某水源工程施工導(dǎo)流的施工組織設(shè)計(jì)綜述

徐銳劍，權(quán)志剛

(江西省水利水電開發(fā)有限公司，南昌 330000)

1 問題的提出

施工導(dǎo)流是水利工程施工過程中十分重要的環(huán)節(jié)，導(dǎo)流截流工程的成敗決定著整個(gè)水利工程的成敗，而導(dǎo)流方式的設(shè)計(jì)與選擇通常受到水利工程地形地貌、水文地質(zhì)條件等的制約，出于施工工效、工程質(zhì)量、施工成本和進(jìn)度等的綜合考慮，必須因地制宜，加強(qiáng)導(dǎo)流方式的合理選擇。根據(jù)所選擇的導(dǎo)流方式和所確定出的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合工程所在流域調(diào)洪演算及水力計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行科學(xué)合理、技術(shù)可行的圍堰規(guī)模，從而確保水利工程在施工過程中度汛的安全性，并促進(jìn)工程施工進(jìn)度計(jì)劃的順利完成。

2 工程概況

某水源工程的施工交通、供電、供水以及建材供應(yīng)等施工條件滿足要求。導(dǎo)流建筑物為4級(jí)建筑物，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取為10a一遇重現(xiàn)期洪水，導(dǎo)流時(shí)段采用10月-次年5月，導(dǎo)流洪水設(shè)計(jì)流量為260.0m3/s。導(dǎo)流方式采用分期圍堰導(dǎo)流，一期先圍右岸，施工6孔攔河閘，施工期洪水由左岸河道導(dǎo)流；二期圍左岸，施工6孔攔河閘，施工期洪水由已修建完成的攔河閘導(dǎo)流。

3 施工導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算

3.1 一期導(dǎo)流

一期導(dǎo)流主要流用壩址左岸主流束窄的河床過水，設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量260m3/s，結(jié)合壩址處的水位-流量關(guān)系曲線，可得出下游所對(duì)應(yīng)水位為164.2m。結(jié)合設(shè)計(jì)流量和下游水位并根據(jù)水力指數(shù)法，可推算出壩址左岸的主流水面線和主流入口的水位、流速，分別為165m和150.01m/s。根據(jù)壩址左岸入口處的流速和寬頂堰公式計(jì)算上游壅高水深，公式如下：

(1)

式中：Z為上游壅高水深，m；φ為流速系數(shù)；v0為壩址左岸上游過水行進(jìn)流速，m/s；ve為壩址左岸入口處的流速，m/s。

將本水源工程壩址左岸相關(guān)參數(shù)取值帶入式(1)可得，上游壅高水深為164.7m。

3.2 二期導(dǎo)流

本工程二期導(dǎo)流采用已修建完成的攔河閘導(dǎo)流，由于二期導(dǎo)流時(shí)攔河閘工程河床砂卵礫石覆蓋層已經(jīng)進(jìn)行了防滲處理，且導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇，下游水位162.3m。且二期導(dǎo)流水流屬于緩坡短管明流，按照非淹沒寬頂堰公式進(jìn)行設(shè)計(jì)流量計(jì)算，公式如下：

(2)

式中：Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；m為流量系數(shù)；H0為矩形底孔寬，m；H0為攔河閘進(jìn)口底檻以上水深，m。

將本工程二期導(dǎo)流相關(guān)參數(shù)取值帶入式(2)可得出，二期采用已修建完成的攔河閘導(dǎo)流的設(shè)計(jì)流量為252.34m3/s。

3.3 施工區(qū)臨時(shí)度汛

本水源工程施工期臨時(shí)度汛主要利用混凝土面板壩設(shè)計(jì)斷面擋水，并在溢流壩壩體和攔河閘預(yù)留泄水洞缺口泄洪，泄水洞泄流水力計(jì)算通過下式進(jìn)行：

(3)

式中：Q為泄水洞泄流設(shè)計(jì)流量，m3/s；ε為側(cè)向收縮系數(shù)；m為查表得流量系數(shù)；σ為施工期混凝土面板壩淹沒系數(shù)；B為過水寬度，m；H0為溢流壩壩體和攔河閘預(yù)留泄水洞缺口以上上游水頭，m。

根據(jù)所得結(jié)果及按底孔有壓流所計(jì)算得泄水洞設(shè)計(jì)流量，繪制溢流壩壩體和攔河閘預(yù)留泄水洞缺口與泄水洞的聯(lián)合泄流曲線，并基于此進(jìn)行聯(lián)合調(diào)洪演算，公式為：

(4)

式中：△t為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)段；I為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)段過流流量均值，m3/s；Q1為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)段開始時(shí)泄流量，m3/s；Q2為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)段結(jié)束時(shí)泄流量，m3/s；V2為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)段結(jié)束時(shí)流速，m/s；V1為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)段開始時(shí)流速，m/s。

根據(jù)以上水量平衡方程，計(jì)算本水源工程一期導(dǎo)流、二期導(dǎo)流和臨時(shí)度汛的逐時(shí)段蓄水、泄水變化過程，并按照計(jì)算結(jié)果所確定的高程+安全超高進(jìn)行施工區(qū)臨時(shí)度汛擋水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)。

4 施工導(dǎo)流的施工組織設(shè)計(jì)

4.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)流流量

工程等別為I等，主要建筑物為1級(jí)建筑物，次要建筑物為3級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL303-2004)規(guī)定，導(dǎo)流建筑物為4級(jí)建筑物，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取為10a一遇重現(xiàn)期洪水，導(dǎo)流時(shí)段采用10月-次年5月，導(dǎo)流洪水設(shè)計(jì)流量為260.00m3/s。

4.2 導(dǎo)流方式

根據(jù)工程規(guī)模和地形特點(diǎn)，導(dǎo)流方式采用分期圍堰導(dǎo)流，一期先圍右岸，施工6孔攔河閘，施工期洪水由左岸河道導(dǎo)流；二期圍左岸，施工6孔攔河閘，施工期洪水由已修建完成的攔河閘導(dǎo)流[1]。

4.3 導(dǎo)流建筑物

4.3.1 導(dǎo)流工程施工期水位的確定

施工期時(shí)距閘址下游5.58km處的灌區(qū)水源工程即灌區(qū)的攔河壩工程正常蓄水，蓄水位為90.0m。以90.0m為起始水位，河道流量為260.00m3/s，根據(jù)閘下施工期水位考慮施工期圍堰對(duì)河床的縮窄，經(jīng)計(jì)算一期上游圍堰施工期水位為90.80m；一期下游圍堰施工期水位為90.50m。二期上游圍堰施工期水位為90.80m；二期下游圍堰施工期水位為90.50m。

4.3.2 圍堰形式設(shè)計(jì)

圍堰擋水的靜水位取施工期洪水位，波浪爬高為0.4 m，安全超高為0.5m。工程采用分期圍堰導(dǎo)流，一期圍右岸，二期圍左岸，圍堰頂寬均為5.0m。一期上游圍堰采用梯形斷面形式，臨水側(cè)水上邊坡為1∶2.5，臨水側(cè)水下邊坡為1∶4.0，背水側(cè)邊坡為1∶2.5，圍堰堰頂高程91.70m，平均堰高4.30m，共修筑215m。圍堰采用砂料填筑，臨水側(cè)邊坡采用編織袋裝砂土保護(hù)，水上編織袋寬0.5m，水下編織袋厚0.5m，其下鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。圍堰設(shè)計(jì)指標(biāo)和工程量詳見表1。

表1 圍堰設(shè)計(jì)指標(biāo)和工程量表

一期下游圍堰采用梯形斷面形式，臨水側(cè)水上邊坡為1∶2.5，臨水側(cè)水下邊坡為1∶3.0，背水側(cè)邊坡為1∶2.5，圍堰堰頂高程91.40m，平均堰高4.3m，共修筑160m。圍堰采用砂料填筑，臨水側(cè)邊坡采用編織袋裝砂土保護(hù)，水上編織袋寬0.5m，水下編織袋厚0.5m，其下鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。

一期縱向圍堰采用梯形斷面形式，臨水側(cè)水上邊坡為1∶2.5，臨水側(cè)水下邊坡為1∶4.0，背水側(cè)邊坡為1∶2.5，圍堰堰頂高程91.40-91.70m，平均堰高4.3m，共修筑190m。圍堰采用砂料填筑，臨水側(cè)邊坡采用編織袋裝砂土保護(hù)，水上編織袋寬0.5 m，水下編織袋厚0.5m，其下鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。

二期上游圍堰及二期縱向上游圍堰采用梯形斷面形式，臨水側(cè)水上邊坡為1∶2.5，臨水側(cè)水下邊坡為1∶4.0，背水側(cè)邊坡為1∶2.5，圍堰堰頂高程91.70m，平均堰高4.7m，共修筑240m。圍堰采用砂料填筑，臨水側(cè)邊坡采用編織袋裝砂土保護(hù)，水上編織袋寬0.5m，水下編織袋厚0.5m，其下鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。

二期下游圍堰及二期縱向下游圍堰采用梯形斷面形式，臨水側(cè)水上邊坡為1∶2.5，臨水側(cè)水下邊坡為1∶3.0，背水側(cè)邊坡為1∶2.5，圍堰堰頂高程91.40m，平均堰高4.70m，共修筑180m。圍堰采用砂料填筑，臨水側(cè)邊坡采用編織袋裝砂土保護(hù)，水上編織袋寬0.5m，水下編織袋厚0.5m，其下鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。

二期縱向圍堰采用梯形斷面形式，臨水側(cè)水上邊坡為1∶2.5，臨水側(cè)水下邊坡為1∶4.0，背水側(cè)邊坡為1∶2.5，圍堰堰頂高程91.40-91.70m，平均堰高5.2m，共修筑120m。圍堰采用砂料填筑，臨水側(cè)邊坡采用編織袋裝砂土保護(hù)，水上編織袋寬0.5m，水下編織袋厚1.0m，其下鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。

依據(jù)地勘報(bào)告，施工二期左岸主槽側(cè)工程時(shí)，河床存在礫質(zhì)粗砂層，滲透系數(shù)約為6×10-2。為保證圍堰內(nèi)干地施工，二期上下游圍堰需采用高壓定噴樁截滲，定噴樁軸線位于圍堰中心線處，厚0.4m，頂部高程為施工期洪水位加0.5m。二期上游高壓定噴鉆孔頂高程為91.30m，底高程為85.20m，平均鉆孔高6.1m，鉆孔長(zhǎng)共計(jì)1122m；灌漿頂高程為87.00 m，底高程為85.20m，平均灌漿高1.8m，灌漿長(zhǎng)共計(jì)331m。二期下游高壓定噴鉆孔頂高程為91.00m，底高程為85.10m，平均鉆孔高5.9m，鉆孔長(zhǎng)共計(jì)814m；噴灌漿頂高程為86.70 m，底高程為85.10m，平均灌漿高1.6m，灌漿長(zhǎng)共計(jì)221m。

4.3.3 圍堰灌漿施工組織

工程圍堰采用砂土圍堰，一、二期圍堰利用河灘地調(diào)運(yùn)填筑，采用挖掘機(jī)配自卸汽車運(yùn)土填筑，推土機(jī)壓實(shí)圍堰，填筑編織袋裝砂土保護(hù)。圍堰拆除料采用1.0m3挖掘機(jī)配8t自卸汽車運(yùn)至蓄水區(qū)影響處理工程回填。圍堰工程采用高壓定噴灌漿施工，高噴墻采用單排定噴套接結(jié)構(gòu)形式，采用三管法施工，孔距1.5m，成墻最小厚0.4m。

高壓定噴灌漿采用42.5普通硅酸鹽水泥，其細(xì)度、安定性和凝結(jié)時(shí)間應(yīng)滿足固化水泥漿性能的要求。水泥應(yīng)保持新鮮，受潮結(jié)塊的不得使用，為提高漿液與砂層間的黏結(jié)力，內(nèi)摻水泥用量8%的FS摻加劑，以增強(qiáng)墻體的防裂抗?jié)B性能。按試驗(yàn)確定的配合比拌制，并應(yīng)充分拌和，普通攪拌機(jī)攪拌時(shí)間≥30s，水泥漿處制備至用完的時(shí)間不應(yīng)超過4h，漿液溫度應(yīng)保持在50℃-400℃。

高噴灌漿鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差≤50mm，桿和粗徑鉆具的垂直偏差不超過5‰，鉆過暫停或終孔待噴時(shí)，孔口應(yīng)加以保護(hù)，若時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)采取措施防止塌孔。高壓定噴灌漿結(jié)束后，檢驗(yàn)安排在噴射注漿28d后，以防在固結(jié)體強(qiáng)度不高時(shí)，因檢驗(yàn)而受到破壞，檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量為高壓噴射注漿孔數(shù)的1%，并至少為3點(diǎn)。對(duì)于檢驗(yàn)不合格的點(diǎn)應(yīng)在其附近補(bǔ)噴或采取有效補(bǔ)救措施后再檢驗(yàn)質(zhì)量。

5 結(jié) 論

綜上所述，水源工程施工導(dǎo)流施工組織設(shè)計(jì)在進(jìn)行工程水文地質(zhì)條件、施工條件及技術(shù)水平綜合考慮的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了包括導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)流流量、導(dǎo)流方式、導(dǎo)流工程施工期水位、導(dǎo)流建筑物、圍堰形式、圍堰灌漿施工組織等方面的設(shè)計(jì)。工程施工導(dǎo)流施工組織設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明扼要、重點(diǎn)突出，確保了主體工程、輔助工程和公用工程之間的銜接以及各工序、各工種之間的配置，有效解決了整個(gè)水源工程建設(shè)施工全局性問題。