貴州某中型水庫工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

劉師輝 范凱

摘要：貴州某中型水庫工程處于初步設(shè)計(jì)階段，針對(duì)工程壩址區(qū)河谷狹窄，洪枯流量變化大等情況，結(jié)合庫區(qū)水文地質(zhì)條件，提出了圍堰擋水，左岸導(dǎo)流隧洞過水的導(dǎo)流方式。通過合理的選擇導(dǎo)流時(shí)段，結(jié)合永久引水兼放空建筑物布置，確定了隧洞的洞型和洞徑。該施工導(dǎo)流方案既可滿足大壩干地施工要求，又可為大壩安全度汛提供保障，同時(shí)為工程安全順利完工奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：施工導(dǎo)流;導(dǎo)流隧洞;圍堰

1.工程概況

某中型水庫位于貴州省黔南自治州長(zhǎng)順縣東南部冗雷河流域，水庫正常蓄水位990.50m，校核洪水位992.02m，總庫容1037萬m3。水庫樞紐由擋水兼泄洪建筑物和取水兼放空建筑物組成。水庫大壩設(shè)計(jì)為混凝土重力壩，最大壩高33.0m，壩頂寬7.0m，壩長(zhǎng)157.00m。大壩分為擋水壩段和溢流泄洪壩段。水庫功能以鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水為主。

由于工程壩址處河床狹窄，壩區(qū)呈不對(duì)稱“V”形斜向谷，水庫所在河流屬典型山區(qū)雨源性河流，洪枯流量變化大。因此，選擇合適的施工導(dǎo)流方案對(duì)控制工程投資、保障大壩施工進(jìn)度與安全至關(guān)重要。

2.施工導(dǎo)流水文地質(zhì)條件

水庫壩址以上集雨面積56.7km2，回水長(zhǎng)4.7km，河道平均比降約4.1‰。多年平均年徑流量3183萬m3，徑流洪枯比例較為懸殊，年際變化較大且年內(nèi)分配不均，徑流主要集中在5～10月，占全年徑流總量的80%，枯期徑流相對(duì)穩(wěn)定。水庫流域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，受地形影響，垂直變化明顯。多年平均降水量1365mm，P≥0.1mm降雨日數(shù)188.1天。主要災(zāi)害性天氣有伏旱、倒春寒、冰雹等。

壩址河谷地形呈“V”型，兩岸坡度20～30°。河床覆蓋層薄，部分弱風(fēng)化基巖直接裸露，左岸覆蓋層偏厚，右岸覆蓋層相對(duì)較薄。壩址基巖為三疊系夜郎組T1y灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾頁巖，巖層傾右岸偏下游，傾角28°～32°。

3.施工導(dǎo)流方式

3.1導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)

該水庫工程為Ⅲ等工程，主體建筑物為3級(jí)。按《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017），導(dǎo)流建筑物為5級(jí)，采用土石圍堰時(shí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～5年重現(xiàn)期。根據(jù)本工程規(guī)模，施工強(qiáng)度及難度，選擇10月～至次年4月五年一遇洪水流量作為枯水期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)導(dǎo)流流量25.9m3/s。

3.2導(dǎo)流方式和導(dǎo)流程序

從現(xiàn)場(chǎng)踏勘看，壩址以上河段地形狹窄，無可利用的臺(tái)地、叉河、埡口等條件，若采用分期導(dǎo)流，則施工作業(yè)面有限且施工工期長(zhǎng)，施工工藝復(fù)雜，因此本次決定采用圍堰一次性斷流，隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方式。根據(jù)建筑物的施工順序及施工總進(jìn)度要求，施工導(dǎo)流主要分以下四個(gè)階段：

第一階段：第二年10月-第三年4月，新建大壩上下游圍堰一次攔斷河床，左岸導(dǎo)流洞過流，導(dǎo)流流量25.9m3/s。

第二階段：第三年5月-9月，工程進(jìn)入汛期，為確保主體工程施工安全，僅考慮從導(dǎo)流洞泄洪，大壩放空底孔作為安全儲(chǔ)備。根據(jù)大壩澆筑進(jìn)度安排，第三年4月底，大壩可澆筑到度汛高程，導(dǎo)流流量129.0m3/s。

第三階段：第三年10月-第四年3月，修復(fù)汛期損壞圍堰，仍采用圍堰擋水+隧洞導(dǎo)流模式，導(dǎo)流流量25.9m3/s。

第四階段：第四年3-4月，主體工程基本完建，隧洞進(jìn)口封堵同時(shí)隧洞改建為引水兼放空隧洞。

4.導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

4.1導(dǎo)流隧洞

本工程導(dǎo)流隧洞與引水隧洞結(jié)合布置，導(dǎo)流結(jié)束后封堵底部進(jìn)水口，放水塔進(jìn)水。壩址處下游河道呈“S”形走向，利用河流“S”彎道的有利地形，將導(dǎo)流隧洞布置在左岸，能使導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)度較短。本工程導(dǎo)流建筑物全長(zhǎng)375.5m，其中隧洞全長(zhǎng)330.0m，上游引水渠段長(zhǎng)20.5m，下游擴(kuò)散段長(zhǎng)25.0m。隧洞采用3×3m城門洞型斷面，C25鋼筋砼襯砌，進(jìn)口底板高程975.50m，出口底板高程970.00m，底板比降為i=1：60。

（1）洞型選擇

本工程匯流面積較大，汛期導(dǎo)流流量為Q=129.0m3/s，導(dǎo)流流量較大，所需導(dǎo)流隧洞洞徑較大，根據(jù)受力條件、施工及檢修方便，隧洞選用城門洞形。

（2）洞徑選擇

初步擬定三個(gè)洞徑：2×3m，3×3m，3×4m。分別計(jì)算其過流能力，綜合比較隧洞與圍堰造價(jià)之和以及壩體臨時(shí)度汛高程填筑工期等因素以確定洞徑。本工程重力壩總澆筑量不大（約6.5萬m3），一個(gè)枯水期內(nèi)均能澆筑至度汛高程，因此洞徑的主要控制因素為工程造價(jià)。

雖然洞徑2m×3m時(shí)隧洞加圍堰總造價(jià)最低，但后期隧洞將改造為輸水隧洞，該洞徑將導(dǎo)致管道施工及后期檢修空間不足。洞徑3m×3m時(shí)隧洞加圍堰造價(jià)比洞徑3m×4m時(shí)低，且能滿足施工及檢修要求，因此本工程推薦選用3×3m洞徑。

4.2圍堰設(shè)計(jì)

土石圍堰具有地基適應(yīng)性強(qiáng)、可充分利用開挖料、施工工藝成熟、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，故大壩上下游圍堰均采用土石圍堰。

上游圍堰設(shè)在壩址上游坡腳50m處，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，上游堰前水位977.92m，考慮安全超高、波浪爬高和風(fēng)雍高度，堰頂高程定為979.12m，最大堰高8.86m。上游圍堰為梯形斷面，總長(zhǎng)111.67m，頂寬5.0m，上游邊坡1：2.0，背水邊坡1：1.75。圍堰主體采用開挖石渣水下進(jìn)占填筑，坡積土心墻頂寬2.5m，上下游坡比1：0.3，兩側(cè)設(shè)0.8m的碎石砂反濾料，迎水面編織土袋護(hù)坡。下游圍堰設(shè)在距隧洞出口上游25m處，據(jù)實(shí)測(cè)斷面資料，采用曼寧公式推求尾水水位流量關(guān)系得堰前水位為972.4m，考慮超高后堰頂高程定為973.0m，最大堰高4m。坡積土心墻作為堰體防滲體，基礎(chǔ)采用帷幕防滲。

4.3壩體臨時(shí)度汛

在汛期來臨前，壩體澆筑高程需考慮施工臨時(shí)度汛。據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017），攔洪庫容<1000萬m3時(shí)，臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為20～10年一遇，本工程采用10年一遇洪水，相應(yīng)洪峰流量為129.0m3/s。

經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，水庫10年一遇洪水最高水位為983.23m，考慮超高，壩體臨時(shí)度汛高程不應(yīng)低于984.53m。大壩砼總澆筑方量不大，通過施工進(jìn)度安排，汛期來臨前，壩體能澆筑到度汛高程。壩體度汛高程為984.53m，梯形斷面，最大高度24.53m，頂寬7.98m，上游壩直立，下游壩壩坡1∶0.8。

5.結(jié)語

施工導(dǎo)流貫穿于水利工程建設(shè)全過程，是水利工程設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工導(dǎo)流對(duì)水利工程施工的成敗至關(guān)重要，選擇合理的施工導(dǎo)流方案不僅能保障施工作業(yè)安全，提高施工進(jìn)度，還有利于降低工程投資。在貴州某中型水庫初步設(shè)計(jì)階段，結(jié)合水庫流域的水文氣象、壩址地形地貌及庫區(qū)地質(zhì)情況，對(duì)該水庫工程的施工導(dǎo)流方式、導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流程序及導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)等進(jìn)行了充分論證，得出的主要結(jié)果如下：

（1）鑒于本工程壩址河床寬度窄，河流洪枯差異大，本次采用圍堰一次性攔斷河床，左岸隧洞導(dǎo)流的施工導(dǎo)流方案，該方案較好的解決了壩基開挖施工難的問題，有利于保障施工安全、節(jié)約工程投資。

（2）導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流完畢后改造為引水兼放空隧洞，綜合比較隧洞加圍堰造價(jià)、管道施工難易及檢修空間等因素后，認(rèn)為洞徑3m×3m隧洞符合要求。

參考文獻(xiàn)

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[3]王璟玉，蒲寧.某抽水蓄能電站下水庫施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J].大壩與安全，2018，000（001）：49-51.

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