滿臺城水庫清淤疏浚工程設(shè)計(jì)

崔興宇，畢望舒

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 水庫概況

滿臺城水庫位于圖們江支流嘎呀河中下游，吉林省延邊朝鮮族自治州汪清縣境內(nèi)，是汪清縣實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水電初級電氣化縣的骨干電源工程，始建于1991年7月。滿臺城水庫總庫容為9 990萬m3，總裝機(jī)24 900 kW，為中型水電站，大壩按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。水庫原設(shè)計(jì)的工程任務(wù)是以發(fā)電為主，兼城市供水、防洪，改善河道環(huán)境用水條件，養(yǎng)殖及旅游的綜合性水利樞紐。

滿臺城水庫壩址以上流域面積為6 044 km2，多年平均凈流量為11.6億m3，多年平均流量為36.8 m3/s，大壩校核洪水位為166.82 m，設(shè)計(jì)洪水位為165.00 m，死水位為150.00 m，興利庫容為7 320萬m3，水庫調(diào)節(jié)特性為年調(diào)節(jié)。

大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程168.00 m，最大壩高37.00 m，壩頂長337.00 m，溢流壩段長136.00 m，高程155.00 m，設(shè)12.00 m×10.30 m閘門9孔，設(shè)計(jì)單寬流量45.2 m3/（s·m）。

2 工程現(xiàn)狀問題分析

庫區(qū)全長17.2 km。項(xiàng)目區(qū)在壩址上游，距離壩址直線距離3.8 km，沿河道走向距離約6.0 km。此處上游坡度小、流速緩，下游段河道窄，淤積最為嚴(yán)重，影響行洪。其中，富巖大橋上游2.0 km范圍內(nèi)河段河床寬度為80.0～100.0 m，比降0.065%，由于該河段流速較小，泥沙行速減緩造成堆積，致使河床抬高，危及兩岸農(nóng)田安全。富巖大橋下游2.0 km外河段河床寬度為20.0～50.0 m，此段為轉(zhuǎn)彎區(qū)，上游洪水行至此地，將泥沙淤積在凸岸，凹岸由于加固工事很少受到?jīng)_刷，致使河道越來越窄，洪水涌上岸，致使淤泥區(qū)域不斷擴(kuò)大，使可利用農(nóng)耕地減少，不利于可持續(xù)發(fā)展。

另外，滿臺城水庫自1997年開始蓄水，至今未進(jìn)行過水庫清理的相關(guān)工作，庫區(qū)淤積嚴(yán)重，大大降低了防洪能力，嚴(yán)重影響下游及周邊民生安全。

3 水庫清淤疏浚工程設(shè)計(jì)

3.1 工程布置原則

依據(jù)《吉林省河道管理?xiàng)l例》，以保證不擾動原有河床及現(xiàn)有護(hù)岸結(jié)構(gòu)為原則：不改變主河道走勢，不破壞穩(wěn)定河岸；不侵占現(xiàn)有堤防或護(hù)岸；按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制開挖范圍和開挖高程；開挖土體直接運(yùn)至指定造田區(qū)；此次開挖設(shè)計(jì)有公路及堤防段開挖邊線為距離護(hù)腳30 m處，富巖大橋段上下游各200.0 m范圍內(nèi)禁止開挖，其余治理區(qū)依據(jù)原深泓線進(jìn)行開挖，有護(hù)岸段結(jié)構(gòu)面上局部存在淤泥堆積現(xiàn)象，采用人工開挖，清至護(hù)岸結(jié)構(gòu)面；開挖后使河槽與河岸保持穩(wěn)定；工程開挖保證不破壞原有水文環(huán)境，減少水中懸浮物，同時(shí)疏通河道，使河底坡度平順，保證河道正常行洪[1]。

3.2 工程任務(wù)與規(guī)模

為恢復(fù)水庫正常功能，保障下游及周邊民生安全，進(jìn)行水庫庫區(qū)綜合治理工程。使水庫通過治理變深、變寬，水中懸浮物減少，群眾的生產(chǎn)條件和居住環(huán)境得到明顯改善，達(dá)到“水清，河暢，岸綠，景美”的目標(biāo)。

此次利用滿臺城水庫除險(xiǎn)加固工程施工期間，水庫水位較低，通過擴(kuò)挖清障，提高水庫局部防洪標(biāo)準(zhǔn)，并疏通河道，使水流暢通，保障河道行洪安全。

該工程是“基建及維護(hù)性、環(huán)保等綜合性疏浚工程”，屬于大型疏浚治理工程，庫區(qū)全長17.2 km，開挖出來的土石方可用于當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)的工程建設(shè)，改善基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)城鄉(xiāng)發(fā)展，為現(xiàn)代化進(jìn)程助力，使汪清縣盡早成為國家發(fā)展路上的重要基石，對刺激地區(qū)經(jīng)濟(jì)、提高民生質(zhì)量具有重要意義。

3.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

工程主要設(shè)計(jì)依據(jù)為《疏浚與吹填工程技術(shù)規(guī)范》，工程類型為“基建及維護(hù)性、環(huán)保等綜合性疏浚工程”，開挖清理工程等級為大型，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，臨建設(shè)施遵循“安全適用，經(jīng)濟(jì)合理”的原則布置設(shè)計(jì)。

3.4 清淤疏浚設(shè)計(jì)

依據(jù)《疏浚與吹填工程技術(shù)規(guī)范》，不同巖土的水下開挖邊坡比：淤泥層為1∶3～1∶8，粘性土為1∶2～1∶3，砂土為1∶2～1∶5。該工程為方便施工及安全，統(tǒng)一采取1∶8開挖坡比，清理開挖深度以不超過原有河床為前提，按照原深泓線控制開挖高程，使河底坡度平順，行洪通暢[2]。開挖斷面典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 開挖典型斷面圖

水庫開挖寬度50.00～550.00 m，開挖平均厚度2.05 m，開挖后河道平均比降0.14%，開挖土石方量1 893.94萬m3。

3.5 臨時(shí)道路設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)新建12.44 km臨時(shí)砂石道路，用于疏通連接各個(gè)治理區(qū)并和區(qū)外道路石永線連接，設(shè)計(jì)道路厚20 cm，寬14 cm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.91，基礎(chǔ)夯實(shí)，可供3輛自卸汽車同時(shí)通過。根據(jù)道路布置情況，共有5個(gè)跨河段，水流深度平均1.50 m，河道寬度平均50.00 m，故配套700根過路涵管（高1.50 m，長4.00 m），3排陳列。臨時(shí)道路的布設(shè)大大保證了施工期間運(yùn)輸工作的暢通無阻。

4 施工方法

本著便于施工的總體原則，根據(jù)工程場地、工期等實(shí)際情況，將工地劃分為19個(gè)作業(yè)面同時(shí)進(jìn)行施工。原則上合理使用場地，減少臨時(shí)占地，盡量簡化、減少臨時(shí)工程規(guī)模。施工指揮部、施工人員就近租房，其他臨時(shí)場地可就近布置。在施工時(shí)考慮分2個(gè)作業(yè)面進(jìn)行施工，挖掘機(jī)與推土機(jī)相互配合，對水庫淤積土體進(jìn)行挖除，采用自卸汽車配合將土體外運(yùn)出項(xiàng)目區(qū)。

考慮到部分已建堤防段無直接下河道路，或無道路通往水庫作業(yè)面，故需在適當(dāng)位置修建臨時(shí)道路通往作業(yè)面。臨時(shí)道路布置在項(xiàng)目區(qū)開挖線邊緣，高程起伏不大，過河路段鋪設(shè)涵管橋通至對岸。為滿足施工工期要求，施工時(shí)要定期對施工臨時(shí)道路進(jìn)行維護(hù)，采用1臺挖掘機(jī)配合推土機(jī)及壓路機(jī)進(jìn)行道路維護(hù)。進(jìn)行開挖時(shí)，考慮每臺2 m3挖掘機(jī)每小時(shí)可進(jìn)行淤泥挖掘200 m3，配合自卸汽車進(jìn)行外運(yùn)。施工中每日工作10 h，共施工180 d，分19個(gè)工作面同時(shí)施工，每個(gè)工作面配備2臺挖掘機(jī)進(jìn)行開挖、1臺挖掘機(jī)進(jìn)行自卸汽車裝載。根據(jù)工程量情況，每個(gè)工作面需配備3臺20 t自卸汽車，考慮施工中不可預(yù)見情況，額外配備20臺20 t自卸汽車以滿足高峰強(qiáng)度要求。故施工點(diǎn)共配備2 m3挖掘機(jī)120臺，59 kW推土機(jī)8臺，20 t自卸汽車140臺。

工程開挖采用以挖掘機(jī)開挖為主，推土機(jī)和人工為輔的開挖方式。水上施工：此階段為汛期主施工程，直接由挖掘機(jī)挖土裝上自卸車外運(yùn)出項(xiàng)目區(qū)。水下施工階段為枯水期主施工程，水深不足1.00 m的地區(qū)采用挖掘機(jī)開挖，土石方堆放在岸邊臨時(shí)堆放點(diǎn)，再經(jīng)自卸汽車外運(yùn)出項(xiàng)目區(qū)；水深超過1.00 m的地區(qū)，先利用開挖料臨時(shí)堆筑土埂擋水，再由挖機(jī)取土堆放岸邊，經(jīng)沉淀池濾干后，由挖機(jī)裝上自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)出項(xiàng)目區(qū)。在已建堤防附近及機(jī)械無法到達(dá)的部位，由人工開挖，采用人力膠輪車運(yùn)至岸邊臨時(shí)堆放點(diǎn)，挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)出項(xiàng)目區(qū)。

5 結(jié)語

該工程的實(shí)施改善了庫區(qū)生產(chǎn)生活條件，水清、岸美，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境效益逐步提升，減少了水土流失，提高了資源利用率，增強(qiáng)了自然災(zāi)害防御能力，水中懸浮物含量降低，大大減少了對環(huán)境的污染，水庫得到了治理，增加了庫容，提高了庫尾局部防洪標(biāo)準(zhǔn)，減少了周邊農(nóng)田被洪水淹沒的威脅，保障了農(nóng)民生產(chǎn)，促進(jìn)了農(nóng)田增產(chǎn)增收，鞏固了社會穩(wěn)定。并且，由工程清理出來的土石方，直接用于當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)的工程建設(shè)，改善了基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)了城鄉(xiāng)發(fā)展，為現(xiàn)代化進(jìn)程助力，使汪清縣盡早成為國家發(fā)展路上的重要基石，對刺激地區(qū)經(jīng)濟(jì)，提高民生質(zhì)量具有重要意義。