土石壩工程雙溢洪道與施工導(dǎo)流布置探討

周戀彬，楊 曉

（1.中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙 410014；2.湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司，長(zhǎng)沙 410208）

1 施工導(dǎo)流形式

水利工程施工導(dǎo)流是指采用導(dǎo)、引、攔、蓄、排等水流控制措施， 解決河道過(guò)流與水利工程施工環(huán)境要求之間的矛盾， 減小河道水流對(duì)水利工程施工產(chǎn)生的不利影響［1］。

施工導(dǎo)流大體上可分為一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流和分期圍堰導(dǎo)流兩大類， 按照泄水建筑物可分為明渠導(dǎo)流、隧洞導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流、渡槽導(dǎo)流，以及施工過(guò)程中壩體底孔導(dǎo)流、壩體缺口導(dǎo)流、永久性泄水建筑物導(dǎo)流的組合方式［2］。 在工程實(shí)踐中，無(wú)論采用何種導(dǎo)流方式，施工導(dǎo)流不同階段泄水建筑物也因勢(shì)變化。

一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流前期將河道水流引導(dǎo)至河床外導(dǎo)流明渠、隧洞、渡槽或埋設(shè)在圍堰及壩體底部的涵管，通過(guò)導(dǎo)流明渠、隧洞、渡槽、涵管泄水。后期利用壩體底孔、壩體缺口或永久性泄水建筑物泄水。

分期圍堰導(dǎo)流前期設(shè)置攔斷部分河床的圍堰擋水，將水流引導(dǎo)至被束窄河床處泄水，后期再設(shè)置其他河段圍堰，利用被束窄河床、涵管、壩體底孔、壩體缺口、永久性泄水建筑物或河床外導(dǎo)流明渠、隧洞、渡槽泄水。

從水利工程大壩類型考慮， 土石壩由于其壩體不宜分段施工且壩體不能過(guò)水， 故一般采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式［3］。 重力壩和拱壩工程中由于可分段施工且壩體可過(guò)流， 故可考慮采用分期圍堰導(dǎo)流方式，也可采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式。重力壩與拱壩導(dǎo)流方式選擇與河床寬窄條件密切相關(guān)，當(dāng)河谷形狀系數(shù)小于3時(shí)一般適宜采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式；當(dāng)河谷形狀系數(shù)大于5時(shí)，一般適宜采用分期圍堰導(dǎo)流方式［4］。

施工導(dǎo)流方式論證選擇應(yīng)綜合考慮河流水文、壩址地形地質(zhì)條件、施工工期要求、大壩及永久性泄水建筑物方案、通航供水排冰要求等因素，保證導(dǎo)流方案安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理［5］。

2 雙溢洪道與施工導(dǎo)流

施工導(dǎo)流中泄水建筑物為臨時(shí)建筑物， 從加快工程建設(shè)進(jìn)度、節(jié)約投資、減少工程布置空間等角度考慮， 臨時(shí)泄水建筑物應(yīng)與永久性泄水建筑物結(jié)合布置［2］。 在工程實(shí)踐應(yīng)用中，導(dǎo)流隧洞可與取水隧洞或泄洪隧洞結(jié)合布置， 導(dǎo)流明渠可與溢洪道結(jié)合布置，壩身導(dǎo)流底孔可與永久底孔結(jié)合布置。

土石壩工程因?yàn)閴误w不宜分段施工且壩體不能過(guò)水等特點(diǎn)，多采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式，因此施工中往往設(shè)置河床外臨時(shí)泄水建筑物進(jìn)行導(dǎo)流，比如導(dǎo)流明渠、導(dǎo)流隧洞，在河岸地形坡度較緩的條件下，多采用導(dǎo)流明渠型式。而土石壩工程永久性泄水建筑物常常采用岸邊溢洪道型式， 因此可考慮導(dǎo)流明渠和溢洪道結(jié)合布置。

為不致使圍堰過(guò)高， 導(dǎo)流明渠底高程一般設(shè)置較低，以降低導(dǎo)流時(shí)堰前水位。而土石壩工程為提升水庫(kù)正常蓄水位及減少泄洪閘投資， 其溢洪道底高程一般設(shè)置較高。因此，導(dǎo)流明渠和溢洪道底高程存在較大差異。同時(shí)，施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)低于運(yùn)行期設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)， 因此導(dǎo)流明渠過(guò)流能力要求遠(yuǎn)低于溢洪道，其過(guò)流斷面也遠(yuǎn)小于溢洪道。因此在工程規(guī)模上，導(dǎo)流明渠與溢洪道也存在較大差異。

為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流明渠與溢洪道結(jié)合布置， 需解決上述兩個(gè)差異問(wèn)題?？煽紤]將溢洪道一分為二，設(shè)置雙溢洪道，其中一個(gè)溢洪道僅作為永久性泄水建筑物，另一個(gè)溢洪道與導(dǎo)流明渠結(jié)合布置， 即該溢洪道在施工期作為導(dǎo)流明渠， 在運(yùn)行期作為永久性泄水建筑物。 這樣與導(dǎo)流明渠結(jié)合布置的溢洪道可根據(jù)導(dǎo)流需要選取合適的斷面尺寸及高程， 以滿足導(dǎo)流需要，在導(dǎo)流完畢后修建壅水建筑物，改造成永久性泄水建筑物，保證水庫(kù)功能實(shí)現(xiàn)。

3 實(shí)際工程案例

貴州省某水庫(kù)主要開(kāi)發(fā)任務(wù)是打造城市水域景觀，水庫(kù)由黏土心墻土石壩、左右雙溢洪道、放空閘、上壩公路等組成。 正常蓄水水位為373.00m，可形成永久水域面積2.55km2，總庫(kù)容4300萬(wàn)m3，屬Ⅲ等中型工程，永久性主要建筑物為3級(jí)建筑物，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用1000年一遇（洪峰流量4070m3/s），設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇（洪峰流量2510m3/s），臨時(shí)性建筑物圍堰級(jí)別為4級(jí)，導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)采用全年20年一遇洪水（洪峰流量2030m3/s），工程平面布置如圖1。

圖1 工程平面布置圖

水庫(kù)壩址選在河道彎段，其右岸（凸岸）為一寬廣斜臺(tái)地，地面高程380～390m，地形平緩，上游地形坡度為20°～25°，下游坡面呈臺(tái)階狀，綜合坡度20°～25°。 地表覆蓋層一般為0.5m，為坡積土及種植土，下伏基巖為三疊系邊陽(yáng)組極薄～薄層泥巖、砂巖、粉砂巖，互層結(jié)構(gòu)，巖層傾角30°～35°。 根據(jù)鉆孔揭露，全風(fēng)化下限鉛直埋深2～6m， 強(qiáng)風(fēng)化下限鉛直埋深6～9m，弱風(fēng)化下限鉛直埋深33～34m。

根據(jù)水文條件、地形地質(zhì)條件和壩型方案，擬采用左右雙溢洪道、 右溢洪道與導(dǎo)流明渠結(jié)合布置的方案。左右雙溢洪道相鄰布置于右岸，其左溢洪道僅作為永久性溢洪道， 控制段底高程369.00m， 設(shè)置4.0m高液壓活動(dòng)壩，液壓壩頂高程373.00m，溢洪道寬138m。右溢洪道與導(dǎo)流明渠結(jié)合布置，導(dǎo)流明渠底板高程357.00m，寬58m。

施工導(dǎo)流分3期：①第一期（第一年2～7月），利用原河道導(dǎo)流，開(kāi)挖修建導(dǎo)流明渠（后期改造為右溢洪道），在其上下游設(shè)置圍堰；②第二期（第二年全年），利用修建好的導(dǎo)流明渠（底板高程357.00m，寬58m）導(dǎo)流，在大壩基坑及左溢洪道上下游設(shè)置圍堰，填筑壩體及修建左溢洪道（底板高程369.00m，寬138m）；③第三期（第三年3～6月），大壩及左溢洪道主體施工完畢，利用左溢洪道導(dǎo)流，在導(dǎo)流明渠上下游設(shè)置圍堰，修筑溢流壩（頂高程373.00m），將導(dǎo)流明渠改造為右溢洪道。 施工導(dǎo)流完畢，左溢洪道與右溢洪道均作為永久泄水建筑物， 聯(lián)合泄洪。在設(shè)計(jì)洪水（50年一遇）情況下，左、右溢洪道設(shè)計(jì)泄洪流量分別為2065，445 m3/s。 目前，該工程主體工程已施工完畢。 第一、二、三期施工導(dǎo)流平面布置如圖2～圖4。

圖2 第一期施工導(dǎo)流平面布置圖

圖3 第二期施工導(dǎo)流平面布置圖

圖4 第三期施工導(dǎo)流平面布置圖

4 結(jié)語(yǔ)

土石壩工程壩體不宜分段施工，壩體不能過(guò)流，因此常常采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式。 土石壩工程導(dǎo)流明渠與溢洪道結(jié)合布置， 可節(jié)省工期、投資、平面空間，但導(dǎo)流明渠底高程較低而溢洪道底高程往往較高，溢洪道斷面往往遠(yuǎn)大于導(dǎo)流明渠斷面，因此導(dǎo)流明渠與溢洪道在高程、 規(guī)模方面存在較大差異，設(shè)置雙溢洪道，其中一個(gè)溢洪道與導(dǎo)流明渠結(jié)合布置可減小這兩差異，實(shí)現(xiàn)兩者結(jié)合布置。