導(dǎo)流施工在湖北某水利工程中的應(yīng)用研究

王宗力

摘? 要：施工導(dǎo)流是水利工程施工特別是修建閘壩工程所特有的一項(xiàng)十分重要的工程措施。導(dǎo)流方案的選定，關(guān)系到整個(gè)工程施工的工期、質(zhì)量、造價(jià)和安全渡汛，事先要做出周密的設(shè)計(jì)。該文以湖北某水電站攔河壩大壩導(dǎo)截流施工為研究對(duì)象，探討了施工導(dǎo)流執(zhí)行過(guò)程中具體截流施工的實(shí)現(xiàn)法方法，全文是筆者長(zhǎng)期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價(jià)值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流? 圍堰? 截留? 施工

中圖分類號(hào)：TV551.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）05（c）-0063-03

Application of Diversion Construction in a Water Conservancy Project in Hubei Province

WANG Zongli

（Honghu municipal Water Conservancy and Hydropower Construction and Installation Engineering Co.， Ltd.， Honghu， Hubei Proince， 433299? China）

Abstract： Construction diversion is a very important engineering measure in the construction of water conservancy projects， especially in the construction of gates and dams. The selection of diversion scheme is related to the construction period， quality， cost and safety of the whole project. Taking the diversion and closure construction of a hydropower dam in Hubei Province as the research object， this paper discusses the implementation method of the specific closure construction in the process of construction diversion. The full text is the theoretical sublimation based on the author's long-term work practice， which is believed to have important reference value and significance for the colleagues engaged in related work.

Key Words： Diversion; Cofferdam; Interception; Constructio

施工導(dǎo)流是水利水電工程中必不可少的組成部分，施工導(dǎo)流方案的優(yōu)劣度對(duì)考量水利水電工程的進(jìn)度具有重要意義，提出水利水電工程導(dǎo)流方案[1]。

施工導(dǎo)流是用圍堰保護(hù)基坑，將水流引向預(yù)定的泄水建筑物泄向下游的工程措施，而施工導(dǎo)流主要也是為了讓水工建筑物能在陸地上施工，以縮短水利水電工程的施工時(shí)間。

該工程采用隧道導(dǎo)流施工方案，隧洞導(dǎo)流技術(shù)一般應(yīng)用于地形陡峭的狹窄山谷，同時(shí)水利工程的流量較小。隧洞導(dǎo)流技術(shù)的費(fèi)用高，如果處于汛期施工，則需要基坑方法來(lái)輔助其泄洪。在實(shí)施隧洞導(dǎo)流技術(shù)時(shí)，要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，緊密結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)隧洞施工方案。施工進(jìn)行后，要對(duì)軸線進(jìn)行合理布置，并隨時(shí)觀察，一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，則要依據(jù)水流的方向?qū)D(zhuǎn)折的長(zhǎng)度和角度進(jìn)行調(diào)整，從而借助隧洞改變水流的方向[2]。

1? 項(xiàng)目背景

A電站位于湖北省B河上，距市區(qū)約58 km。電站主要建筑物由攔河壩、導(dǎo)流兼泄洪洞、發(fā)電引水洞、調(diào)壓井、壓力鋼管及發(fā)電廠房6個(gè)部分組成，總裝機(jī)100 MW，裝機(jī)臺(tái)數(shù)2臺(tái)，單機(jī)容量50 MW。其中攔河壩為常態(tài)混凝土拱壩，壩軸線長(zhǎng)157.713 m，最大壩高67.0 m。

2? 項(xiàng)目施工水文條件

B流域控制集水面積8270 km2，A電站壩址以上控制集水面積7090 km2，占全流域的85.7%。該工程施工水文資料分別見(jiàn)表1、表2、表3。

3? 方案比選程序研究

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流時(shí)段選擇

該電站為三級(jí)工程，主廠房攔河壩為三級(jí)建筑物。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ 338-89），相應(yīng)的臨時(shí)建筑物為5類，相應(yīng)的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為P=20%。

根據(jù)壩址不同頻率階段洪水成果對(duì)比分析可知，11月至次年4月的導(dǎo)流期較為合理，P=20%導(dǎo)流流量為299 m3/s。

3.2 度汛標(biāo)準(zhǔn)及壩體臨時(shí)度汛

該工程度汛標(biāo)準(zhǔn)采用P=10%的全年洪水，相應(yīng)流量為2 800 m3/s。考慮到常態(tài)混凝土重力拱壩的施工特點(diǎn)，為了能夠連續(xù)施工，該工程大壩施工度汛采用預(yù)留缺口聯(lián)合導(dǎo)流洞泄洪度汛[3]。

4? 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

壩址處河道狹窄，河道寬度在20～30 m之間，呈“Ω”形，采用隧洞導(dǎo)流條件較為優(yōu)越。所以，該工程采用隧洞導(dǎo)流方式。

4.1 導(dǎo)流方案的比選

根據(jù)樞紐布置形式，結(jié)合水文、地形、地質(zhì)條件等因素，提出如下方案進(jìn)行比較，具體見(jiàn)圖1[4]。

方案一：在距大壩250 m處峽谷右岸開(kāi)挖一條6.5 m×8.0 m城門洞型隧洞，導(dǎo)流洞長(zhǎng)度為470 m，隧洞進(jìn)出口落差達(dá)到19 m，水流條件好。隧洞進(jìn)口高程為1159.00 m，出口高程為1140.00 m，底坡為4.04%。

方案二（與泄洪洞結(jié)合方案）：在距大壩110 m處峽谷右岸開(kāi)挖一條內(nèi) 徑8.0 m圓洞型隧洞，導(dǎo)流洞長(zhǎng)度為252.56 m，隧洞進(jìn)出口落差達(dá)到8 m，水流條件好。隧洞進(jìn)口高程為1 153.00 m，出口高程為1 145.00 m，底坡為3%。上述兩個(gè)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如下。

（1）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。方案一造價(jià)約為884萬(wàn)元，方案二造價(jià)約為869萬(wàn)元，從單一的導(dǎo)流工程來(lái)看兩個(gè)方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上兩個(gè)方案差不多，但是方案二是結(jié)合永久泄洪洞來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)工程來(lái)說(shuō)方案二在導(dǎo)流工程方面幾乎是零投資（投資計(jì)入永久泄洪洞）。因此，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上方案二優(yōu)于方案一。

（2）技術(shù)可行性。該工程上游河床寬度較狹窄，覆蓋層較厚，主要為大塊石崩踏堆積體。其中，左岸有不穩(wěn)定崩踏堆積體，堆積體順河向長(zhǎng)約100 m，距壩址約80 m，垂直河向長(zhǎng)50 m，體積約8萬(wàn)m3。經(jīng)過(guò)與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)進(jìn)行的專題分析，專題設(shè)計(jì)提出將該部分需進(jìn)行清除處理。

采用方案一，圍堰布置在峽谷中上部，施工技術(shù)上難度不大，可行性強(qiáng)。導(dǎo)流洞施工受到崩踏堆積體處理的施工干擾小，可獨(dú)立施工，而且導(dǎo)流洞的封堵簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是隧洞較長(zhǎng)，施工時(shí)間長(zhǎng)。

采用方案二，圍堰布置在峽谷中部，施工技術(shù)上難度不大，可行性強(qiáng)。缺點(diǎn)是導(dǎo)流洞施工受到崩踏堆積體處理的施工干擾;優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)流洞可與泄洪洞結(jié)合，減少工程投資，同時(shí)有利于大壩的安全運(yùn)行。

因此，選擇方案二為該工程的推薦方案。

4.2 導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)

4.2.1 洞線布置

由于導(dǎo)流洞和永久泄洪洞結(jié)合，導(dǎo)流洞布置在滿足導(dǎo)流要求的前提下還應(yīng)盡可能滿足泄洪洞要求[5]。所以，導(dǎo)流隧洞布置于大壩右岸，全長(zhǎng)252.56 m，隧洞進(jìn)口直線段長(zhǎng)42.90 m，洞線方向?yàn)镹2.59°E，轉(zhuǎn)彎段長(zhǎng)78.39 m，轉(zhuǎn)彎半徑為100 m，轉(zhuǎn)角44.92°，出口直線段長(zhǎng)131.27 m，洞線方向?yàn)镹47.68°E。隧洞進(jìn)口底板高程為1 153.00 m，出口底板高程為1 145.00 m，底坡為3.2%。

4.2.2 隧洞斷面型式選擇

考慮到導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)與泄洪洞相結(jié)合，導(dǎo)流洞斷面采用圓型斷面設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)水力計(jì)算，確定隧洞斷面尺寸襯砌后內(nèi)徑為8 m圓洞。

4.3 圍堰設(shè)計(jì)

該工程粘土料場(chǎng)儲(chǔ)量豐富，土石圍堰施工材料有保障，故該工程圍堰設(shè)計(jì)為土石圍堰。

4.3.1 上游圍堰設(shè)計(jì)

圍堰設(shè)計(jì)為土石混合圍堰，圍堰頂寬為6.5 m，軸線長(zhǎng)度為48 m，最大堰高為16.3 m，堰頂高程為1 160.30 m。上游側(cè)為堆石體截流戧堤，邊坡為1∶1.5，下游側(cè)堆石體邊坡為1∶2.0，采用防滲土工布結(jié)合控制水泥灌漿進(jìn)行防滲處理。

4.3.2 下游圍堰設(shè)計(jì)

根據(jù)導(dǎo)流洞出口水位～流量關(guān)系曲線[6]，選定導(dǎo)流流量對(duì)應(yīng)的水位為1 144.50 m，圍堰軸線處河底高程為1 137.9 m。堰型為土石圍堰，設(shè)計(jì)堰頂高程為1 145.0? m，堰頂寬為3m，背水面坡度為1∶1.5，迎水面坡度為1∶2。

4.4 導(dǎo)流程序

根據(jù)該工程的特點(diǎn)，攔河壩施工導(dǎo)流分為前期、中期和后期這3個(gè)階段。（1）前期導(dǎo)流：第一年2～10月，河道過(guò)流，進(jìn)行導(dǎo)流洞施工;第一年11月到第二年4月，河床截留，通過(guò)導(dǎo)流洞過(guò)流，攔河壩進(jìn)行河床基礎(chǔ)開(kāi)挖和壩基混凝土澆筑。（2）中期導(dǎo)流：第二年汛期（5～10月），根據(jù)施工總進(jìn)度安排，大壩澆筑到1 167.50 m高程，并在1 157.00 m高程大壩溢流堰右側(cè)預(yù)留寬50 m的缺口，導(dǎo)流洞、沖砂底孔和大壩缺口聯(lián)合泄流，攔河壩進(jìn)行預(yù)留缺口兩側(cè)的混凝土澆筑。（3）后期導(dǎo)流：第二年11月到第三年4月，通過(guò)導(dǎo)流洞過(guò)流，攔河壩進(jìn)行缺口部分混凝土澆筑、壩體灌漿和金屬結(jié)構(gòu)部分施工，直至攔河壩竣工。

5? 截流施工方法研究

5.1 截流時(shí)段選擇

導(dǎo)流時(shí)段為11月到次年4月，根據(jù)施工進(jìn)度安排，結(jié)合黃泥河水文條件，確定在10月截流。因?yàn)?1月份P=20%月平均流量為108 m3/s，截流難度不大。為能盡早進(jìn)行圍堰填筑，以便于為大壩基坑施工創(chuàng)造條件，因此截流安排工程開(kāi)工第一年11上旬進(jìn)行。

5.2 截流施工

截流方式采用單戧立堵截流，單向進(jìn)占。截流前先進(jìn)行備料，對(duì)壩前蹦踏堆積體處理和壩肩看挖碴料進(jìn)行篩選大粒徑料單獨(dú)儲(chǔ)備。截流時(shí)先采用大粒徑料進(jìn)行填筑，然后再用開(kāi)挖碴料進(jìn)行填筑。截流戧堤料采用1.5 m3挖掘機(jī)裝15 t自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)推平進(jìn)占。

6? 結(jié)語(yǔ)

對(duì)修建在高山峽谷地帶徑流量大的高水頭水電站，施工導(dǎo)流是工程能否實(shí)施的關(guān)鍵，同時(shí)也關(guān)系到項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在進(jìn)行施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)緊密結(jié)合工程的總體設(shè)計(jì)考慮，盡可能將? 臨時(shí)和永久工程結(jié)合，節(jié)約工程投資，從而使工程順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅海冰.躍進(jìn)水閘施工導(dǎo)流方案優(yōu)化決策研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2018.

[2] 洪兆遠(yuǎn).下穿導(dǎo)流洞爆破施工對(duì)既有公路隧道的動(dòng)力影響研究[D].重慶交通大學(xué)，2018.

[3] 呂航，張國(guó)良.丫多河水庫(kù)導(dǎo)流洞封堵段臨時(shí)導(dǎo)流施工技術(shù)[J].云南水力發(fā)電，2021，37（4）：81-83.

[4] 王海峰，梁松山.衛(wèi)河倒虹吸樞紐工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J].河南水利與南水北調(diào)，2021，50（3）：59-61.

[5] 董正宇.基于施工能力的過(guò)水圍堰—隧洞導(dǎo)流方案多目標(biāo)優(yōu)化[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2021，32（1）：151-157.

[6] 黃曉俊，覃世果.馱英水庫(kù)導(dǎo)流泄洪隧洞提前進(jìn)洞施工方法[J].廣西水利水電，2020（6）：53-55.n