施工導流方案及防洪度汛技術措施

李棲鵬

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州 730046）

1 概述

作為修建在河流河道上的大型永久建筑物，水利樞紐的建設施工工程量大、時間長，為了工程的順利進行，常使用“施工導流”技術，一般先在河床中預定位置修建圍堰，維護基坑，方便筑基工作的開展，然后根據(jù)河道的實際情況選擇河床外導流或河床內(nèi)導流的導流方式，利用圍堰和泄水建筑物將上游來水按預定方式導向下游，從而為水利樞紐的施工創(chuàng)造出穩(wěn)定、干燥的建筑環(huán)境。施工導流按河床的位置可分為河床外導流和河床內(nèi)導流，按泄水建筑物類型可分為明渠導流、隧洞導流、涵洞導流和梳齒導流等，在對施工導流方案進行選擇的時候，需要綜合考慮當?shù)睾恿鞯乃臈l件、地形條件、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及施工進度、施工方法及場地布置等因素，從而保證工程的順利進行。

施工度汛是指在水利樞紐工程的整個建設過程中，不受汛期影響，保證工程進度有序推進。其包括筑基時期的圍堰及未完建的壩體攔水、導流洞泄水，到后期的大壩攔水，底孔、表孔溢洪洞泄洪過程，使永久建筑物不受洪水威脅，控制工程進度的同時保障施工安全。

2 導流標準及導流方法

2.1 導流及度汛標準

導流標準主要包括導流建筑物級別、導流建筑物設計洪水標準、施工期臨時度汛洪水標準和導流泄水建筑物封堵后壩體度汛洪水標準等[1]。

吉音水利樞紐工程為Ⅱ等工程，主要建筑物有面板堆石壩、底孔泄洪洞、表孔溢洪洞、發(fā)電引水洞和電站廠房。攔河壩、表孔溢洪洞、底孔泄洪洞、發(fā)電引水洞進口為2級，發(fā)電引水洞、發(fā)電廠房、尾水洞為3級，導流建筑物級別為4級。

2.2 導流方式

吉音水利樞紐工程由于壩址處的河谷狹窄，河床寬20～40 m，因此采用河床一次斷流，上下游圍堰擋水，右岸隧洞導流的方式[2]。

2.3 導流時段

根據(jù)工程施工進度，本工程2014年9月截流，2016年9月下閘蓄水。在整個施工期內(nèi)，壩體共經(jīng)歷3個汛期。綜合考慮樞紐處水文條件、填筑規(guī)模、混凝土面板澆筑等因素，大壩施工導流時段劃分為4個階段。

初期導流階段：2014年9月中旬至2015年6月河道截流，全年圍堰擋水，導流洞泄流。

中期導流階段：2015年7月至2016年5月，壩體臨時斷面擋水（以高趾墻為心墻），導流洞泄流。

中后期導流階段：2016年6—9月，壩體臨時斷面擋水（擠壓邊墻），導流洞泄洪。

后期導流階段：2016年10月，導流洞下閘，由壩體擋水，底孔泄洪洞控制泄流，水庫蓄水。

2.4 導流建筑物設計及施工

2.4.1 導流建筑物設計

導流建筑物包括導流洞及上、下游圍堰。

（1）導流洞布置在右岸，由進口引渠段、閘井段、洞身段組成。進口引渠的斷面呈梯形，底寬為9.0 m。進口閘井采用岸塔式，進水口頂部為橢圓形，設封堵鋼閘門一道，孔口尺寸為6.0 m×5.5 m，閘井底板高程為2402 m，閘井平臺高程為2419.5 m，閘井段長10.55 m。導流洞洞身長496.330 m，城門呈洞形，斷面尺寸為6.0 m×7.5 m，中心角為120°，縱坡3.45%。

（2）上游圍堰設計。上游圍堰軸線與大壩軸線成46.12°夾角，位于大壩上游與支溝之間。圍堰堰頂高程為2426.5 m，圍堰堰頂軸線長130 m，堰址處河床高程為2396.66 m。圍堰結構及填筑料采用土工膜斜墻防滲型式土石，堰頂寬15 m。上游邊坡坡比為1:2.25，下游側坡坡比為1:1.5。

防滲型式：圍堰2385 m高程以下的部分采用沿軸線控制性黏土防滲，圍堰2396.66 m高程以上的部分采用土工膜防滲，土工膜埋入黏土下50 cm，坡度比為1:1，設伸縮節(jié)。

（3）下游圍堰設計。下游圍堰軸線與大壩軸線成30°夾角，位于大壩下游導流洞出口。圍堰堰頂高程為2386.0 m，圍堰堰頂軸線長度為40 m，堰址處河床高程為2379.7 m。

防滲型式：圍堰采用沿軸線設土工膜防滲及黏土防滲。

2.4.2 導流建筑物施工

（1）導流洞施工。導流洞由葛洲壩新疆工程局有限責任公司施工，截流前混凝土襯砌及安裝已完成，具備過水條件。

（2）上、下游圍堰施工。圍堰施工工作的內(nèi)容主要為截流后對上、下游圍堰進行填筑、防滲閉氣、堰體護坡護腳、圍堰土石方拆除等，在2014年9月18日截流完成后開始施工，于2014年10月31日完成。圍堰拆除在2015年6月1日開始，在初期導流完成后拆除。

（3）圍堰高于設計水位的保障措施。根據(jù)圍堰設計洪水為10年一遇，考慮到特大洪水的發(fā)生將圍堰提升一級，具體措施如下：①在2015年5月中旬開始對上游圍堰加高2.5 m，施工方法同圍堰填筑施工的方法，把圍堰高程加高至2429 m。②在2429 m高程處沿圍堰軸線，緊貼堰邊布設1m高的鋼筋籠作為防浪墻，在鋼筋籠外側加設土工布，確保圍堰安全度汛。

2.4.3 汛期施工險情判斷與搶護方案

施工期間，尤其是汛期來臨時，圍堰以及基坑在高水頭的作用下有可能發(fā)生漏洞、管涌和漫溢等險情，為此要加強汛期險情檢測和巡查，并完善汛期險情搶護措施[3]。

（1）漏洞搶護的原則是“前堵后排，臨背并舉”。

（2）管涌。管涌主要是因為土壤黏性不夠，導致反滲透允許值較低，較細土粒易被滲流推走，或基礎土層中含有強透水層，上面覆蓋的土層壓重不夠，其搶護的原則是“臨截背導，導壓兼施，降低滲壓，防止?jié)B流帶出泥沙”。管涌搶護方法主要有反濾圍井、養(yǎng)水盆和濾水壓浸臺等3種方式。反濾圍井指在冒水孔周圍先用土袋修筑一個圍井，然后根據(jù)水情在井內(nèi)填筑濾料，將滲水口堵住的方法。養(yǎng)水盆是指只在冒水孔周圍修筑圍井和蓄水池，使上、下游臨背水位差減小，從而阻止管涌的方法。濾水壓浸臺是指在大片管涌面先鋪設土工織物，再鋪填粗砂、石屑、碎石等，以阻止管涌。

（3）漫溢。洪水位超過現(xiàn)有堰頂高程，或風浪翻過堰頂，洪水漫進基坑內(nèi)即為漫溢。

3 施工截流

3.1 截流時間及截流方式

本工程綜合考慮了當?shù)氐乃臍庀筚Y料以及合同要求，并結合工程的實際完成情況，在2014年9月18日進行截流。采用河床一次斷流，左岸進占、平拋護底、單戧立堵的方法進行截流。

3.2 截流施工

①非龍口段進占的施工方法。在導流洞圍堰拆除時一并施工，拆除導流洞圍堰的同時修一條臨時道路，使圍堰部分渣料可以填筑到導流洞下游的滑塌體護腳處，對右岸滑塌體進行護腳。②龍口段施工。龍口段采用單向投擲塊石合龍，在左岸堤頭處配備1臺推土機，爆破位置作為一個卸料點進行集中堆料，堤頭拋投采用全斷面推進的方法，石渣以汽車拉運，推土機全段推投為主，部分塊石在堤頭集料，用挖掘機拋投。③截流堤閉氣。截流堤合龍后，用土料在上游部位閉氣，選用自卸汽車將土料拉運至左岸爆破處，再用挖掘機將土料推入上游面，截流閉氣主要選用黏土閉氣，先進行合龍，待合龍完成后集中在左岸進行閉氣。④基坑經(jīng)常性排水。經(jīng)常性排水量包括基礎滲水量、巖縫間地下滲水量、堰體滲水量、堰坡角滲水量、降雨量、施工廢水及不能從施工場地地表排水系統(tǒng)排出而進入基坑的地表匯流水等。

4 防洪度汛技術措施

4.1 防洪度汛標準

新疆吉音水利樞紐工程混凝土面板堆石壩設計洪水標準為100年一遇，洪峰流量為927 m3/s，校核洪水標準為2000年一遇，洪峰流量為1497 m3/s。

4.2 防洪度汛方案

本工程在河道內(nèi)施工，因河床較窄，受洪水影響較大，初期導流采用圍堰擋水，導流洞泄洪。對超標準洪水的應對措施是對圍堰加高加寬，保證河床內(nèi)的正常施工[4]。

4.3 防洪防度組織機構

成立了以項目經(jīng)理為第一責任人的項目防洪度汛領導小組，下設應急響應組、搶險組、救援組、后勤保障組、安全撤離組、對外聯(lián)絡組為保障隊伍，負責組織領導本項目的防汛度汛工作。

4.4 防洪度汛措施

本工程施工期間經(jīng)歷了3個度汛期，根據(jù)不同時期工程度汛標準的要求，采取不同的防洪度汛措施。同時，對圍堰及度汛永久建筑物及時進行維護，確保施工、度汛的安全[5]。具體防洪度汛措施為：①汛前加大對道路、通信、供電設施的檢查和維修，保證汛期道路、通信及供電暢通；對防汛物資和設備進行清點，提前準備好足夠的塊石、鐵絲、鋼筋籠、編織袋、草袋、雨衣等防汛物資及設備，并安排好防汛人員。②加大檢查巡視的力度，定期開展防汛檢查工作，開展專項防汛應急演練，以熟悉防汛的重點部位和應急預案的運作，確保搶險期間所有工作做到及時、高效。③注重汛情預報，與水文氣象單位保持聯(lián)系，及時收集水文氣象信息，加強汛期巡視，若發(fā)現(xiàn)險情，及時采取應急措施。④汛期施工區(qū)內(nèi)所有防汛人員、機械、物資和設備實施統(tǒng)一調(diào)度管理，抗洪搶險突擊隊將全力以赴參與抗洪搶險工作，遇超標洪水、搶救無效時，按防汛指揮機構的命令及時撤離人員和設備，保證財產(chǎn)和人員的安全。

4.5 超標洪水應急措施

①為減少洪水超標對工程造成破壞，在汛前，應進一步加高加寬圍堰，擴大河床蓄水面積，并及時做好防汛物資的儲備工作。②成立防汛搶險突擊隊。突擊隊員在汛前應隨時做好突擊防汛的準備，一旦發(fā)現(xiàn)險情，啟動應急預案，并全力投入防汛搶險工作。③對有可能被洪水淹沒的物資和設備，做好隨時撤退的準備，搶險無效時，以最快的速度撤到地勢高的部位，盡量減少洪水帶來的損失。

4.6 預測、預警

4.6.1 施工期洪水預報

防汛辦公室應隨時關注當?shù)厮?、氣象部門的預報，并將每天的水情和天氣情況轉(zhuǎn)達到防汛領導小組，遇災害性氣候和重要水情信息時，應立即召開專題會議，部署防御工作。

4.6.2 預警

按洪澇災害的嚴重程度和波及范圍，將預警級別分為4級：Ⅳ級（一般）、Ⅲ級（較重）、Ⅱ級（嚴重）、Ⅰ級（特別嚴重），分別用藍色、黃色、橙色、紅色表示。相關負責人應隨時掌握并及時上報水情，根據(jù)預警級別做好防洪搶險工作。

4.7 應急搶險

4.7.1 險情劃分

險情一般分為3類：①險象尚不明顯的一般險情。②險情較重，且有繼續(xù)發(fā)展趨勢的較大險情。③險情十分嚴重，在很短時間內(nèi)，有可能造成嚴重后果的重大險情。

4.7.2 應急啟動與結束

（1）應急啟動。當河道來水超過30年一遇的洪水標準，洪峰流量大于708.1 m3/s，且壩前水位持續(xù)上漲，則由防汛領導小組啟動應急預案指令。

（2）應急終止。應急結束遵循“誰啟動，誰負責”的原則，由應急組織機構做出決定，并通知相關單位。特殊情況下，報應急委員會決定。

4.7.3 人員設備撤離

當發(fā)生重大險情時，應迅速撤離能撤出的所有物資。自卸車、裝載機、挖掘機、汽車等從5#鋼橋、7#道路撤離至拌和站處，施工現(xiàn)場的材料及發(fā)電機、電機、電焊機等從6#鋼橋、2#道路撤離至高處，必備的醫(yī)療用品、生活物資由后勤保障組撤離，避險撤離路線設置引導指示牌，特殊險段（5#鋼橋、6#鋼橋）設置警示標志。

4.8 后期處置

①毀壞的交通、電力、通信等設施，組織相關單位盡快修復。②整理和審查所有應急記錄和文件資料，總結在應急期間采取的主要行動。③總結經(jīng)驗和不足，在此基礎上進行方案修改和完善，并書面上報上級部門，盡快組織恢復生產(chǎn)和施工。

5 結語

通過對新疆吉音水利樞紐工程中的導截流、安全度汛施工經(jīng)驗的總結可知，導流、截流及施工度汛對水利樞紐工程的施工安全、工期、成本，以及汛期防洪工作都重要，因此，在水利樞紐的建設過程中，應重視導流工作和防洪度汛工作的準備和開展。截流是修建圍堰的先決條件，如果截流不能按期完成，將制約圍堰的施工，直接影響度汛期的安全，并將延誤永久建筑物的施工工期；如果截流失敗，錯失了枯水期的良好截流時機，將拖延整個工程的工期，并造成一定的損失。因此，截流在水利工程施工中也是重要的項目。為按要求完成安全度汛施工項目，切實保障洪水來臨時生命和財產(chǎn)的安全，應采取工程措施和非工程措施相結合，預防措施和緊急搶護措施相結合的方法組織應急搶險。