白沙水庫的施工導(dǎo)截流設(shè)計

張虎杰，龍遠莎，劉俊杰

(1.銅仁市水利電力勘測設(shè)計院有限公司，貴州 銅仁 554300；2.銅仁學(xué)院，貴州 銅仁 554300)

1 工程概況

白沙水庫工程位于我國貴州省銅仁市江口縣，水庫大壩位于小江河一級支流區(qū)域壩區(qū)和大部分的灌區(qū)公路相通，整體的工程施工條件良好。白沙水庫工程主要是以當(dāng)?shù)貐^(qū)域的農(nóng)田灌溉作為主要的服務(wù)對象，同時還兼顧到該區(qū)域農(nóng)村人口牲畜的日常飲用水功能，屬于中型水利工程規(guī)模。該工程的正常蓄水位高度為422.00m，所對應(yīng)的水庫總?cè)萘繛?030萬m3，死水位大小為395.00m，對應(yīng)的容量為165萬m3。該水庫工程的總灌溉面積達到了2167.3hm2，其中重點包含了水稻1446.9hm2，旱地720.3hm2。水庫灌溉面當(dāng)中自流灌面達到了2019.9hm2，提水灌溉面總共147.4hm2，總?cè)∷O(shè)計流量大小為2.583m3/s。

白沙水庫工程大壩距離桃映鎮(zhèn)8.6km，距離江口縣城19.5km，距離銅仁市50km。白沙水庫工程的下游2km位置為X506線道，從X506線到至駱象村的混凝土通村公路公路經(jīng)過壩區(qū)和水庫區(qū)域。

2 白沙水庫的樞紐施工導(dǎo)截流設(shè)計

2.1 導(dǎo)流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

白沙水庫工程為III等中型水庫工程，主體建筑物主要涵蓋了主體大壩工程、溢洪道、取水口等重要建筑體。依照我國水利水電工程施工組織規(guī)范當(dāng)中的相關(guān)規(guī)定，對導(dǎo)流臨時建筑體等級設(shè)置為5級。

2.1.1 圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)

依照水利水電工程的施工組織規(guī)范設(shè)計工作要求，在導(dǎo)流建筑體的圍堰擋水設(shè)計工作中，如果需要使用土石類結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)流建筑體設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)大小為10-5a一遇。當(dāng)選用混凝土或者漿砌石結(jié)構(gòu)進行設(shè)計工作中，導(dǎo)流建筑的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為5a或3a一遇。在本次白沙水庫工程的導(dǎo)截流設(shè)計工作中，使用的是土石圍堰結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流建筑體的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用的是5a一遇的洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)

依照水利水電工程的施工組織規(guī)范當(dāng)中的明確規(guī)定，攔洪水庫容量<0.1億m3時，水庫大壩的臨時抗洪工作標(biāo)準(zhǔn)為50-20a一遇。白沙水庫工程大壩施工過程中，臨時度汛攔洪庫容量<0.1億m3。因此，在施工過程中需要依照壩體的具體施工標(biāo)準(zhǔn)來進行針對性選擇，白沙水庫的洪峰水體流量大小為328.00 m3/s。

2.2 導(dǎo)流方式及導(dǎo)流方案

由于本次白沙水庫工程處于一處河床較窄的區(qū)域為V字形河谷，水庫工程不具備河床分期導(dǎo)流和明渠導(dǎo)流的施工條件，同時工程面板堆石壩不適合使用左右兩岸分期填筑工程施工方案。在本次工程的積水控制面積大小為30.9km2，水庫工程的施工導(dǎo)流設(shè)計流量為15.4m3-38.4m3，整體的水流量較大因此不能直接使用涵管導(dǎo)流的方法。水庫大壩兩岸的基層巖石裸露，同時山體巖石條件構(gòu)成良好，具備相應(yīng)的導(dǎo)流成洞工作條件，因此使用的是圍堰一次型截斷河床上下游圍堰擋水的方法，選用隧洞導(dǎo)流的設(shè)計方式比較合理[1]。

依照水庫工程的樞紐設(shè)計工作特點，河道和地形地質(zhì)條件需要設(shè)置在導(dǎo)流洞的右岸區(qū)域，總長度為496m。在設(shè)計工作中考慮到水庫工程區(qū)域的石材相對比較豐富，圍堰結(jié)構(gòu)采用的是黏土心墻，土石圍堰結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方式，因此在本次工程施工導(dǎo)流過程中，需要在圍堰右側(cè)擋水和右岸導(dǎo)流區(qū)域，設(shè)置出相應(yīng)的施工導(dǎo)截流，整個工程施工過程均采用的是導(dǎo)流隧洞泄流的設(shè)計方法，前期有效運用上下游的圍堰擋水設(shè)計，大體的上升高度直接超過了圍巖結(jié)構(gòu)的臨時擋水高度，大壩全年進行施工，溢洪道施工完成之后進行導(dǎo)流隧洞下閘在臨時閘門等水條件下，可以進行后續(xù)的混凝土堵頭和導(dǎo)流洞內(nèi)引水鋼管施工[2]。

3 導(dǎo)流時段及導(dǎo)流設(shè)計流量

白沙水庫工程所屬位置屬于山區(qū)與原型河流條件，徑流量主要是通過自然降水來進行補給徑流的特征和降水特征基本保持相同。通常情況下，在每年的5月份正式進入汛期，9月份正式結(jié)束，10月到次年的4月為枯期，枯期施工時段在10月-次年3月、10月-次年4月、11月-次年3月、11月-次年4月之間作比選具體的施工桶水結(jié)果如表1所示。

表1 白沙水庫施工期設(shè)計洪水

依照大壩區(qū)域的河流水溫條件特征，在枯水時段施工需要在10月到次年的3月，10月-次年4月以及11月-次年3月，時段長度范圍在5-7個月[5]。5a一遇的洪水風(fēng)流量大小為19.4m3，5a一遇洪峰流量為19.4 m3/s-38.4 m3/s。在本次工程施工導(dǎo)流設(shè)計過程中，由于受到大壩度汛控制工作影響，在導(dǎo)流洞的設(shè)計尺寸相同的條件下，通過上述各枯水段的圍堰工程施工投資量進行對比，如表2所示。

表2 不同枯水時段圍堰工程比較表

備注：1.下游圍堰兼作下游施工跨河路堤，按全年擋水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，不參與比較；2.石渣和黏土填筑單價分別為34.59元/m3、57.90元/m3。

通過表2當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以看出在各種不同方案的總工程數(shù)量和投資差別相對較小，5個月和7個月方案的投資量相差2.48萬元。由于白沙水庫工程的填筑施工材料來源條件有著一定的限制，不能將溢洪道和大壩開挖的土料直接作為大壩的填筑料。壩體的填充料需要從上游區(qū)域直接運輸?shù)较掠螀^(qū)域[3]。因此，在圍堰工程的施工費用增加較小的情況下，需要使用時間更長到枯水施工段來進行后續(xù)施工，以此來有效保證枯水期限范圍，將大壩的填筑高度保持在度汛高程以上。

4 導(dǎo)流程序

依照施工導(dǎo)截流設(shè)計工作方案，以及結(jié)合工程的施工進度規(guī)劃，對導(dǎo)流設(shè)計程序加以確認，具體如下：

在第1年1月-9月份需要進行導(dǎo)流洞的施工以及水庫大壩的邊坡開挖工作，導(dǎo)流洞施工過程中需要對進口區(qū)域位置設(shè)置出必要的圍堰擋水條件。在第1年到10月上旬，河床截流標(biāo)準(zhǔn)使用的是10月份和10a一遇的平均流量1.20 m3/s，導(dǎo)流隧洞進行泄洪工作，截流工作完成之后到第1年到11月底完成，水庫大壩上、下游到圍堰填筑工作、閉氣工作以及基坑抽水工作等，在第1年的12月-第2年的4月之間，上下游區(qū)域的唯一防護工程基本完成[4]。在河床部分需要進行混凝土澆筑以及固結(jié)灌漿施工，在水庫大壩壩體的填筑高程達到397.00m之后，超過大壩臨時的攔洪渡汛高程為394.89m，高于大壩臨時攔洪渡汛高程到394.86m，同時完成了剩余壩體的填筑施工，導(dǎo)截流遂動過流渡訊標(biāo)準(zhǔn)選用的是20年一遇的全年洪水條件。度汛設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)流量為Q=328.00m3/s秒。在本次白沙水庫工程的樞紐施工導(dǎo)截流程序如表3所示。

表3 樞紐工程施工導(dǎo)流程序表

5 結(jié) 語

水庫工程在后續(xù)正式投入使用之后，供水功能得到了充分的發(fā)揮，同時保證了汛期條件下，水庫工程的整體服務(wù)工作性能，為推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的長遠穩(wěn)定發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。