引江濟(jì)淮江淮溝通段河渠工程（分水嶺至瓦埠湖）施工導(dǎo)流方案研究

周 琳 胡義文

一、工程概述

引江濟(jì)淮工程江淮溝通段自巢湖西北部派河口起，沿派河經(jīng)肥西縣城關(guān)上派鎮(zhèn)，在肥西縣大柏店附近穿越江淮分水嶺，沿天河、東淝河上游河道入瓦埠湖，由東淝河下游河道經(jīng)東淝閘后入淮河，江淮溝通段河道輸水流量：派河口295m3/s，蜀山泵站提水流量290m3/s，入瓦埠湖280m3/s。全線按照限制性Ⅱ級航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，底寬60m，最小彎曲半徑取540m。其中，江淮分水嶺至瓦埠湖段工程河道樁號為K48+000～K97+505，河道總長49.51km，該段輸水線路利用現(xiàn)有天河、東淝河河道擴(kuò)挖疏浚形成，工程沿線水系復(fù)雜，支流眾多，部分河段開挖深度大，膨脹土處理及邊坡防護(hù)措施復(fù)雜，施工導(dǎo)流方案的選定將直接影響工程投資、施工質(zhì)量及施工進(jìn)度。

二、導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)流時段

引江濟(jì)淮工程江淮溝通段工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級別為1 級，次要建筑物為3 級。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2017）規(guī)定，其導(dǎo)流建筑物級別為4 級，導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～20年一遇?？紤]到圍堰失事后果較小，導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)取規(guī)范允許下限，即10年一遇。

天河、東淝河是區(qū)域內(nèi)江淮分水嶺以北的主要行洪河道，流域內(nèi)地形多為丘陵，汛期行洪流量大，下游易受瓦埠湖水位頂托，形成高水位。為減少導(dǎo)流工程投資，確保河道行洪安全，本工程選擇在非汛期施工。

天河、東淝河流域無實(shí)測流量資料，施工期設(shè)計流量均根據(jù)雨量資料進(jìn)行計算。東淝河5年一遇非汛期流量總體較大，特別是南小河口（樁號66+500）下游，各導(dǎo)流時段流量均超過100m3/s，且導(dǎo)流時段越長，導(dǎo)流流量成比例增加，10月—次年5月的流量分別是11月—次年4月、12月—次年3月的1.35 倍和1.86 倍。選擇的導(dǎo)流時段越長，越有利于縮短工程總體進(jìn)度，確保施工連續(xù)性和施工質(zhì)量；選擇的導(dǎo)流時段越短，導(dǎo)流工程投資越少。本工程以土方工程和邊坡防護(hù)為主，且線路較長，綜合考慮總體施工進(jìn)度、導(dǎo)流工程投資等因素，選用的導(dǎo)流時段為11月—次年4月。

三、導(dǎo)流方案

根據(jù)工程地質(zhì)和設(shè)計資料，本工程河道樁號48+000～77+070 之間開挖范圍內(nèi)普遍分布第⑤層重粉質(zhì)壤土，具有弱膨脹性，局部渠段邊坡、渠底出露全～強(qiáng)、中等風(fēng)化～新鮮粉、細(xì)砂巖，具有不同程度的遇水軟化崩解和膨脹特性。針對膨脹土、崩解巖特性，為確保河渠邊坡穩(wěn)定，設(shè)計對膨脹土渠坡采取的措施包括換填1.0～1.5m 厚4%水泥改性土，埋設(shè)排水系統(tǒng)，澆筑混凝土護(hù)坡等；對崩解巖渠坡采取的措施包括噴細(xì)石混凝土，設(shè)錨桿、鋼筋網(wǎng)片及格構(gòu)梁等。考慮到主體工程防護(hù)措施復(fù)雜，為確保施工質(zhì)量，該段河道需干地施工，存在施工導(dǎo)流問題。樁號77+070～97+505 段河道開挖范圍內(nèi)土層以一般粘性土和輕粉質(zhì)壤土為主，設(shè)計采用水下鉸鏈排對邊坡進(jìn)行防護(hù)，受瓦埠湖水位影響，河道內(nèi)水深較大，河道疏浚主要采用絞吸式挖泥船施工，該段河道工程施工基本不存在導(dǎo)流問題。因此，本工程的導(dǎo)流問題主要集中在樁號48+000～77+070 段河渠工程。

（一）分期導(dǎo)流的可行性分析

本段輸水渠道按照限制性Ⅱ級航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，底寬60m，底高程為13.40m，渠道兩側(cè)開挖邊坡為1∶3。本工程以土方工程及渠道邊坡襯砌工程為主，若具備預(yù)留土埂擋水，半幅導(dǎo)流半幅施工的條件，能減少大量導(dǎo)流工程量及臨時占地，前期設(shè)計階段，對該方案進(jìn)行了全面分析。經(jīng)綜合分析，該方案存在以下四方面的制約。

1.隔埂占壓范圍大，主體工程施工作業(yè)面不足

根據(jù)河渠地質(zhì)參數(shù)分析，樁號48+000～75+000段的渠道開挖范圍內(nèi)均分布崩解巖和膨脹土，開挖遇水易崩解、膨脹，發(fā)生邊坡失穩(wěn)，因此，預(yù)留隔埂邊坡破壁宜不陡于1∶3，隔埂頂高程受瓦埠湖正常蓄水位的控制，常年蓄水位18.50m，隔埂的頂高程為19.50m，隔埂頂寬6.0m，渠道底高程13.40m，隔埂斷面底寬為42.60m，當(dāng)?shù)谝粋€半幅挖至底部時，預(yù)留12m 寬的范圍，旱地施工隔埂一側(cè)的底部護(hù)底，隔埂的另一邊導(dǎo)流，當(dāng)施工另一側(cè)護(hù)底時，基坑底部寬度只剩5.40m，不夠護(hù)底10m 的范圍。

2.下段導(dǎo)流流量大，預(yù)留過水?dāng)嗝娌蛔?/p>

假定采用半幅施工半幅導(dǎo)流的方式，隔埂一側(cè)的導(dǎo)流斷面約為132m2，假設(shè)坡降為0.00015，糙率0.0225，不沖流速為0.90，過流流量約為120m3/s，樁號62+700 處10年一遇，11月—4月的導(dǎo)流流量為122m3/s，因此到62+700 處預(yù)留隔埂的導(dǎo)流斷面不足。

3.預(yù)留隔埂拆除難度大

本工程沿線地面高程由南向北逐漸降低，樁號48+000 處地面高程約40.0m，開挖深度約27m，樁號77+070 處地面高程約22.5m，開挖深度約9m，拆除底部隔埂時自卸汽車上下基坑困難；且拆除時隔埂兩側(cè)均有水，挖掘機(jī)只能在隔埂頂部倒退作業(yè)，隔埂容易坍塌，因此，隔埂拆除施工難度大。

4.施工工序受限，施工總工期延長

采用預(yù)留隔埂導(dǎo)流的方式時，若采用從上游往下游施工或分段穿插施工，基坑挖至底部時，受到下游未挖河段的影響，上游洪水無法下泄，上游水位壅高，不能做到旱地施工。因此，整段河道必須由下游往上游依次施工，施工進(jìn)度安排受到嚴(yán)重影響，施工總工期勢必延長。

綜上所述，采用本工程施工不具備預(yù)留土埂擋水，半幅導(dǎo)流，半幅施工的條件，需在新挖河渠開口線外開挖導(dǎo)流明渠導(dǎo)流。

（二）施工導(dǎo)流方案選定

江淮溝通段渠道工程（48+000～77+070）施工時，東淝河來水在渠道開挖范圍外開挖明渠導(dǎo)流，局部裁彎取值段利用老河道導(dǎo)流，確?；痈傻兀M(jìn)行基坑開挖、灌注樁施工、渠道混凝土護(hù)坡和護(hù)底施工。經(jīng)過計算后，本段導(dǎo)流明渠開挖長23.11km，利用老河道長3.10km，明渠開挖量303 萬m3，明渠占地和明渠開挖土料暫存占地216 萬m2。

江淮溝通段渠道工程（77+070～97+505）開挖主要為①層中、重粉質(zhì)壤土（）和②層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土（），土質(zhì)為非膨脹土。（1）此段不需護(hù)坡護(hù)底換填，可以采用鉸鏈?zhǔn)交炷令A(yù)制塊，采用駁船吊裝；（2）渠道基坑開挖深度為4～9m，瓦埠湖常年蓄水位18.50m，渠底高程13.40m，開挖范圍內(nèi)有5.10m 在水下；（3）下游導(dǎo)流流量大，在77+070樁號處，11月—4月的流量258m3/s，需要開挖的導(dǎo)流明渠斷面很大，明渠開挖量和占地都大。

綜上，江淮溝通段渠道工程（77+070～97+505）施工時，考慮采用挖泥船水下施工，但同時考慮到下游段渠道堤防填筑量大，渠道開挖的①層中、重粉質(zhì)壤土（）可用于筑堤，所以19.0m 高程以上部分采用旱挖，用于堤防填筑，還有裁彎取直段兩頭預(yù)留隔埂采用水上開挖形式施工。

四、結(jié)語

目前，引江濟(jì)淮工程江淮溝通段（48+000～97+505）工程已經(jīng)基本完工，施工時采用明渠導(dǎo)流方案，施工期間未發(fā)生因施工導(dǎo)流引起的施工質(zhì)量問題或?qū)е鹿て谘诱`，實(shí)踐驗(yàn)證，本工程采用明渠導(dǎo)流方案是可行的。明渠導(dǎo)流方案雖然開挖工程量大，臨時占地多，但施工干擾小，進(jìn)度快，同時解決兩岸水系來水直接進(jìn)入明渠，確保河渠開挖質(zhì)量，尤其是高邊坡河道開挖后需要完成大量的邊坡處理措施，導(dǎo)流明渠方案更能確保工程安全、質(zhì)量和進(jìn)度。長距離河道擴(kuò)挖的導(dǎo)流方案應(yīng)考慮主體工程設(shè)計方案、水文地質(zhì)條件等因素，經(jīng)綜合分析計算后選定確實(shí)可行、利于工程質(zhì)量和工程進(jìn)度的方案。本工程的順利實(shí)施可為類似工程施工導(dǎo)流提供參考■