東調(diào)南下韓莊運河續(xù)建工程施工導流方案

蘇 剛 姜其炳 馬桂云

(山東省水利勘測設(shè)計院 濟南 250013)

1 工程概況

韓莊運河為東西走向，西起山東省微山湖東的韓莊鎮(zhèn)，向東流經(jīng)濟寧市的微山縣和棗莊市的嶧城、臺兒莊區(qū)后，入江蘇省中運河。韓莊運河干流在山東省境內(nèi)長42.706km，河內(nèi)常年水流不斷，且兼有航運、供水等功能，是南四湖洪水下泄的主要通道。續(xù)建韓莊運河工程，提高防洪標準，有利于完善沂沭泗河流域南下防洪體系，保護該地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全，是東調(diào)南下工程的骨干工程之一。

韓莊運河橫穿運南、運北兩山區(qū)之間，運河以南有伊家河，與韓莊運河流向基本平行;運河以北有東西向的勝利渠，并有南北向的8條支流河道，由西向東依次為一支溝、二支溝、陰平沙河、魏家溝、三支溝、四支溝、大沙河分洪道和嶧城大沙河等，其中嶧城大沙河與勝利渠相交位置為賈口樞紐，又稱三面閘，其他支流均采用倒虹的方式與勝利渠相交(見下圖)。

施工導流布置圖

韓莊運河續(xù)建工程中需要采取導流措施的工程內(nèi)容包括:樁號0+900處至樁號36+102(臺兒莊節(jié)制閘處)的干流河道擴挖、8條支流在勝利渠與韓莊運河之間河段的挖河復堤、萬年閘節(jié)制閘擴建(樁號19+595)、臺兒莊節(jié)制閘擴建(樁號36+102)、跨韓莊運河的曹莊公路橋(樁號9+200)、跨一支溝交通橋、跨二支溝交通橋和跨陰平沙河交通橋等工程。

2 工程地形地質(zhì)條件

韓莊運河兩岸地形平坦開闊，河道附近地面高程24.50～42.00m，地形西高東低，韓莊至臺兒莊河道比降為1/5000。韓莊運河樁號0+900～34+482段開挖范圍內(nèi)土方全部為黏土含姜石層，呈黃褐色—褐色、深褐色，稍濕，可塑—硬塑，內(nèi)含灰白色姜石，粒徑2.0～6.0cm，約占5% ～20%，分布不均勻，局部富集成層，姜石含量從下游至上游逐漸增多;韓莊運河34+482～36+102段開挖范圍內(nèi)土方主要為砂壤土和壤土。

由于韓莊運河0+900～34+482段開挖土方中姜石含量較高，參考借鑒韓莊運河前期擴挖工程的施工經(jīng)驗，并征求水利、航運等多方的意見，此種土質(zhì)采用絞吸式挖泥船開挖比較困難，黏土中所含姜石會嚴重損壞挖泥船的絞刀，并極易堵塞排泥管道，部分姜石含量高的地段尚需爆破開挖，因此，只能采用陸上機械開挖施工。

韓莊運河下游34+482～36+102段姜石含量很少，開挖范圍內(nèi)土方主要為壤土和砂壤土，為減少導流工作量，該段可采用挖泥船直接開挖。臺兒莊節(jié)制閘擴建閘室段位于北岸灘地上，基坑開挖時，在臨運河側(cè)預(yù)留土埂擋水，待擴建工程完成后再將土埂挖除，不再考慮其他導流措施。

3 導流標準

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2000)的規(guī)定，韓莊運河河道屬于Ⅱ等工程，主要建筑物級別為2級，臨時導流建筑物級別為4級，支流堤防屬于Ⅳ等工程，主要建筑物級別為4級，臨時導流建筑物級別為5級。結(jié)合《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL 303—2004)的規(guī)定，4級和5級土石結(jié)構(gòu)臨時建筑物的施工導流洪水標準分別為20～10年和10～5年重現(xiàn)期洪水，由于河流水文實測資料系列較長，且圍堰為常用的土石圍堰，因此，干流圍堰的洪水標準采用韓莊運河10年重現(xiàn)期洪水，支流圍堰的洪水標準采用5年重現(xiàn)期洪水。

4 導流時段

韓莊運河流域?qū)倥瘻貛啙駶檯^(qū)，大陸性氣候，具有黃河和淮河流域的過渡性氣候特點。據(jù)流域內(nèi)韓莊、臺兒莊、嶧城等站1951～2000年降水資料統(tǒng)計，流域多年平均降雨量為826.7mm，降水主要發(fā)生在6～9月，多年平均6～9月降水量為578.6mm，占年降水量的70%。冬季空氣寒冷，雨雪稀少，降雨量僅占年降水量的9%。

韓莊運河流域多年平均氣溫為14℃，月平均最高氣溫一般為28℃左右，月平均最低氣溫為-3.5℃，氣溫年差一般在30℃左右。日平均氣溫不小于0℃的時間約265～315天，施工場區(qū)氣溫基本不影響土方挖填。

根據(jù)以上資料分析，工程正常施工期安排在10月至次年5月。

5 導流流量

由于韓莊運河干流長，且沿線支流較多，干流和支流的施工必須統(tǒng)籌考慮，互相協(xié)調(diào)。為保證干、支流河道與堤防工程正常均衡施工，該工程采取分期導流方式，即第二個非汛期的10月至次年1月為一期導流時段，第二個非汛期的2～5月為二期導流時段。

各支流施工期洪水由暴雨資料推求，施工期雨量分析計算采用韓莊、臺兒莊、嶧城等水文站1950～2000年系列資料，其雨量資料系列長度滿足設(shè)計洪水計算規(guī)范的要求。大沙河分洪道為嶧城大沙河的分流河道，其他7條支流5年一遇施工期設(shè)計洪水成果見下表。

韓莊運河各支流施工期洪水表 單位:m3/s

6 導流方式

根據(jù)該工程的施工項目、工作量及相互間制約條件，工程施工期確定為兩年，主要安排在非汛期施工。由于韓莊運河承擔著繁重的航運任務(wù)，是煤碳、砂石、糧食等大宗貨物運輸?shù)亩壓降?，它的斷航將給當?shù)亟?jīng)濟造成巨大損失。為盡可能地減少斷航損失，擬將運河斷流時間縮短為一年，第一年先不斷航，首先開挖運河水位以上的土方，第二年再斷航，采取施工導流措施后，在干地條件下開挖運河水位以下的土方。

韓莊運河在南四湖的進口處設(shè)有韓莊節(jié)制閘，第二年施工前應(yīng)首先關(guān)閉韓莊節(jié)制閘，截斷上游來水。運河施工期間不能承擔南四湖的泄洪功能，南四湖流域若遇特大洪水，可利用藺家壩放水經(jīng)不牢河泄入中運河。

韓莊節(jié)制閘關(guān)閉后，運河干流基本無水，施工導流任務(wù)主要是疏導運北各支流的施工期洪水。為解決施工期間運北各支流的洪水出路問題，導流方式可以利用現(xiàn)有河道和建筑物分流，也可以在運北開挖一條與韓莊運河平行，并與各支流都相交的導流明渠，但考慮到新開導流明渠的開挖工作量較大，并且運河以北村莊較密集，場地空間上受到限制，無論從現(xiàn)實的可能性以及投資造價等方面都是不可行的。經(jīng)綜合比較考慮，決定利用勝利渠疏導運北各支流的施工期洪水。勝利渠位于韓莊運河以北，東西走向，是一條人工開挖的河道，設(shè)計過流能力為53.5m3/s。具體施工方式如下。

6.1 一期導流

10月至次年1月為一期導流時段，施工項目包括:一支溝、二支溝、陰平沙河及嶧城大沙河等四條支流的切灘復堤工程、0+900～14+600段干流擴挖、26+882～34+482段干流擴挖，以及跨一支溝交通橋、跨二支溝交通橋、跨陰平沙河交通橋和曹莊公路橋等工程。

導流措施如下:

a.一支溝、二支溝和陰平沙河施工期5年一遇洪峰流量分別為4.8m3/s、13.2m3/s和4.7m3/s，勝利渠設(shè)計過流能力為53.5m3/s，勝利渠能夠滿足這三條支溝匯水的過流要求。施工時，利用提前挖通的導流明渠，將這三條支溝上游來水全部導入勝利渠，然后進入大沙河分洪道。

b.嶧城大沙河非汛期10月至次年1月的5年一遇洪峰流量為45.6m3/s，其洪水通過賈口樞紐的調(diào)節(jié)導入勝利渠，然后向西進入大沙河分洪道。

c.在大沙河分洪道出口對岸開挖韓莊運河至伊家河的導流明渠(樁號26+782)，將進入大沙河分洪道的水導入伊家河。

d.魏家溝、三支溝、四支溝和大沙河分洪道四條支流的來水分別進入14+600～26+882段干流河道后，也通過大沙河分洪道出口對岸的導流明渠導入伊家河。

e.為阻止上、下游河段的回水流入干流施工的河段，影響土方開挖施工，需在施工河段的兩端各修筑一道圍堰。在韓莊運河與伊家河交匯口處修筑一道圍堰(樁號34+482)，以防止伊家河水倒灌。

f.曹莊公路橋位于0+900～14+600段河道內(nèi)，其樁基工程可在該導流時段內(nèi)干地施工。

6.2 二期導流

次年2～5月為二期導流時段，施工項目包括:魏家溝、三支溝、四支溝及大沙河分洪道等四條支流切灘復堤、干流14+600～26+882段擴挖及萬年閘節(jié)制閘擴建工程。

導流措施如下:

a.魏家溝、三支溝和四支溝施工期5年一遇洪峰流量分別為3.5m3/s、8.1m3/s和8.1m3/s，這三條支溝可同時利用勝利渠導流，匯流后進入嶧城大沙河排出。

b.大沙河分洪道為嶧城大沙河的分流河道，在大沙河分洪道施工期間，暫不發(fā)揮分洪功能，洪水直接通過嶧城大沙河泄流。

c.在陰平沙河出口對岸開挖韓莊運河至伊家河的導流明渠(樁號14+400)，一支溝、二支溝和陰平沙河洪水進入0+900～14+600段河道后，通過此導流明渠導入伊家河。

d.為阻止上、下游河段的回水進入施工河段，需在施工河段兩端各修筑一道擋水圍堰。

e.萬年閘節(jié)制閘位于14+600～26+882段河道內(nèi)，其擴建工程可在該導流時段內(nèi)干地施工。

7 結(jié)語

韓莊運河干流較長，運北支流眾多，干流與支流的施工導流相互影響。經(jīng)統(tǒng)籌考慮導流措施后，能夠保證干流與支流的施工均能在干地條件下進行，從工程的實施情況看，該導流方案充分利用了現(xiàn)有河道和建筑物進行分流，減少了導流工作量，節(jié)約了導流工程占地，同時加快了施工進度，縮短了運河斷航時間，提高了工程質(zhì)量，基本達到了經(jīng)濟、合理和安全的目標。?

1 康世榮，陳東山，等.水利水電工程施工組織設(shè)計手冊［M］.北京:中國水利水電出版社，2001.

2 鄭守仁，王世華，夏仲平，等.導流截流及圍堰工程［M］.北京:中國水利水電出版社，2005.