興義花生寶水庫(kù)導(dǎo)截流施工方法研究

王家友

（興義市水務(wù)局，貴州 興義 562400）

1 工程概況

花生寶水庫(kù)位于貴州省西南部興義市三江口鎮(zhèn)，水庫(kù)壩址坐落于黃泥河流域一級(jí)支流——甘壩子河上游，控制流域面積為9.17 km2，最大壩高48.50 m，壩頂高程為954.50 m，壩頂寬8 m，水庫(kù)正常蓄水位為951 m，死水位為930 m，設(shè)計(jì)洪水位為953.15 m（P=2%），校核洪水位為953.72 m（P=2%），水庫(kù)總庫(kù)容為287 萬(wàn)m3。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）第2.1.1 款規(guī)定，花生寶水庫(kù)工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模屬?。á瘢┬?，大壩、溢洪道、取水建筑物等主要建筑物按4 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按5 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。

2 工程條件

2.1 地質(zhì)條件

花生寶水庫(kù)工程區(qū)域內(nèi)水系較發(fā)育，主要河流有黃泥河、南盤江以及兩條河的支流，該區(qū)河流均屬于珠江流域南盤江水系。工程區(qū)域內(nèi)巖石有可溶巖與非可溶巖兩大類?？扇軒r地層分布在北部和西部，透水性較強(qiáng)，主要為T2g 地層。非可溶巖地分布在南部和東南部，透水性較弱，屬隔水層或相對(duì)隔水層，主要有T2fa、T2h、T2b 等地層。根據(jù)含水巖組巖性及賦存條件，地下水主要為巖溶水及基巖裂隙水，在地勢(shì)低洼的溝谷沖洪積層內(nèi)含有少量孔隙潛水。

2.2 水文情況

本區(qū)域地下水的水質(zhì)與巖性及循環(huán)條件有關(guān)，區(qū)內(nèi)灰?guī)r分布面積最大，碎屑巖分布面積次之。地下水的水質(zhì)按化學(xué)成分劃分為：HCO3-Ca 型水質(zhì)區(qū)HCO3-Ca·Mg 型水質(zhì)區(qū)、HCO3-Ca 與HCO3·SO4-Ca 混合型水質(zhì)區(qū)。其中HCO3-Ca 型和HCO3-Ca·Mg 型水質(zhì)區(qū)主要分布在巖溶山區(qū)；HCO3-Ca 與HCO3·SO4-Ca 混合型水質(zhì)區(qū)分布于砂頁(yè)巖地區(qū)。工程區(qū)地下水類型為：HCO3-Ca，無(wú)腐蝕性，適于灌溉和生活生產(chǎn)用水。

2.3 氣象情況

花生寶水庫(kù)處于亞熱帶氣候區(qū)，既有高原山區(qū)的氣候特點(diǎn)，又具有季風(fēng)氣候特點(diǎn)，四季分明，水熱同季、干濕明顯、雨量充沛、日照強(qiáng)。多年平均氣溫16.1 ℃，極端最高氣溫35.2 ℃，極端最低氣溫-4.7 ℃。一般5月中下旬進(jìn)入雨季，降水集中在5—10 月，占年降水總量的85%左右，為汛期。最大日降雨量為163.10 mm，多年平均水面蒸發(fā)量1 502.70 mm，年平均濕度為81%，年日照時(shí)數(shù)為1 645.80 h。多年平均風(fēng)速2.70 m/s，風(fēng)向?yàn)槟稀?/p>

3 導(dǎo)流建筑物情況

花生寶水庫(kù)工程是新建的水源工程，工程建設(shè)內(nèi)容包括大壩樞紐工程和輸水工程兩部分。大壩樞紐工程由混凝土面板堆石壩+左岸開(kāi)敞式溢洪道+取水放空兼導(dǎo)流等建筑物組成，輸水工程由輸水管線+高位水池+管道及附屬設(shè)施組成。導(dǎo)流隧洞工程布置于大壩右岸山體內(nèi)部，施工期間河水由原河道進(jìn)行導(dǎo)流，導(dǎo)流建筑物主要由引水明渠、導(dǎo)流明渠、無(wú)壓隧洞段、箱涵段組成。其中，引水渠道全長(zhǎng)64.12 m，為坡比1∶1 的梯形斷面明渠，引水渠底寬4 m，縱向坡比1∶0.65，水流入口底板中心高程919 m，水流出口高程為918 m。導(dǎo)流明渠全長(zhǎng)14 m，分為6 m 長(zhǎng)直墻段和8 m 長(zhǎng)扭面段，導(dǎo)流隧洞段全長(zhǎng)366 m，開(kāi)挖斷面為城門洞型，內(nèi)徑尺寸為4 m×4 m，拱頂夾角120°，隧洞設(shè)計(jì)縱坡2.19%；箱涵全長(zhǎng)140 m，斷面為城門洞型，內(nèi)徑尺寸為4 m×4 m，拱頂夾角120°，設(shè)計(jì)縱坡4.57%。

4 水庫(kù)導(dǎo)截流施工方案設(shè)計(jì)

4.1 導(dǎo)截流方式

花生寶水庫(kù)擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)大壩施工導(dǎo)流進(jìn)行綜合分析比較，確定采用河床一次截流，圍堰擋水，導(dǎo)流隧洞泄流，在截流后第一個(gè)枯水期內(nèi)將大壩填筑至設(shè)計(jì)度汛高程926 m 洪水位以上的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流階段由上、下游圍堰擋水，導(dǎo)流明渠導(dǎo)流，導(dǎo)流隧洞過(guò)流。

4.2 導(dǎo)流明渠布置

應(yīng)盡量利用地形，使明渠工程量小，盡量避免通過(guò)不良地段。在河灘上開(kāi)挖明渠，一般均需設(shè)置外側(cè)墻。明渠軸線應(yīng)順直，以使渠內(nèi)水流順暢平穩(wěn)，還應(yīng)避免產(chǎn)生S 形彎道。對(duì)于軟基上的明渠，渠內(nèi)水面與基坑水面之間距離應(yīng)大于兩水面高差的（2.5～3.0）倍。導(dǎo)流明渠應(yīng)盡量與永久明渠相結(jié)合。

5 導(dǎo)截流施工布置與采取形式

施工導(dǎo)流主要按照上、下游導(dǎo)流圍堰和導(dǎo)流隧洞的形式進(jìn)行布置，具體導(dǎo)、截流施工形式如下。

5.1 導(dǎo)流放水洞

導(dǎo)流隧洞洞線的布置結(jié)合永久泄洪建筑物布置進(jìn)行規(guī)劃，由于設(shè)計(jì)已給出導(dǎo)流隧洞的平面布置，所以導(dǎo)流隧洞直接按照設(shè)計(jì)要求施工即可。

5.1.1 上游支流圍堰

大壩上游支流采用土石圍堰，圍堰長(zhǎng)度為19.50 m，堰頂寬1.50 m，邊坡坡比1∶1，圍堰斷面如圖1 所示。

圖1 上游支流圍堰斷面圖

5.1.2 下游支流圍堰

大壩下游支流采用土石圍堰，圍堰長(zhǎng)度為9 m，堰頂寬1.50 m，邊坡坡比1∶1，圍堰斷面如圖2 所示。

圖2 下游支流圍堰斷面圖

5.2 導(dǎo)流明渠施工

5.2.1 引水渠施工

引水渠道連接現(xiàn)狀河道和取水塔導(dǎo)流渠，為主體工程施工前期導(dǎo)流渠道，渠道全長(zhǎng)64.12 m，為坡比1∶1的梯形斷面明渠，引水渠底寬4 m，縱向坡比1∶0.65，水流入口底板中心高程為919 m，水流出口高程為918 m，采用C20 素混凝土結(jié)構(gòu)。由于設(shè)計(jì)已給出引水渠的平面布置，所以引水渠直接按照設(shè)計(jì)要求施工即可。

5.2.2 導(dǎo)流明渠施工

導(dǎo)流明渠位于取水塔前段，與引水渠相接，全長(zhǎng)14 m，分為6 m 長(zhǎng)直墻段和8 m 長(zhǎng)扭面段，導(dǎo)流渠底板和側(cè)墻均為C20 混凝土澆筑，底板高程為918 m。導(dǎo)流渠直墻段設(shè)封堵閘門兩處，待導(dǎo)流結(jié)束后做封堵用，由于設(shè)計(jì)已給出導(dǎo)流明渠的平面布置, 所以導(dǎo)流明渠直接按照設(shè)計(jì)要求施工即可。

5.2.3 上游支流圍堰截水溝施工

上游支流圍堰截水溝全長(zhǎng)224.49 m，主要用于在主體工程施工期間將上游支流圍堰攔截的水流輸送至上游圍堰上游，為坡比1∶0.5 的梯形斷面明渠，引水渠底寬1.28 m，水流入口底板中心高程為923 m，水流出口高程為918.60 m，采用C25 素混凝土結(jié)構(gòu)，截水?dāng)嗝嫒鐖D3 所示。

圖3 截水溝典型斷面圖

5.3 導(dǎo)流隧洞施工

導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇洪水，導(dǎo)流流量為132 m3/s，進(jìn)口底板高程為918 m，洞徑為4 m×4 m，導(dǎo)流隧洞進(jìn)口設(shè)岸塔式取水塔。

5.3.1 填筑材料

1） 石料：圍堰堰體填筑石料可采用導(dǎo)流洞、壩肩開(kāi)挖石渣料，對(duì)石渣料要求質(zhì)地堅(jiān)硬、抗壓強(qiáng)度高、級(jí)配要連續(xù)，最大塊石填料粒徑不應(yīng)大于1 m，超過(guò)1 m 直徑的塊石在填筑面上予以剔除，用于圍堰迎水面護(hù)坡，石渣料的含泥量（小于0.1 mm）不得小于8%。

2）過(guò)渡層料：過(guò)渡料采用本項(xiàng)目部砂礫石料場(chǎng)的砂礫石料，要求砂礫石最大粒徑在800 mm 以內(nèi)。

3）黏土土料：上、下游圍堰防滲土料均采用黏土，要求滲透系數(shù)小于10-6cm/s，黏土取料場(chǎng)位于靠近導(dǎo)流洞進(jìn)口處的臨時(shí)堆料場(chǎng)。

5.3.2 填筑施工及要求

上游圍堰堰體土石方填筑總量為17 898 m3，鋪設(shè)土工布2 059 m3。上游支流圍堰土石方填筑總量為231 m3，鋪設(shè)土工布231 m2，漿砌石護(hù)坡471 m3。下游圍堰堰體土石方填筑總量為1 412 m3，鋪設(shè)土工布373 m2。下游支流圍堰土石方填筑總量為182 m3，預(yù)制混凝土管200 m，鋪設(shè)土工布109 m2，C15 混凝土量28 m3。圍堰施工放樣前，應(yīng)對(duì)所采用的控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查，使之符合施工測(cè)量規(guī)范的要求。在圍堰、截流戧堤軸線兩側(cè)設(shè)置明顯標(biāo)記，圍堰、戧堤的放樣具體按相關(guān)施工測(cè)量規(guī)范進(jìn)行。

上游圍堰施工可分為兩部分，即非河床段和河床段堰體施工。龍口部位以堆石戧堤截流，其余全部為砂礫石堰體，合攏后進(jìn)行基礎(chǔ)處理和堰體填筑，基礎(chǔ)防滲采用截水墻結(jié)合堰體復(fù)合土工膜防滲。上、下游圍堰填筑料可利用導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖棄渣以及大壩趾板基礎(chǔ)及兩壩肩土石方刷坡開(kāi)挖棄土，采用20 t 振動(dòng)碾碾壓施工，每層鋪土厚（40～60）cm，振動(dòng)碾碾壓6遍，設(shè)計(jì)干容量γ=2.14 g/cm3。上游支流圍堰為土石圍堰，迎水面采用編織袋土結(jié)合土工布的方式防滲，圍堰填筑料可利用導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖棄渣以及大壩趾板基礎(chǔ)及兩壩肩土石方劈坡開(kāi)挖棄土，每層鋪土厚（40～60）cm。下游圍堰與上游支流圍堰一樣為土石圍堰，填筑方法與上游支流圍堰相同。下游支流圍巖工程量小，填筑圍堰的材料主要為編織袋土，主要采用人工裝料進(jìn)行砌筑。

堰體的迎水坡必須按設(shè)計(jì)位置嚴(yán)格控制，并在迎水側(cè)頂寬2 m 范圍內(nèi)填筑粒徑大于50 cm 的堆石。為提高堆渣的密度、減少沉陷量和避免塌方，石渣要利用振動(dòng)碾分層填筑振實(shí)。初定鋪渣分層厚度為0.40 m，震動(dòng)3～4 遍，要求干容重達(dá)到2.14 g/cm3。過(guò)渡料與堰體堆渣平行填筑，即采用層厚一致及相同碾壓遍數(shù)，并平起升高。要求壓實(shí)后過(guò)渡料干容重達(dá)到2.14 g/cm3。心墻黏土料先于堰體填筑，采用凸塊碾或推土機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，機(jī)械壓不到部位，采用蛙式夯或人工夯夯實(shí)。要求壓實(shí)后黏土料相對(duì)密度達(dá)到0.96 kg/m3。

1）截流條件

根據(jù)工程總工期計(jì)劃安排及工程實(shí)際完成形象進(jìn)度情況，截流前必須具備以下幾個(gè)方面的條件：

①導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖已全線貫通，洞內(nèi)C25 混凝土襯砌已澆筑完成，并與導(dǎo)流洞出口相接的140 m 箱涵段同步進(jìn)行。

②庫(kù)區(qū)內(nèi)921.8 m 以下的臨建工程及施工廢棄料已經(jīng)按要求清理完成，合理安排截流時(shí)間，截流后對(duì)后續(xù)工程和其他建筑物施工不會(huì)產(chǎn)生影響。

③上游圍堰由右到左單向進(jìn)占填筑完成，堰體和基礎(chǔ)均采用黏土防滲，堰頂寬5 m，最大堰高為5.70 m，堰體迎水面坡度1∶2.0，背水面1∶1.75；上游支流圍堰截水溝的水流經(jīng)引渠匯集至主河道。2）截流準(zhǔn)備

料源選擇：圍堰主體填筑料利用導(dǎo)流引渠開(kāi)挖及大壩岸坡開(kāi)挖的土石棄料回填，心墻料同樣選用引渠開(kāi)挖的黏土填筑，圍堰迎水面采用土石料回填、背水面護(hù)坡采用岸坡開(kāi)挖棄料回填。

填筑強(qiáng)度計(jì)劃：上游圍堰開(kāi)挖方量約5 282 m3，填筑量約17 898 m3，應(yīng)提前5 天完成施工。

截流規(guī)劃：在上游主河道圍堰施工的同時(shí)，應(yīng)一并進(jìn)行上游支流圍堰和截水溝工程開(kāi)挖填筑施工，要求主河道圍堰填筑至設(shè)計(jì)高程為921.80 m、上游支流圍堰截水溝長(zhǎng)224.49 m。

截流施工：上游主河道圍堰頂高921.80 m、上游支流圍堰堰頂高925 m。采用挖掘機(jī)進(jìn)行圍堰基礎(chǔ)開(kāi)挖、平整及清理工作，再使用土石料及黏土對(duì)圍堰堰體進(jìn)行填筑、碾壓，按照先填筑黏土心墻、后填筑土石堰體的方法開(kāi)展施工，填筑的松鋪厚度應(yīng)控制在（0.8～1.0）m之間。上游主河道圍堰需要填筑料約17 898 m3，按照填筑路線裝車備好運(yùn)輸至龍口端部，用裝載機(jī)推入河中，截?cái)嗪恿?，?shí)現(xiàn)對(duì)圍堰的合攏。

6 結(jié) 語(yǔ)

文章結(jié)合興義花生寶水庫(kù)的壩址地形、地質(zhì)條件以及具體導(dǎo)截流壩址處河床較窄等情況，按照《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2017），壩體臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～20 年，度汛標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇洪水等標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)花生寶水庫(kù)的施工特性與要求，提出了一次攔斷河床和隧洞導(dǎo)流相結(jié)合的水庫(kù)導(dǎo)截流施工方法。通過(guò)后期工程竣工驗(yàn)收證明，此施工方法的應(yīng)用保證了水庫(kù)能夠?qū)崿F(xiàn)安全度汛要求。