洋溪水利樞紐二期過水圍堰設(shè)計

周恩利

（柳州市龍溪水利水電建設(shè)投資有限公司，廣西 柳州 545001）

1 工程概況

洋溪水利樞紐位于都柳江上游三江縣境內(nèi)洋溪鎮(zhèn)區(qū)上游約1 km 處，距三江縣城陸路47 km。壩址段河道稍彎曲，河谷為寬闊的U 型河谷，兩岸地形不對稱，壩址處枯水期河床寬約260 m。每年5～8月為洪水期，9月～次年4月為枯水期，洪、枯流量相差懸殊，水位變幅大。

洋溪水利樞紐是一座以防洪為主，兼顧航運、發(fā)電綜合利用工程。樞紐總體布置從左到右的布置依次為:左岸接頭重力壩、魚道、壩后式電站廠房、溢流壩、船閘、右岸接頭重力壩，樞紐布置沿壩軸線全長483.5 m。船閘通航規(guī)模為500 t船舶，兼顧1000 t單船，電站廠房安裝3臺，總裝機容量100 MW。

2 施工導(dǎo)流

2.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流時段

洋溪水利樞紐工程的水庫總庫容為8.5 億m3，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）規(guī)定，屬Ⅱ等大（2）型工程。其主要建筑物的級別定為2 級，次要建筑物的級別定為3 級。根據(jù)《水利水電工程施工導(dǎo)流設(shè)計規(guī)范》（SL623-2013）規(guī)定，保護2 級永久性水工建筑物的臨時性建筑物級別為4級，因此，本工程導(dǎo)流建筑物按4級建筑物設(shè)計。

根據(jù)洋溪水利樞紐工程的具體情況，推薦導(dǎo)流方案的上、下游圍堰采用土石圍堰。根據(jù)《水利水電工程施工導(dǎo)流設(shè)計規(guī)范》（SL623－2013）及強制性條文（水利工程部分）的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇土石結(jié)構(gòu)的4級臨時性建筑物相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的下限值，即采用10年一遇洪水作為本工程施工導(dǎo)流設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)。

二期圍堰采用土石過水圍堰，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期9 月中旬至次年4 月中旬，相應(yīng)10 年一遇洪水2590 m3/s，相應(yīng)下游水位139.92 m，經(jīng)水力計算，上游水位為152.6 m。二期上游過水土石圍堰度汛標(biāo)準(zhǔn)一汛采用全年10 年一遇洪水，相應(yīng)流量為9670 m3/s；二汛采用全年50 年一遇洪水，相應(yīng)流量為14 400 m3/s。

2.2 導(dǎo)流方式

根據(jù)壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件及樞紐布置推薦方案等特點，本工程施工導(dǎo)流采取分期導(dǎo)流方式，一期圍左岸，利用右側(cè)主河槽導(dǎo)流和通航，施工電站廠房、左5孔溢流壩、左岸非溢流壩、魚道；二期圍右岸，利用左5 孔已施工的溢流孔導(dǎo)流主要施工船閘、右5孔溢流壩和右岸非溢流壩。二期導(dǎo)流期間，利用上游過水土石圍堰擋水發(fā)電。

2.3 二期圍堰的型式選擇

二期上游圍堰是否采用過水圍堰，主要考慮施工工期時長、圍堰壅高庫水造成臨時淹沒、圍堰投資等因素。二期工程主要施工船閘、右5 孔溢流壩和右岸非溢流壩，利用已建的左5孔溢流壩導(dǎo)流，工程量大，需要的施工工期較長，采用全年導(dǎo)流的不過水土石圍堰，是有利于加快施工進度的。但是，左5 孔溢流壩，泄流能力受限制，遭遇全年10 年一遇的設(shè)計導(dǎo)流洪水時，上游壅高水位達(dá)到168.5 m高程，比水庫正常蓄水位163.0 m超過5.5 m，將造成庫區(qū)非常重大的臨時淹沒損失，包括大量的人口、房屋、土地等；同時圍堰投資大。因此，根據(jù)都柳江洪水峰高量大歷時較短的特點，為利于洪峰的宣泄，除了利用已做好的左5孔溢流孔宣泄外，將右岸的二期上游圍堰設(shè)計成過水形式，可以大大的加大洪水宣泄渠道，雖然該做法使得二期基坑一汛需經(jīng)歷過水停工受影響，但二汛時船閘可利用擋洪門擋水繼續(xù)施工，整個二期工程需經(jīng)歷3 個枯水期及2個汛期，總施工時段略長，但土石過水圍堰方案可解決了汛期行洪問題且不增加臨時淹沒，二期導(dǎo)流期間萬一發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，二期上游橫向圍堰可以免遭破壞，為二期工程恢復(fù)施工贏得時間和工期，在一定程度上也降低了二期基坑的導(dǎo)流風(fēng)險。土石圍堰結(jié)構(gòu)簡單，可就地取材，充分利用開挖棄料，既便于機械化快速施工，又易于拆除。根據(jù)洋溪水利樞紐工程的實際情況，二期上游橫向圍堰采用土石過水圍堰，溢流面為砼面板的結(jié)構(gòu)型式。

2.4 二期過水圍堰設(shè)計

二期上游橫向圍堰除了維護右岸5 孔溢流壩、船閘和非溢流壩的施工外，還承擔(dān)擋水發(fā)電任務(wù)。為了降低圍堰過水時堰頂落差，又能保證滿足發(fā)電和擋水要求，將圍堰設(shè)計成土石過水圍堰堰頂加設(shè)自潰式子堰的型式。二期圍堰設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為枯水期9月中旬～次年4月中旬，相應(yīng)10年一遇洪峰流量為2590 m3/s。經(jīng)水力計算，上游壅高水位為152.6 m，相應(yīng)下游水位為139.92 m，圍堰堰頂高程按設(shè)計水位加波浪爬高值確定，粘土麻袋子堰堰頂高程153.9 m，子堰高2.6 m，堰頂寬3 m，上、下游邊坡坡度均為1∶0.5；上游過水圍堰堰頂高程151.3 m，堰頂軸線長176 m，堰頂寬15 m，最大圍堰高20 m，迎水面邊坡坡度為1∶2.75，背水面邊坡坡度為1∶3，度汛時最大過水水頭差8.8 m。據(jù)計算，度汛時堰頂?shù)钠骄魉僭谧畈焕r超過了5 m/s，下游坡底流速則超過10 m/s。因此，在圍堰的布置與設(shè)計中，圍堰的防滲、接頭和防沖是保證圍堰正常工作的關(guān)鍵問題，對于過水土石圍堰來說尤為突出。本工程主要采取的措施有:①采用寬頂堰型斷面；②采用砼和塊石護面；③堰腳設(shè)鎮(zhèn)鐓；④采用粘土防滲體；⑤堰體采用石渣料填筑；⑥預(yù)留充水缺口等。

上游過水土石圍堰堰體填筑分4個區(qū)。①截流戧堤:戧堤頂高程143.2 m，頂寬15 m，預(yù)進占段用開挖碴料填筑，龍口段用渣料、塊石、生態(tài)格網(wǎng)網(wǎng)袋填筑。合龍后采用在戧堤上游填筑粘土斜墻及開挖截水槽回填粘土進行閉氣；②反濾層:用人工骨料填筑，填筑于戧堤與防滲土料之間、防滲土料與下游堰體是渣料之間；③粘土防滲層:用粘土料填筑，同時在粘土中間設(shè)土工膜；④石渣回填:用開挖石渣填筑，考慮防滲粘土心墻在流水中施工難度較大，先采用土石混合料填筑戧堤，待合龍閉氣后同時并進行基坑抽水，用石渣料填筑防滲體上游堰體、中間填筑黏土防滲體、用石渣料填筑防滲體下游堰體。石渣料填筑堰體有利于圍堰的邊坡穩(wěn)定及減少沉降，以利于支撐堰體表面的鋼筋混凝土保護面板，而不被過水沖刷破壞，從而保護整個圍堰。

上游圍堰迎水面邊坡143.2 m高程以上及背水面邊坡用1.0 m厚的鋼筋混凝土護面，為了確保混凝土面板的穩(wěn)定，避免圍堰過水時水流對堰腳沖刷破壞，在背水面坡腳設(shè)置混凝土鎮(zhèn)墩，并在下游邊坡鋼筋混凝土護面面板和鎮(zhèn)墩設(shè)Φ50排水孔，孔距2.5 m，梅花型布置。迎水面143.2 m高程以下采用固濱籠護坡，厚度2 m。二期上游過水圍堰橫斷面圖見圖1。

圖1 二期上游過水圍堰橫斷面圖

下游圍堰也采用土石過水圍堰堰頂加設(shè)自潰式子堰的型式，堰頂高程138.3 m，堰頂寬15 m，迎水面邊坡坡度為1∶2.75，同上游圍堰一樣，在迎水面邊坡136 m高程以上及背水面邊坡用1 m厚的鋼筋混凝土護面，背水面邊坡坡度為1∶2。迎水面136 m高程以下采用固濱籠護坡，厚度1 m。為了確?；炷撩姘宓姆€(wěn)定，避免圍堰過水時水流對堰腳沖刷破壞，在背水面坡腳設(shè)置混凝土鎮(zhèn)墩，迎水面坡腳采用加筋固濱籠護腳，長10 m。自潰式子堰采用粘土麻袋，堰頂高程141 m，子堰高2.7 m，堰頂寬3 m，上、下游邊坡坡度均為1∶0.5。

為了不被過水淘刷撕裂而危及圍堰的安全，二期土石圍堰與混凝土縱堰接頭部位以及與岸坡接頭部位需采用嚴(yán)格的連接與保護措施，二期過水圍堰基礎(chǔ)河床覆蓋層為漂卵礫石，層厚0～1 m，河床局部基巖出露，基礎(chǔ)采用開挖截水槽回填粘土的方式防滲。

3 結(jié)語

洋溪水利樞紐過水土石圍堰最大斷面高度20 m，在國內(nèi)同類型圍堰中屬規(guī)模比較大的工程。采用過水土石圍堰方案，既可滿足施工工期、又可不增加水庫人口房屋等臨時淹沒損失，同時又降低導(dǎo)流風(fēng)險、降低工程投資。采用的寬頂堰過水?dāng)嗝?、設(shè)置自潰式子堰以降低堰頂高程、減少堰上水頭和堰面流速、基坑充水、利用洪水預(yù)報等一系列簡單易行的防滲、防沖以及護面等措施是非常可行的。二期過水土石圍堰是洋溪水利樞紐的關(guān)鍵項目，將會為該工程順利實施提供保障。