淺析大坳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程圍堰方案變更

張樹德，張雄亮

（湖南百舸水利建設(shè)股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 工程概況

岳陽(yáng)縣大坳水庫(kù)位于東洞庭湖水系新墻河二級(jí)支流饒港河中游，地理位置為115°20′～113°11′，北緯27°0′～29°2′。壩址坐落于湖南省岳陽(yáng)縣饒村鄉(xiāng)蓮花村大坳組“V”型河谷口上，距岳陽(yáng)縣城50 km。水庫(kù)大壩屬于漿砌塊石重力壩，于1965 年動(dòng)工興建，1966 年6月建成，水庫(kù)樞紐工程由大壩、灌溉發(fā)電引水管、放空底涵、壩后電站等組成。

2 施工導(dǎo)流

2.1 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)情況

對(duì)大壩放空底涵、灌溉發(fā)電引水管及壩體裂縫修補(bǔ)等除險(xiǎn)加固項(xiàng)目，需要在水庫(kù)壩前修筑圍堰導(dǎo)流施工，導(dǎo)流工程在水庫(kù)放空水后進(jìn)行，導(dǎo)流時(shí)段在枯水期。

2.2 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及工期安排

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2004）的規(guī)定，導(dǎo)流臨時(shí)建筑物級(jí)別為5 級(jí)，相應(yīng)的土石類導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為10～5 年。考慮到導(dǎo)流建筑物失事后對(duì)本工程工期影響較大，選擇10年一遇作為導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為21.7 m3/s。選擇10 月至次年4 月作為本工程導(dǎo)流時(shí)段。

根據(jù)工程項(xiàng)目的輕重緩急等，確定施工總工期為24 個(gè)月。本工程第一年7～9 月完成施工準(zhǔn)備工作，包括防汛及上壩公路改造、場(chǎng)內(nèi)三通一平、一期施工圍堰等工作。

第一年10 月至第二年4 月中旬完成各項(xiàng)主體工程，包括底涵加固、大壩灌漿、灌溉發(fā)電引水管、壩體裂縫修補(bǔ)、溢流段拆除重建、金屬閘門及啟閉設(shè)備安裝等。第二年4 月中旬至第二年5 月底完成掃尾工程。

3 圍堰方案的優(yōu)化變更

3.1 原圍堰設(shè)計(jì)方案

施工圍堰為不過(guò)水均質(zhì)土圍堰，一期圍堰放空底涵處圍堰頂高程92.29 m，頂寬3.5 m，圍堰頂高程高于當(dāng)時(shí)施工水面0.3 m，迎水面坡比1∶2.0，背水面坡比1∶2.0，迎水面鋪設(shè)彩條布及袋裝粘土，透水層做深層水泥土攪拌樁防滲墻，厚0.25 m。二期圍堰灌溉發(fā)電引水管處圍堰頂高程91.5 m，頂寬3.5 m，迎水面坡比1∶2.0，背水面坡比1∶2.0，迎水面鋪設(shè)彩條布及袋裝粘土，透水層做深層水泥土攪拌樁防滲墻，厚0.25 m。

3.2 變更圍堰設(shè)計(jì)方案

3.2.1 方案變更原因

按大坳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工圖計(jì)算一期圍堰土方量，約為3 萬(wàn)m3。施工期來(lái)水流量為1.0～1.2 m3/s，即每天來(lái)水量約為8.6 萬(wàn)m3，假設(shè)不采取任何導(dǎo)流措施，水位上升速度為2～2.5 m/d，由于圍堰土方量較大，圍堰土方填筑加高速度將落后于水位上升速度，根據(jù)大坳水庫(kù)實(shí)際情況，底涵開閘放空水后，依據(jù)實(shí)際地形優(yōu)化原有圍堰結(jié)構(gòu)形式及導(dǎo)流施工方案，可以增加圍堰安全性、穩(wěn)定性、減小工程量、減小投資，建議變更圍堰施工方案。施工單位制定出新方案后，經(jīng)過(guò)工程建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等參建單位的研究決定，一致同意對(duì)圍堰施工方案進(jìn)行變更。

3.2.2 方案變更

根據(jù)實(shí)際地形，圍堰布置于大壩右岸靠上游30 m處，修筑方向?yàn)樽詵|向西，至大壩左岸山體凸出部位，設(shè)計(jì)堰頂高程為89 m，堰腳高程為80 m，底寬為23 m，堰頂寬度為5 m，圍堰內(nèi)外坡比均為1∶1，圍堰長(zhǎng)度約為187 m，填筑方量約為16 778.87 m3，木樁間距1 m，分3 排，梅花型布置，下至強(qiáng)風(fēng)化層，上至85.00 高程處；圍堰施工臨時(shí)通道約為200 m。圍堰填筑后在圍堰內(nèi)側(cè)開挖排水明溝，排水溝挖深1.0～1.5 m，寬度2 m，并間隔50 m 設(shè)集水坑，用泥漿泵排除圍堰內(nèi)的積水。具體布置如圖1。

圖1 變更圍堰平面示意圖

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，開閘放水后，庫(kù)區(qū)內(nèi)淤泥較多，圍堰施工時(shí)首先進(jìn)行拋石擠淤處理。經(jīng)底涵閘放水后，水庫(kù)內(nèi)水流沖刷自然形成了一條排水溝，圍堰填筑至85 m 高程處時(shí)，在排水溝中和靠近右岸庫(kù)腳邊埋設(shè)5 根A650 mm 的特制鋼管，特制鋼管進(jìn)水口安裝閥門，特制鋼管的作用是作為圍堰施工時(shí)的臨時(shí)導(dǎo)流，當(dāng)?shù)缀l室混凝土澆筑時(shí)關(guān)閉閘閥止水。

圍堰土料使用庫(kù)區(qū)內(nèi)棄土和附近土料場(chǎng)土料進(jìn)行圍堰填土施工，為防止圍堰產(chǎn)生位移，對(duì)堰腳打松木樁或雜木樁施工；填土施工時(shí)，分層填筑，分層碾壓，為防止圍堰滲漏，在圍堰全段面鋪設(shè)彩條布，彩條布外攤鋪粘土；對(duì)迎水面堰腳處進(jìn)行拋石護(hù)腳處理，防止水流沖刷。背水面打深集水井進(jìn)行集中抽水。

當(dāng)圍堰填筑至87 m 高程時(shí)，在圍堰右岸靠近臨時(shí)道路處埋設(shè)一根混凝土管溢洪道，溢洪道直徑1 m。

當(dāng)圍堰填筑至89 m 高程時(shí)，準(zhǔn)備3 臺(tái)55 kW 離心泵抽水機(jī)，將水抽送至發(fā)電洞泄出導(dǎo)流。

3.2.3 施工導(dǎo)流驗(yàn)證

1）根據(jù)雨量站1997～2001 年共5 年統(tǒng)計(jì)，11 月份、12 月份、1 月份最大降雨量172.9 mm，大坳水庫(kù)集水面積為8×107m2，即月總來(lái)水量為：8×107×0.111=8.88×106m3；每秒來(lái)水量為：8×107×0.111/30/24/3 600=3.44 m3。

2）特制導(dǎo)流鋼管A650 mm 過(guò)水表面積為0.33 m2，流速擬定為2 m/s，過(guò)水流量為0.66 m3/s，4 根鋼管導(dǎo)流量為3.30 m3/s。

3）3 臺(tái)55 kW 離心泵流量為0.87 m3/s。

4）溢洪道過(guò)水面積為：3.14×0.5×0.5=0.785 m2，流速擬定為2 m/s，即過(guò)水流量為1.57 m3/s。綜上所述：導(dǎo)流量為3.30+0.87+1.57=5.74 m3/s，遠(yuǎn)大于來(lái)水量3.44 m3/s，滿足最大泄洪要求。

5）大坳水庫(kù)死水位蓄水量為8×105m3，經(jīng)推算圍堰施工允許儲(chǔ)水高程為88 m，可儲(chǔ)水6×105m3。

按目前來(lái)水量約9.3×104m3/d，若不進(jìn)行抽水，需6天達(dá)到圍堰允許儲(chǔ)水高程，若3 臺(tái)離心泵排水量為7.5×104m3/d，即每天儲(chǔ)水量為1.8×104m3，即儲(chǔ)水至圍堰允許高程時(shí)間為：6×105m3/1.8×104m3=33.33 天，低涵閘室加固工程施工期為10 天，此時(shí)間滿足低涵安全施工。因此，圍堰堰頂高程設(shè)計(jì)為89 m 可行，圍堰方案滿足施工安全要求。

4 原方案與變更后方案分析

4.1 圍堰工程投資

通過(guò)工程量計(jì)算對(duì)比，圍堰變更后的土方填筑工程量比原設(shè)計(jì)少，總投資比原合同方案少了445 446.32元，變更后的方案更加便于施工，經(jīng)濟(jì)更合理。

4.2 施工效果分析

變更后的圍堰，通過(guò)拋石擠淤，在堰底通過(guò)打木樁的方式對(duì)圍堰基礎(chǔ)進(jìn)行處理，保證了圍堰整體的安全穩(wěn)定；增加圍堰施工過(guò)程中的臨時(shí)導(dǎo)流設(shè)施，利用抽水泵導(dǎo)流的方式，在整個(gè)工程施工過(guò)程中，水庫(kù)內(nèi)的蓄水量能控制圍堰安全的范圍內(nèi)，能保證工程的安全。增加導(dǎo)流設(shè)施后，可以相應(yīng)改變圍堰的結(jié)構(gòu)型式，減小土石的用量，使工程在安全可靠的前提下，既方便施工，又減小工程投資。

事實(shí)證明，變更后的圍堰設(shè)計(jì)方案完全符合工程安全要求及施工導(dǎo)流要求，施工導(dǎo)流圍堰按計(jì)劃提前完成，運(yùn)行安全穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象。目前大坳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的圍堰施工部分已經(jīng)全部按時(shí)完成，并已拆除施工圍堰。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前中小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程正在加快進(jìn)行，且工程項(xiàng)目多、投資大、工期短、任務(wù)緊，有些設(shè)計(jì)方案有可能未全面考慮到實(shí)際情況，不符合安全、高效、經(jīng)濟(jì)的原則，應(yīng)根據(jù)施工中遇到的實(shí)際問(wèn)題采取最優(yōu)的設(shè)計(jì)施工方法。岳陽(yáng)縣大坳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程圍堰導(dǎo)流施工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜，通過(guò)變更優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定了更安全可靠的方案，節(jié)省了投資，按工期完成了任務(wù)，保證了汛期工程防洪度汛的安全。