大埔縣山豐水庫(kù)工程導(dǎo)流建筑設(shè)計(jì)研究

張 濤

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

1 工程概況

山豐水庫(kù)位于大埔縣縣城西部湖寮鎮(zhèn)山豐村，梅潭河二級(jí)支流山豐水河段，距離縣城 10 km，屬于韓江流域。山豐水庫(kù)工程總庫(kù)容297.14萬m3，以灌溉為主，新建的主要水工建筑物包括大壩、溢洪道、上壩公路、輸水涵管等。大壩、溢洪道及輸水管道等主要建筑物級(jí)別為4級(jí)。溢洪道為河岸式溢洪道，溢洪道尺寸 10 m×5 m×1(凈寬×高×孔數(shù))，布置在右岸山體上；進(jìn)口段采用八字形混凝土擋墻，長(zhǎng)12.5 m；隧洞總長(zhǎng)約266.8 m，凈空尺寸2.8 m(直徑)，最小開挖斷面為3.5 m×3.8 m(城門洞型)，水陂上游鋪蓋頂高程 176.0 m，陂頭頂高程 178.0 m，下游護(hù)底高程 174.50 m。水陂斷面采用 WES 型實(shí)用堰，水陂下游設(shè)置 20 m 長(zhǎng)的混凝土護(hù)底[1-5]。

2 施工導(dǎo)流方案

本工程施工期間需導(dǎo)流的主要水工建筑物有：大壩、溢洪道出口、水陂、導(dǎo)流洞進(jìn)出口。本工程屬于新建水庫(kù)，施工期間沒有現(xiàn)有泄水通道，需另建專門的泄水建筑物。因此施工期間兩者需分別進(jìn)行導(dǎo)流。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 303—2017)，對(duì)于5級(jí)土石結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流建筑物，采用5～10年一遇洪水重現(xiàn)期，本工程擬采用5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)[6]。

(1)大壩。壩址處河床狹窄，河谷底寬僅3～5 m，兩岸山坡陡峭，地形上不具備分期導(dǎo)流條件；壩型為均質(zhì)土壩，不宜分期分段施工。因此本工程可行的導(dǎo)流方式為河床一次攔斷、岸邊導(dǎo)流方式。采用隧洞導(dǎo)流方式。壩址右岸為凸岸，山體較厚，導(dǎo)流洞布置在右岸。導(dǎo)流時(shí)間時(shí)段為2017年12月14日—2018年1月1日。

(2)溢洪道。據(jù)調(diào)洪計(jì)算及施工進(jìn)度安排，P=20%全年庫(kù)內(nèi)最高水位約189.7 m，溢洪道進(jìn)口高程為 215 m，故溢洪道進(jìn)口在水面以上施工，不需要設(shè)置圍堰。溢洪道出口與原河床相接需設(shè)圍堰。溢洪道出口采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導(dǎo)流。導(dǎo)流時(shí)間時(shí)段為2017年12月14—18日。

(3)水陂。水陂利用導(dǎo)流洞下閘后施工，水陂下游采用岸邊圍堰圍護(hù)形成基坑后施工。導(dǎo)流時(shí)間時(shí)段為2018年7月6日—2017年7月10日。

(4)導(dǎo)流洞進(jìn)出口。導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠底高程為184 m，導(dǎo)流洞進(jìn)口地面高程為 186～190 m，由于進(jìn)口處地勢(shì)較高，采用預(yù)留土埂擋水，原河床泄流方式導(dǎo)流。導(dǎo)流洞出口采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導(dǎo)流。導(dǎo)流時(shí)間時(shí)段為2017年9月12—16日。

3 導(dǎo)流建筑物結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)

本工程導(dǎo)流建筑物分為6處，分別為導(dǎo)流隧洞、大壩上游圍堰、溢洪道出口圍堰、水陂下游圍堰、導(dǎo)流洞進(jìn)、出口施工圍堰[7-8]。

導(dǎo)流隧洞布置在大壩右岸的山體，由進(jìn)口明渠段、閘室段、洞身段和出口段組成，全長(zhǎng) 405.6 m，其中洞身段長(zhǎng)266.8 m(含漸變段長(zhǎng) 25 m)，斷面為城門洞型，由2.8 m×4.1 m(寬×高)漸變到2.8 m×3.5 m(寬×高)。

(1)進(jìn)口明渠段。樁號(hào)導(dǎo)0-093.50 m～導(dǎo)0-007.50 m，梯形斷面，底寬4.8 m，兩側(cè)邊坡1∶1.5，混凝土護(hù)坡厚100 mm，明渠底高程184.0 m。

(2)閘室段。樁號(hào)導(dǎo) 0-007.50～導(dǎo)0+000.00，底板高程 184.0 m。閘頂高程 220 m，閘室為 2.8 m×4.1 m(寬×高)的矩形斷面，門槽中心線樁號(hào)導(dǎo) 0-003.5，封堵閘門為鋼閘門。

(3)漸變段。樁號(hào)導(dǎo) 0+000.00～0+025.00，隧洞由 2.8 m×4.1 m(寬×高)的城門洞型斷面漸變?yōu)?2.8 m×3.5 m(寬×高)城門洞型斷面，導(dǎo) 0+000.00～0+010.00 為后期封堵段。

(4)洞身段。樁號(hào)導(dǎo)0+025.00～導(dǎo)0+266.8，為2.8 m×3.5 m(寬×高)的城門洞型斷面，底坡i=0.023，全斷面400～500 mm 厚鋼筋混凝土襯砌；導(dǎo)流洞地質(zhì)主要為Ⅲ、Ⅳ、V 類圍巖，導(dǎo)流洞初期支護(hù)方式為：Ⅲ類圍巖區(qū)邊墻和頂拱設(shè)L=3.0 m、間排距1.5 m的φ20錨桿，噴100 mm厚C20混凝土支護(hù)；Ⅳ類圍巖區(qū)邊墻和頂拱設(shè)L=3.0 m、間排距1 m的φ20錨桿，掛Ф6鋼筋網(wǎng)，間距150 mm×150 m、噴100 mm厚C20混凝土支護(hù)；Ⅴ類圍巖區(qū)采用Ⅰ14 鋼拱架(間距 1000)結(jié)合 Ф25 超前錨桿(環(huán)向@300，縱向@2000，單根長(zhǎng) 6000)、掛網(wǎng)噴混凝土等加強(qiáng)支護(hù)方式，邊墻和頂拱設(shè)L=3.0 m、間排距 1.0 m 的 φ20 錨桿，掛 φ6 鋼筋網(wǎng)、噴 150 mm 厚 C20 混凝土支護(hù)，圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿[9-11]。

(5)出口消力池段。樁號(hào)導(dǎo)0+266.8～導(dǎo) 0+305.1，長(zhǎng)54.1 m，其中消力池長(zhǎng)25.0 m，擴(kuò)散段長(zhǎng)29.1 m，消力池深1.5 m，底寬3～7 m。

(6)出口明渠段。樁號(hào)導(dǎo)0+305.1～導(dǎo)0+405.1，長(zhǎng)100 m，梯形斷面，底寬 4.8 m，兩側(cè) 邊坡 1∶1.5，混凝土護(hù)坡厚 100 mm，明渠底高程 178.302 m[12-15]。

4 導(dǎo)流設(shè)計(jì)

4.1 大壩上游圍堰設(shè)計(jì)

圍堰堰體填料直接利用大壩開挖料。大壩上游圍堰堰頂高程189.0 m，調(diào)洪后堰前水位188 m，堰頂寬度5 m，堰頂長(zhǎng)度77.8 m，最大堰高7 m，迎水側(cè)坡比1∶2.75，背水側(cè)坡比1∶2.50。圍堰上游坡腳采用拋石護(hù)腳，上游設(shè)0.6 m厚石渣護(hù)坡，下游采用400 mm厚土袋護(hù)坡，如圖1所示。

圖1 大壩上游圍堰剖面(單位：mm)

4.2 溢洪道出口圍堰設(shè)計(jì)

溢洪道出口圍堰堰頂高程為178.5 m，堰前水位為177.5 m，堰頂寬度為3 m，迎水側(cè)、背水側(cè)坡比均為1∶2.00，如圖2所示。

圖2 溢洪道出口圍堰剖面(單位：mm)

4.3 水陂下游圍堰設(shè)計(jì)

水陂下游圍堰堰頂高程為 178.3 m，堰前水位為 177.3 m，堰頂寬度為 3 m，迎水側(cè)、背水側(cè)坡比均為 1∶ 2.00，如圖3所示。

圖3 水陂下游圍堰剖面(單位：mm)

4.4 導(dǎo)流洞進(jìn)、出口施工圍堰設(shè)計(jì)

導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠底高程為 184 m，導(dǎo)流洞進(jìn)口地面高程為 186～190 m，由于進(jìn)口處地勢(shì)較高，采用預(yù)留土埂擋水，不另設(shè)圍堰。

根據(jù)施工進(jìn)度安排，導(dǎo)流洞安排在枯水期施工。 導(dǎo)流洞出口圍堰5年一遇設(shè)計(jì)水位為 178.3 m，堰頂高程為179.3 m，采用不過水土石圍堰。圍堰堰頂長(zhǎng)約63 m，最大堰高1.5 m，上、下游坡坡比均為1∶2.0，采用600 mm厚土袋護(hù)坡，如圖4所示。

圖4 導(dǎo)流洞出口圍堰剖面(單位：mm)

5 結(jié) 論

本文對(duì)山豐水庫(kù)工程施工期間導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究。研究結(jié)果認(rèn)為，壩址處河床狹窄，兩岸山坡陡峭，壩型為均質(zhì)土壩，不宜分期分段施工，因此采用隧洞導(dǎo)流方式；溢洪道進(jìn)口在水面以上施工，溢洪道出口與原河床相接需設(shè)圍堰，因此采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導(dǎo)流；水陂利用導(dǎo)流洞下閘后施工，水陂下游采用岸邊圍堰圍護(hù)形成基坑后施工；導(dǎo)流洞由于進(jìn)口處地勢(shì)較高，采用預(yù)留土埂擋水，原河床泄流方式導(dǎo)流，而導(dǎo)流洞出口采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導(dǎo)流。研究結(jié)果可為相關(guān)導(dǎo)流設(shè)計(jì)工程提供借鑒參考。