壬山水庫工程施工導(dǎo)流方案優(yōu)化設(shè)計變更

賴成聯(lián)

（廣西水利電力勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

壬山水庫工程壩址位于梧州市蒙山縣西河鎮(zhèn)壬山村那卜坪壬山河上，是蒙山縣城區(qū)第二供水水源和應(yīng)急供水水源。該工程的建設(shè)對完善當(dāng)?shù)厮こ袒A(chǔ)設(shè)施、提高當(dāng)?shù)貐^(qū)域水資源配置能力具有重要意義。

壬山水庫為?。?）型水庫，Ⅳ等工程，正常蓄水位為265 m，總庫容699 萬m3，引水流量0.43 m3/s。主要建筑物為按4級建筑物設(shè)計的擋水壩、溢流壩，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 a 一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 a一遇；其他臨時建筑物設(shè)計級別為5級，如導(dǎo)流建筑物等，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2017），其設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5 a一遇。

2 施工導(dǎo)流原初設(shè)方案

攔河壩導(dǎo)流時段選在枯水期12月至次年2月，該時段5 a一遇的洪峰流量為50 m3/s。壩址處河谷兩岸屬低山丘陵地貌，河谷呈“V”字型，且兩岸地形基本對稱，河床寬僅有8～10 m；根據(jù)地形地質(zhì)條件及樞紐布置方案，設(shè)計推薦采用隧洞導(dǎo)流、河床一次斷流的導(dǎo)流方式。根據(jù)施工進(jìn)度安排，大壩施工僅需度過1 個汛期。為滿足施工度汛要求，結(jié)合施工進(jìn)度安排，考慮在溢流壩段預(yù)留缺口，汛期由壩體缺口、導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄洪，結(jié)合上游單戧堤單向立堵方案和下閘蓄水方案進(jìn)行后續(xù)工程施工。

施工總工期定為19個月，其中導(dǎo)流工程施工進(jìn)度計劃為：第一年8月初進(jìn)行隧洞進(jìn)出口明挖，8月中旬開始從進(jìn)出口兩個工作面洞挖，臨時支護(hù)施工應(yīng)緊隨開挖進(jìn)行，至第一年11 月中旬隧洞貫通；第一年11月初進(jìn)行隧洞進(jìn)出口段的混凝土襯砌施工，中旬開始填筑上、下游圍堰，并在該月底完成導(dǎo)流工程施工。

3 設(shè)計變更的必要性

初設(shè)階段壬山水庫施工導(dǎo)流時段為12 月到次年2 月，導(dǎo)流方式采用隧洞導(dǎo)流與河床一次斷流的導(dǎo)流方式，汛期由壩體缺口、導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄洪。但因征地及施工用電等未能及時解決，實際開工時間比原批復(fù)推遲1個多月。實際隧洞開挖從第一年9月中旬開始，如無特殊地質(zhì)情況影響，正常隧洞施工完成時間已到第二年1月中旬。較初設(shè)階段的隧洞施工導(dǎo)流時段12月至次年2月少了一半時間，無法在汛期到來前形成度汛斷面，需要等下一個枯水期方能進(jìn)行大壩混凝土的澆筑，工期延誤至少10個月，已不能保證項目的順利推進(jìn)。為了盡量減少施工導(dǎo)流對項目工期的影響，需對壬山水庫施工導(dǎo)流初步方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計變更，以確保工程的整體施工安全及滿足進(jìn)度要求。

4 施工導(dǎo)流設(shè)計變更方案

為了確保攔河壩施工進(jìn)度在合同工期內(nèi)完成，需對施工導(dǎo)流方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計變更。主要變更內(nèi)容包括兩個方面：導(dǎo)流時段與導(dǎo)流方式的選擇、后續(xù)壩體度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)及度汛方式的選擇。

4.1 導(dǎo)流時段與導(dǎo)流方式

由于壬山河流域內(nèi)的洪水均由暴雨形成且以單峰型洪水為主，最大洪水主要出現(xiàn)在7月份，具有典型的山區(qū)性河流特性。因此本工程導(dǎo)流時段應(yīng)在保證工期的前提下盡可能選擇枯水期，以達(dá)到節(jié)約導(dǎo)流施工成本的目的。

大壩導(dǎo)流時段內(nèi)施工的主體工程為混凝土重力壩，結(jié)合目前項目的實際施工進(jìn)度安排，可采用的導(dǎo)流方案有枯水期分期導(dǎo)流和隧洞全年導(dǎo)流兩種。結(jié)合實際工程條件，對兩方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較分析（見表1）。由表1 可知：①枯水期導(dǎo)流方案較全年導(dǎo)流方案節(jié)約導(dǎo)流費用404.04萬元；②根據(jù)施工進(jìn)度安排，隧洞開挖由于占用工期較長導(dǎo)致施工時間成本更高，而分期導(dǎo)流工期安排相對靈活。綜合比較，本階段導(dǎo)流方式設(shè)計變更推薦采用枯水期分期導(dǎo)流方案。

表1 枯水期分期導(dǎo)流方案和隧洞全年導(dǎo)流方案比較

4.2 壩體度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)及度汛方式

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL 303-2017）及強制性條文（水利工程部分）規(guī)定，度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～20 a 一遇?？紤]本工程大壩為規(guī)模較小的混凝土重力壩，故可采用10 a一遇洪水作為壩體施工期臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)，則相應(yīng)洪峰流量為259 m3/s，由工程實際施工進(jìn)度安排，可知大壩施工需要度過第二年汛期。

為滿足施工度汛要求，結(jié)合施工進(jìn)度安排，在施工期第二年汛期度汛時，需在左側(cè)溢流壩段預(yù)留缺口18 m、右側(cè)溢流壩段預(yù)留缺口15 m，由溢流壩壩體缺口與導(dǎo)流底孔聯(lián)合泄洪。缺口底高程為216.00 m，寬33 m，經(jīng)調(diào)洪計算，在10 a 一遇的洪峰流量為259 m3/s時，壩前最高水位為218.81 m，因此在汛期來臨前左右岸重力壩段必須施工至219.31 m高程以上。同時在汛期小流量且導(dǎo)流鋼管滿足導(dǎo)流要求時，可對溢流壩段缺口216.00 m以上高程進(jìn)行混凝土澆筑。缺口斷面尺寸需滿足36 m×3.11 m（寬×高），且兩側(cè)壩塊澆筑高程不能較缺口高程大于12 m，以確保大壩施工的安全度汛。

5 設(shè)計變更的影響分析

施工導(dǎo)流方案的優(yōu)化設(shè)計變更對整體工程具有直接影響，其中主要體現(xiàn)在攔河壩結(jié)構(gòu)安全、項目施工組織設(shè)計、建設(shè)用地、環(huán)境和項目投資成本等4個方面。

（1）攔河壩結(jié)構(gòu)安全。原初設(shè)方案設(shè)計的導(dǎo)流隧洞從右壩肩下方穿過，距壩肩開挖面高差僅有15 m左右，空間相對狹窄；且導(dǎo)流隧洞與右壩肩邊坡同時開挖，需要進(jìn)行爆破施工，容易造成邊坡或隧洞塌方。初設(shè)方案施工過程存在較大的安全隱患，施工導(dǎo)流設(shè)計變更方案取消了右岸原初設(shè)方案設(shè)計的導(dǎo)流隧洞，有助于保證右壩肩邊坡開挖安全和攔河壩的結(jié)構(gòu)安全。壩體預(yù)埋導(dǎo)流鋼管及導(dǎo)流鋼管的封堵，對壩體的結(jié)構(gòu)安全均無影響。因此，變更方案對攔河壩的結(jié)構(gòu)安全是有利的。

（2）項目施工組織設(shè)計。施工初設(shè)階段采用隧洞導(dǎo)流、河床一次斷流的導(dǎo)流方式，隧洞導(dǎo)流流量50 m3/s，導(dǎo)流時段為12 月到次年2 月，在汛期由壩體缺口和導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄洪。但從項目實際進(jìn)度情況看，該導(dǎo)流方案可能導(dǎo)致項目工期延誤10個月以上，已不能保證項目的順利推進(jìn)。導(dǎo)流方案變更后，施工方案更靈活，也能確保合同工期順利完成項目施工。

（3）建設(shè)征地、水土保持和環(huán)境。施工導(dǎo)流設(shè)計方案變更后，施工導(dǎo)流上下游的土石圍堰占地區(qū)域設(shè)定在工程建設(shè)區(qū)征地范圍中，不需要增加征地面積。且變更后施工導(dǎo)流具有規(guī)模較小、工期短、施工工藝簡單、對周邊環(huán)境的影響預(yù)測結(jié)果與原設(shè)計變化不大等優(yōu)勢。工程采用的施工區(qū)、施工人數(shù)及污染防治措施均沒有發(fā)生變化，因此設(shè)計變更不涉及環(huán)境影響重大改變。

（4）項目投資成本。壬山水庫工程初步設(shè)計批復(fù)概算總投資為23 567.58萬元，其中導(dǎo)流部分投資479.78 萬元，施工導(dǎo)流方案設(shè)計變更后的總投資為287.60 萬元，導(dǎo)流部分的投資減少了192.18 萬元，降低了40%，相比工程初步設(shè)計批復(fù)概算總投資額減幅達(dá)到0.8%，減幅顯著。

6 結(jié)語

壬山水庫工程的順利建成對當(dāng)?shù)亟⒔∪珔^(qū)域供水安全保障體系、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和全面建設(shè)小康社會具有十分重要的意義，選取適合的導(dǎo)流施工方案是保證工程能夠如期完成的關(guān)鍵。本文結(jié)合壬山水庫工程施工導(dǎo)流方案優(yōu)化設(shè)計，從施工工期、施工環(huán)境條件和施工投資成本等方面，比選了枯水期分期導(dǎo)流和隧洞全年導(dǎo)流方案，結(jié)果表明：枯水期分期導(dǎo)流方案能保證工程進(jìn)度、壩體結(jié)構(gòu)安全和保護(hù)環(huán)境，能夠顯著節(jié)約成本。該方案優(yōu)化設(shè)計可為相似工程提供參考。