、廠房下游土石圍堰及電站泵站基礎(chǔ)開挖和混凝土施工。一期施工期間由右側(cè)束窄河道泄流，見圖1。

圖1 導(dǎo)流方案布置示意圖

二期圍右岸。二期第一個枯水期利用二期上、下游枯水期土石圍堰及混凝土縱向圍堰的圍護(hù)，澆筑表孔壩段及右岸擋水壩段；汛期表孔壩段停工，過水度汛；第二個枯水期利用壩體及恢復(fù)的二期下游土石圍堰擋水，繼續(xù)進(jìn)行表孔壩段混凝土澆筑。二期枯水期泄水建筑物為泄洪沖沙底孔，汛期為泄洪沖沙底孔加表孔壩段缺口。

二期導(dǎo)流期間，在廠房上游混凝土圍堰和廠壩導(dǎo)墻圍堰、廠房下游土石圍堰的圍護(hù)下，繼續(xù)進(jìn)行電站、泵站剩余混凝土澆筑及機(jī)組安裝。

2.3 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL 303—2004），導(dǎo)流建筑物級別應(yīng)根據(jù)其保護(hù)對象、失事后果、使用年限和圍堰工程規(guī)模劃分；導(dǎo)流建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和級別在規(guī)定的幅度內(nèi)選擇。

（1）土埂圍堰

土埂圍堰的級別為5級，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為11月～下年4月，5年一遇洪水，相應(yīng)流量978 m3/s。相應(yīng)壩址上、下游水位分別為410.8 m、409.5 m。5月5年一遇洪水Q=1230 m3/s，相應(yīng)壩址上、下游水位分別為411.7 m、409.9 m。

（2）混凝土縱向圍堰和一期上、下游土石圍堰

混凝土縱向圍堰和一期上、下游土石圍堰按4級建筑物設(shè)計，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為全年10年一遇洪水,相應(yīng)流量10800 m3/s。相應(yīng)壩址上、下游水位分別為423.5 m、419.1 m。

（3）廠房上游混凝土圍堰、廠壩導(dǎo)墻圍堰、廠房下游土石圍堰

廠房上游混凝土圍堰、廠壩導(dǎo)墻圍堰、下游土石圍堰按4級建筑物設(shè)計，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為全年10年一遇洪水，相應(yīng)流量10800 m3/s。

（4）二期上、下游土石圍堰

二期上、下游土石圍堰按4級建筑物設(shè)計，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為枯水期11～4月10年一遇流量及5月10年一遇流量中的大值，相應(yīng)流量2460 m3/s。

（5）壩體臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)壩型及壩前攔洪庫容，壩體臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)取全年20年一遇洪水，相應(yīng)流量13200 m3/s。

（6）截流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)本工程進(jìn)度安排和水文條件，主河道截流時間選在第3年11月上旬。截流流量選取10年一遇月平均流量Q=265 m3/s。

（7）下閘標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)施工進(jìn)度計劃，在第5年11月下旬泄洪沖沙底孔下閘，水庫開始蓄水。下閘流量選取11月10年一遇月平均流量Q=265 m3/s。

3 施工導(dǎo)流度汛進(jìn)度形象目標(biāo)要求及工程重點難點分析

3.1 施工導(dǎo)流度汛進(jìn)度形象目標(biāo)要求

第一年9月份開始進(jìn)行左岸建筑物水面以上土石方開挖，11月上旬進(jìn)行土埂圍堰填筑及混凝土防滲墻施工；第二年2月上旬混凝土縱向圍堰澆筑基礎(chǔ)開挖完成、中旬開始進(jìn)行混凝土縱向圍堰澆筑、4月30日前澆筑至413 m高程并將右岸河床突出部位預(yù)開挖工作擴(kuò)大過流能力、5月31日前澆筑至425 m高程，該時段需要澆筑混凝土22.5萬m3；第二年6月份開始進(jìn)行泄洪沖砂底孔壩段及壩后消能設(shè)施施工，第三年4月份澆筑至442 m結(jié)構(gòu)混凝土高程，9月份閘門完成安裝調(diào)試具備下閘條件；第三年11月份利用底孔過流進(jìn)行二期導(dǎo)截流施工；第四年5月底右岸表孔壩段澆筑至高程414.5 m，汛期停工作為壩體缺口過流度汛，11月份恢復(fù)該壩段混凝土澆筑施工；第五年2月份工程完工，投入運(yùn)行。

3.2 工程重點難點分析

鑒于本工程采用分期導(dǎo)流方式、兩期導(dǎo)流方案，每年汛前必須達(dá)到設(shè)計要求的防洪度汛目標(biāo)，即每年的形象進(jìn)度目標(biāo)都要與洪水賽跑，否則總工期將推遲1年。這其中第二年汛前的混凝土縱向圍堰澆筑及第三年的底孔壩段下閘過流導(dǎo)截流目標(biāo)最為緊張，施工工期短，工程量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程強(qiáng)度非常高，混凝土月平均強(qiáng)度達(dá)7萬m3以上。第一個枯水期施工任務(wù)量重，混凝土縱向圍堰4月30日前413 m高程及5月31日前425 m高程防洪度汛目標(biāo)須采取非常規(guī)措施及承擔(dān)一定度汛風(fēng)險，方可實現(xiàn)10年一遇全年度汛目標(biāo)。

4 控制性建筑物關(guān)鍵施工措施

4.1 建立健全組織機(jī)構(gòu)

成立現(xiàn)場建設(shè)管理領(lǐng)導(dǎo)小組、技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組等專項組織機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對現(xiàn)場的組織領(lǐng)導(dǎo)及資源調(diào)配，將混凝土縱向圍堰、底孔壩段作為核心工程來抓管理。①通過“大干100天全力保度汛”勞動競賽等形式，集中全工區(qū)力量，確保各節(jié)點目標(biāo)的完成?；顒臃譃椤皠訂T啟動、組織實施、總結(jié)表彰”三個階段。②通過召開專題會，審議年度計劃及重要節(jié)點工期計劃，審查承包人施工措施計劃及分部分項工程施工方案及方法，使措施計劃及“人、材、機(jī)”等資源配置更為合理，施工方案及方法更具有可操作性。③深入現(xiàn)場檢查并指導(dǎo)生產(chǎn)，及時發(fā)現(xiàn)問題，要求監(jiān)理及承包人及時督促、落實整改，及時糾偏。針對進(jìn)度、質(zhì)量、安全、環(huán)水保等存在的問題，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)理、落實，必要時進(jìn)行處罰。或采取進(jìn)一步措施，若座談、約談等形式進(jìn)行整改。④按時參加監(jiān)理例會，落實生產(chǎn)計劃。每月組織生產(chǎn)例會，及時解決各標(biāo)段存在的問題，總結(jié)本月生產(chǎn)情況，下達(dá)下一月生產(chǎn)計劃?！耙匀毡Ｖ?、以周保月、以月保年”，確保年度目標(biāo)的實現(xiàn)。⑤每季度對各參建單位進(jìn)度、質(zhì)量、安全、環(huán)水保、計量等項目進(jìn)行考核，檢查完成情況，獎勵先進(jìn)懲罰落后，激勵生產(chǎn)。對存在的問題及時整改。

4.2 充分論證壓縮工期

在承擔(dān)一定風(fēng)險的前提下，允許樞紐主體大壩標(biāo)2018年汛前完成土埂圍堰混凝土防滲墻施工。該防滲墻經(jīng)過大塊石等防護(hù)措施，成功抵御了2018年主汛期洪水沖擊，使土埂圍堰在11月上旬完成閉氣及填筑，縱向混凝土圍堰基礎(chǔ)開挖提前2個月進(jìn)行，關(guān)鍵線路縱堰壩段混凝土比原合同節(jié)點目標(biāo)提前2個月，有效降低了澆筑強(qiáng)度及難度，大大緩解了2019年汛前施工壓力。事實證明此決策非常正確，2019年5月31日縱向混凝土圍堰達(dá)到了全年度汛施工的目標(biāo)，保證了工程總體建設(shè)。

4.3 做好各方面技術(shù)準(zhǔn)備

及時組織對配合比實驗成果的審查，召開碾壓混凝土筑壩技術(shù)的專題講座，特別是對外加劑、石粉含量、碾壓混凝土關(guān)鍵核心技術(shù)等方面；針對砂石系統(tǒng)的制砂工藝、廢水處理工藝、混凝土供應(yīng)等積極著手研究解決；對于縱堰壩段灌漿方案按照蓋重混凝土澆筑、固結(jié)灌漿完成后進(jìn)行下一階段混凝土澆筑方案，帷幕灌漿在廊道內(nèi)預(yù)埋管道及打孔進(jìn)行。

5 經(jīng)驗與建議

從引漢濟(jì)渭工程黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐采用不同的導(dǎo)流方式看，地形、洪水流量及投資是重要因素，特別是投資。一般全斷面截流、隧洞導(dǎo)流方案適用于河道較窄、洪水流量較小樞紐工程，對于河道較寬、洪水流量較大樞紐工程一般采用分期導(dǎo)流方式。但是對于洪水流量較大、而河道較窄的樞紐工程，一般只能采取全斷面截流、隧洞導(dǎo)流方案加主汛期壩體過流方案。

提前謀劃，分析重點難點，在承擔(dān)一定風(fēng)險的前提下提前進(jìn)行土埂圍堰防滲墻施工，減小一期導(dǎo)流永臨結(jié)合建筑物混凝土縱向圍堰施工強(qiáng)度。通過勞動競賽等方式，集中全工區(qū)力量打殲滅戰(zhàn)，確保各年度全年度汛施工目標(biāo)的完成，確保合同目標(biāo)的實現(xiàn)。