云華水庫施工導流設計與施工進度

徐 超，王 娜

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 工程概況

云華水庫位于云南省大理白族自治州云龍縣白石鎮云頂村的大龍河上游的江尾河上，江尾河為沘江二級支流，屬瀾滄江水系。工程區距離云龍縣城86 km，距離蘭坪縣40 km，距離大理州240 km，境內以公路為主。

云華水庫總庫容637.84萬m3，年總供水量704.1萬m3，灌溉面積約0.09 萬hm2。云華水庫工程由樞紐工程和輸水工程組成，水庫樞紐工程主要包括攔河壩、溢洪道和輸水洞。

本工程攔河壩壩型采用黏土心墻堆石壩，最大壩高66.8 m，壩頂上游側設有混凝土防浪墻，壩頂長度315 m、寬7 m。上、下游壩坡均采用干砌石護坡。心墻上游側設厚3.0 m混合砂反濾層，下游側設厚1.5 m混合砂反濾層和1.5 m厚碎石反濾層。高程2 505 m以下心墻底部設混凝土齒墻，坐落于強風化基巖上，高1.0 m，基礎厚1.0 m，寬10 m。帷幕灌漿在混凝土齒墻基礎進行，高程2 525 m以下采用雙排帷幕灌漿，孔、排距均為1.5 m，以上采用單排帷幕，孔距1.5 m。主要工程量為土石方開挖32 萬m3，石方回填88萬m3，黏土心墻回填19萬m3，混凝土澆筑2萬m3，帷幕灌漿20 888 m。

工程區屬北溫帶半濕潤嚴寒高原氣候區。受地形條件及氣候條件的影響，降水在年內分配不均。年降水量在年內的分布十分集中，6—10月（雨季）降水量占全年的79.5%，11月—次年5月（旱季）降水量僅占全年的20.5%。云龍氣象站（石門）多年平均年降水量756.2 mm，多年平均年水面蒸發量1 853 mm，最長連續降水日數17 d、相應降水量138.9 mm。年平均氣溫16.0 ℃，多年平均年最大風速11.5 m/s。氣象特征，見表1。

表1 云龍氣象站（石門）氣象要素特征

2 施工導流

2.1 導流標準

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），云華水庫屬小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物攔河壩、溢洪道和輸水洞級別為4級，消能防沖等次要建筑物為5級。

根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004）表2.2.1的規定，確定大壩導流建筑物的級別為5級，導流建筑物洪水重現期按5年選用，枯水期導流，導流洪峰流量為5.32 m3/s；確定導流洞進、出口導流建筑物級別為5 級，全年導流，導流洪峰流量為39.4 m3/s。施工期設計洪水成果，見表2。

表2 枯水期（施工期）設計洪水成果

2.2 導流方式

本工程攔河壩施工采用“全斷面圍堰擋水、隧洞導流”方式導流。本工程將導流洞與輸水洞相結合布置，導流洞進口尺寸為2.5 m×2.5 m。工程施工時上游設枯水期圍堰擋水，在一個枯水期攔河壩填筑上升至臨時度汛高程，后續施工由度汛壩體擋水導流度汛。

導流泄洪洞進、出口施工采用“預留土埝擋水、原河道泄流”方式導流。進口預留土埝頂高程為2 506.89 m，出口預留土埝頂高程為2 487.02 m。

溢洪道安排在非汛期施工，枯水期水位均低于溢洪道進出口高程，施工不受來水影響，不需導流。

2.3 導流建筑物設計

大壩施工擋水建筑物圍堰為土石圍堰，泄水建筑物為導流洞。工程施工時首先施工導流洞，待導流洞施工完畢后填筑圍堰。

（1）導流洞。導流洞與輸水洞相結合。導流洞采用進口設置有壓短管的無壓洞，隧洞進口處河床高程約2 505 m，因此確定其進口底高程為2 505 m；根據出口的地形、地質條件、河底高程等，確定洞出口底高程為2 487 m，全洞長480.1 m，洞底縱坡按進出口高程確定為0.038 6。

導流洞進口尺寸由20年一遇洪水的度汛流量、攔河壩填筑能力及施工方便性進行綜合確定，確定導流洞進口尺寸為2.5 m×2.5 m，施工期20年一遇洪水導流洞過流量為58.4 m3/s。

（2）圍堰。通過導流洞泄量關系曲線可知，5年一遇施工期洪水位為2 506.32 m。

攔河壩上游圍堰堰頂高程計算公式為：

式中：H1為設計洪水位（m），取H1＝2 506.32 m；H2為安全超高（m），取H2＝0.5 m；H3為波浪爬高（m），計算數值很小，忽略不計。

經計算，攔河壩上游圍堰堰頂高程為2 506.82 m。

攔河壩上游圍堰為土石圍堰，梯形斷面，迎水面填筑0.5 m草袋土，采用土工膜防滲。圍堰頂寬5 m，邊坡1∶2.5，高2.82 m，頂高程2 506.82 m，長50 m。

河道縱坡較大，下游無回水，不需要修筑下游圍堰。

2.4 施工度汛

施工期度汛標準，根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004）表3.2.16，攔洪庫容小于0.1億m3，土石壩采用20年一遇洪水，流量為101 m3/s。通過導流洞泄洪，20年一遇洪水的調洪高程為2 514.47 m。導流洞調洪成果，見表3。

表3 導流洞調洪成果（起調水位2 505 m）

大壩施工度汛高程按照20年一遇洪水調洪高程加安全超高加波浪爬高計算。根據相關規范，安全加高取0.5 m，波浪爬高取1.0 m，經計算20年度汛攔河壩壩頂高程為2 515.97 m，取2 516.0 m。壩體度汛填筑量約39.4萬m3。

大壩填筑的第一個非汛期大壩上升高程為2 516 m，后續工程利用大壩臨時斷面擋水度汛。

3 施工進度

3.1 施工有效天數分析

根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004）規定的停工標準及氣象要素特征表，對本工程的年有效施工天數進行分析計算得出：黏土心墻年有效施工天數為235 d（黏土心墻雨季施工天數僅為38 d），堆石料年有效施工天數為294 d，混凝土澆筑年有效施工天數為331 d，反濾料年有效施工天數為301 d。雨日停工標準，見表4。

3.2 關鍵性工程項目分析

根據工程特點，確定本工程控制性工程為攔河壩工程。這里，只對控制性工程的關鍵性工程項目進行分析。

表4 雨日停工標準

通過工程區自然條件、施工有效天數分析，可知黏土心墻填筑為攔河壩填筑的控制性工程。工程區屬北溫帶半濕潤嚴寒高原氣候區，年降水量集中分布在6—10月，加之6—10月施工有效天數很少，確定6—10月不進行攔河壩填筑施工。

根據攔河壩結構，如果按照“攔河壩基礎開挖→混凝土蓋板澆筑→帷幕灌漿→大壩填筑”的順序施工，其中攔河壩基礎開挖、帷幕灌漿占用直線工期較長。通過分析，安排大壩基礎開挖與導流洞施工同時進行，在導流洞具有導流功能前，攔河壩開挖不受河水影響的部位。經過這樣安排，大壩基礎開挖只占不到1個月的直線工期。帷幕灌漿施工安排在攔河壩填筑的第一個非汛期末尾開始進行，也就是說等度汛壩體填筑完成后再進行帷幕灌漿施工，在下一個非汛期到來前完成帷幕灌漿施工，這樣安排優點是節省工期、汛期均衡施工，缺點是帷幕灌漿鉆孔量增加，通過比較優點帶來的效益遠大于缺點帶來的費用增加。

本工程攔河壩填筑總量107萬m3。由于填筑量較大，需要安排在非汛期進行施工。本工程攔河壩填筑安排在兩個非汛期進行，每月平均填筑強度為9.3萬m3。

通過上述自然條件、主體建筑物的施工特性及主體建筑物工程量分析，確定本工程控制性工程關鍵性工程項目為：導流洞工程（攔河壩基礎開挖）→圍堰填筑工程→攔河壩基礎開挖工程（受河水影響部位）→混凝土蓋板澆筑→大壩填筑、帷幕灌漿工程→壩頂及其他附屬工程。

3.3 施工進度計劃

本工程施工計劃總工期36 個月，即第1年1月至第3年12月。

施工準備工程計劃在第1年1—3月進行，歷時3 個月，主要完成施工道路、施工用電、生產生活用房及各項生產設施的修建。右岸導流（輸水）洞計劃從第1年3月開始施工，10月底完工，計劃總工期8個月。枯水期導流截流計劃在第1年11月上旬進行，第2年5月中旬完成度汛壩體填筑，度汛壩體頂高程滿足度汛要求；第3年5月底完成大壩填筑，導流結束，5月底拆除導流圍堰。攔河壩控制性工程為黏土心墻填筑，攔河壩填筑施工在雨季（6—10月）停工。攔河壩基礎開挖計劃在第1年3月開始，11月底完成基礎開挖，共計9 個月。帷幕灌漿工程在第2年4月開始，10月底完成，共計7 個月。攔河壩填筑安排在2個枯水期進行。第2年1—4月中旬為第1 個枯水期施工時間，完成度汛壩體填筑及上游度汛高程下的護坡工程，歷時4.5 個月；第2年11月至第3年5月底為第2個枯水期施工時間，完成剩余壩體填筑工程，歷時7 個月。攔河壩填筑總工期11.5 個月。攔河壩干砌石護坡、壩頂及其他附屬工程安排在第3年6—10月，歷時5個月。完建工程計劃在第3年11—12月進行，工期為2個月。

4 結語

（1）施工導流利用攔河壩度汛，降低了導流標準，減少了施工臨時量，并相應地減少了工程投資。

（2）導流洞與輸水洞相結合，導流洞進出口施工導流利用預留土埝擋水，減小了施工臨時量，節省了工程投資。

（3）控制性關鍵工程項目的合理安排，減少了施工工期。