東風渠牟珠堰水毀修復(fù)工程設(shè)計方案與施工措施研究

胡勇，胡均，曾鵬宇

(四川省都江堰水利發(fā)展中心東風渠管理處，成都，610081)

引言

溢流堰作為水利樞紐的重要組成部分，具有過流能力強、調(diào)蓄水位、便于施工、攔砂、景觀性強等優(yōu)點，受到了廣泛應(yīng)用[1-2]。社會發(fā)展需以完善的防洪排澇體系為保障，堰體水毀將影響堰體周圍農(nóng)業(yè)灌溉用水需要，甚至影響當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和周邊居民生命財產(chǎn)安全。因此，堰體修復(fù)工程尤為重要。實踐也表明，溢流堰的布置能有效提升轄區(qū)防洪排澇能力，進一步凈化水體，改善生態(tài)環(huán)境[2-4]。

本文以東風渠灌區(qū)牟珠堰水毀修復(fù)工程為研究對象，對該項目中的工程設(shè)計、部分施工方案制定及施工措施等進行了研究和分析，便于為后期開展相關(guān)工作提供參考。

1 項目概況

2020年8月，四川省都江堰東風渠灌區(qū)連續(xù)出現(xiàn)極端暴雨天氣，形成了嚴重的洪澇災(zāi)害，灌區(qū)內(nèi)部分水利工程設(shè)施損毀嚴重。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，牟珠堰因水沖刷，堰體嚴重毀壞，為保證農(nóng)業(yè)灌溉用水需求，擬對牟珠堰進行拆除重建。

牟珠堰位于成都市郫都區(qū)毗河K3+735處。牟珠堰支渠渠道全長10km，設(shè)計灌溉面積0.102萬hm2。此次洪水導(dǎo)致其沖沙閘沖毀，下游護坡垮塌約35m，堰體沖毀。

2 勘察與設(shè)計

2.1 地質(zhì)條件

2.2 水文計算

牟珠堰位于毗河上，參考毗河類似工程經(jīng)驗，以徐堰河～柏條河～石堤堰區(qū)間洪水為參照，通過水文比擬法將該區(qū)設(shè)計洪水移植到工程位置處。經(jīng)計算，牟珠堰處各頻率下設(shè)計洪水流量如表1所示。

表1 牟珠堰各頻率設(shè)計洪水流量 單位：m3/s

2.3 泥沙量計算

該工程懸移質(zhì)泥沙量計算采用集水面積乘以多年平均懸移質(zhì)年輸沙模數(shù)，工程河段多年平均推移質(zhì)輸沙量采用懸移質(zhì)年輸沙量的10%進行估算，結(jié)果如表2所示。

表2 工程所在區(qū)域泥沙量計算

2.4 工程規(guī)模

牟珠堰支渠設(shè)計流量為4.0m3/s，引水樞紐工程設(shè)計流量大于2m3/s且小于10m3/s，屬于Ⅳ等工程，主要建筑物級別為4級，次要建筑物為5級，建筑物使用年限為30年。溢流堰修建使用C25混凝土，抗?jié)B防凍等級W6F100。

3 施工布置

3.1 壩型選擇

根據(jù)溢流堰所在河道水文及地形地質(zhì)情況，設(shè)計中選取液壓活動壩、混凝土壩進行比較。不同壩型方案對比如表3所示，兩種方案各比較項目結(jié)果相差不大。液壓升降壩體需定期維護，且在灌區(qū)范圍內(nèi)應(yīng)用較少，考慮后期管護方便，故采用混凝土壩進行施工。

表3 壩型選擇方案對比

壩型選用WES實用堰形式，最大壩寬7.25m，壩頂高程為486.60m，最大壩高5.95m，下游接坡比為1∶1的直線段，尾端則為R=2.0m的反弧線段。壩體前端齒墻深0.5m(底部高程為480.65m)，寬1.0m；尾端齒墻深設(shè)置同前端齒墻一致，寬2.0m。壩體采用C25混凝土現(xiàn)澆，表層設(shè)0.3m厚C40AF耐磨混凝土。溢流壩壩坡后接16.60m長的消力池，水平段長度15m，池深1.5m，底板厚1.0m，池后接10m長、0.5m厚C25混凝土海漫，末端為4.0m深、0.5m厚的C25混凝土防沖齒墻。

3.2 壩軸線選擇

牟珠堰溢流堰原為剪刀壩，新建施工方案綜合考慮地形條件、施工導(dǎo)流、工期、樞紐布置等因素，仍采取溢流壩斜交于河道的方式。即壩軸線沿原壩軸線方向布置，溢流壩軸線向上游方向傾斜38°，經(jīng)水面線回水計算，該方案不需加高堤防，僅需新建扭面與原堤防相接。方案采用閘壩結(jié)合，左岸布置溢流壩，右岸設(shè)1孔泄洪沖沙閘，泄洪沖沙閘垂直于河道。

4 施工方法與技術(shù)措施

4.1 圍堰施工

基于安全可靠、滿足穩(wěn)定、抗?jié)B及抗沖的布置要求，結(jié)合工程實際情況，導(dǎo)流采用分期導(dǎo)流的方式，圍堰采用梯形斷面的土石圍堰，如圖1所示。

圖1 牟珠堰修復(fù)工程圍堰施工

4.2 土石方工程施工

針對砂卵石開挖，施工方法有：(1)石方開挖達到設(shè)計的清基線，設(shè)置開挖線加密樁及高程控制系統(tǒng)，兩側(cè)每20m建一個臨時樁點；(2)圍堰截流后，選擇斗容量為1m3的液壓反鏟挖掘機開挖，施工中，注意裝載機和人工相互協(xié)調(diào)配合；(3)砂卵石開挖時注意控制好邊線，并采用自上而下分層挖掘的方式。

針對砂卵石回填，施工方法有：(1)回填從底部開始，根據(jù)水平分層逐步向上填筑；(2)盡可能減少施工接縫，并采用每條施工縫通過挖機挖深0.6m，挖寬1m，再回填石方的方式處理，回填厚度0.3m以內(nèi)，再用夯機夯實；(3)在夯實碾壓前進行級配砂石攤鋪，不定時灑水，確保砂石的最佳含水率在2.3%～5%之間。

4.3 關(guān)鍵部位質(zhì)量控制措施

土石方工程質(zhì)量控制措施：(1)施工前做好底部雜物清除工作，開挖時組織流水作業(yè)，做到分段突出；(2)選擇機械與人工共同挖掘的方式，并優(yōu)先選擇機械開挖，基槽開挖時注意避免超挖，防止擾動基底；(3)對回填土進行分層壓實，并對各層壓實度進行檢測，控制邊坡周圍回填土的密實度，在四周寬0.3m、深0.5m范圍內(nèi)用素混凝土回填。

模板施工質(zhì)量控制措施：(1)支架布置在堅實的地基上，在地基土上安裝時加設(shè)墊板，同時確保基土堅實，并注意做好排水工作；(2)模板鋼拉桿保持相對筆直，混凝土外露出的拉桿端部需為可拆卸式；(3)施工過程中，為保證混凝土表面的平整和整體的密實，需確保模板同混凝土接觸處、模板接縫處的良好銜接。

主體混凝土工程為本項目實施重難點部分，主要措施有：(1)填筑施工嚴格控制含水量、鋪填厚度、控制碾壓遍數(shù)及碾壓方向等，填筑采用分層鋪筑、避免出現(xiàn)碾壓界溝；(2)落實澆筑監(jiān)倉制度，確保所有澆筑倉從開倉至澆筑結(jié)束，均有專門人員監(jiān)倉，整個過程受到實時監(jiān)管；(3)混凝土澆筑時做到充分振搗，模板接合緊密，防止漏漿。

4.4 雨季施工措施

考慮地區(qū)氣候和部分工期處于汛期的實際情況，針對雨季施工制定了相應(yīng)措施，主要有：(1)做好橫向排水，橫坡度設(shè)為3%，做到隨填隨壓，避免積水造成所用土含水量過大，影響填筑質(zhì)量和施工進度；(2)雨季到來前，即將排水溝和水網(wǎng)疏通，確保水流通暢；(3)制定專項施工方案，成立雨季施工組織管理機構(gòu)，強化責任意識，落實職工雨季施工的安全保障措施，確保施工安全，保證工程進度；(4)做好防汛教育培訓(xùn)工作，宣傳避險路線和避險知識，提升防護意識，增強職工抗災(zāi)自救能力；(5)做好設(shè)備維護工作，精密設(shè)備入庫保存，露天設(shè)備及時覆蓋，做好防雨措施。

5 結(jié)論

本文以實際工程為例，對溢流堰設(shè)計、施工布置和施工措施等進行了研究和分析，對更加全面地理解和把握工程問題、保證工程順利施工有重要意義，同時為后期類似工程的開展積累了實踐經(jīng)驗。

牟珠堰是東風渠渠系配套建筑物的重要組成部分，該工程的實施將有效保障灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水需要，為實現(xiàn)地方農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興奠定了基礎(chǔ)。