莊門源面板堆石壩度汛過流保護措施淺析

李韜

摘 要：松陽縣莊門源水庫在前期的施工過程中，主要由于施工組織不力等原因，導(dǎo)致大壩在汛前沒有達到設(shè)計要求的度汛高程，經(jīng)工程參與各方根據(jù)實際情況研究對比多種度汛方案后，確定采取導(dǎo)流洞泄洪為主，同時做好壩體全斷面過流準(zhǔn)備的方案，壩面采用綠濱墊結(jié)合砂袋保護，壩后坡采用綠濱墊保護。確保了度汛安全，同時節(jié)約了費用。

關(guān)鍵詞：砼面板堆石壩 壩面及壩前后坡加固保護 允許全面斷過流 防洪度汛

中圖分類號：TV551 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0105-02

1 工程概況

莊門源水庫是以供水為主，結(jié)合防洪、發(fā)電及改善水環(huán)境等綜合利用的工程項目，水庫由擋水建筑物（面板堆石壩）、泄水建筑物（溢洪道）、供水放空建筑物及發(fā)電廠房等建筑物組成。壩址集水面積13.1km2，正常蓄水位285m，校核洪水位287.70m?？値烊?43萬m3，正常庫容299萬m3。水電站裝機兩臺，總裝機容量420kW?？偺钪こ塘考s為33萬m3。

壩型為鋼筋混凝土面板堆石壩，河床段壩基趾板開挖底高程235m，相應(yīng)的最大壩高53.3m，壩頂寬度5m，壩頂長度為203 m，防浪墻頂高程289.50m。溢洪道為岸邊側(cè)槽式，位于大壩右壩頭，堰頂高程285m。發(fā)電引水隧洞進口位于大壩上游約100m處，其進水口底板開挖高程252.5m。導(dǎo)流洞進口位于引水隧洞上游約50m處，洞徑為3.0m×3.0m城門洞型。

2 設(shè)計度汛方案

根據(jù)設(shè)計資料，暴雨是本流域的主要成因，其中梅雨、臺風(fēng)雨是本流域大洪水的主要成因，設(shè)計流域暴雨統(tǒng)計按年最大、非汛期最大取樣的原則進行。設(shè)計年徑流成果統(tǒng)計表1，設(shè)計洪水成果表見表2。

根據(jù)初步設(shè)計資料顯示，該項目采用“一次圍堰斷流，導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流”的方案進行導(dǎo)流。施工階段選用3年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)的漿砌石圍堰施工方案，相應(yīng)的洪峰流量為37.8m3/s。根據(jù)設(shè)計度汛要求，在開工第一年導(dǎo)流洞貫通，壩基開挖完成，開工第二年汛前大壩填筑達到度汛高程269m，大壩前坡采用碾壓砂漿護坡，具備大壩臨時擋水與導(dǎo)流洞泄洪的度汛條件。

3 實際度汛形勢

該項目于2013年5月20日正式下達開工令，按施工進度計劃安排，主要節(jié)點工期為：2013年6月25日完成導(dǎo)流洞開挖；2013年7月20日完成導(dǎo)流洞襯砌及灌漿；2013年7月20日完成大壩圍堰砌筑；2013年9月15日大壩基及壩肩開挖完成；2014年4月15日進入汛期前，大壩填筑至269m度汛高程。

工程開工后，由于施工單位施工管理混亂等多方面的影響因素，多個工作面施工進度極其緩慢。其中導(dǎo)流洞基本按計劃開挖完成，但是在汛前沒有按計劃完成相應(yīng)的混凝土襯砌施工，圍堰（堰頂設(shè)計高程249.7m，實際達到250.0m）也基本按進度計劃完成施工。但其他工作面尤其是大壩的基礎(chǔ)開挖及后續(xù)大壩填筑的進度嚴(yán)重滯后，直到2014年4月15日進入梅汛期，大壩前區(qū)填筑只達到243m高程，主堆與次堆也只達到245m高程，與設(shè)計要求的度汛高程相差很多，度汛形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。

由于莊門源水庫下游不到2公里就是人口密集的自然村，如果出現(xiàn)洪水越壩而最終導(dǎo)致潰壩，后果將很嚴(yán)重。經(jīng)工程參建各方多次討論評估后，認(rèn)為施工單位在短期內(nèi)不可能將大壩填筑到設(shè)計要求的度汛高程，為了確保度汛安全，只有采取安全系數(shù)高防護措施。

4 可采用度汛方案對比

以下按度汛方案出稿的先后順序，分析各種度汛方案的優(yōu)缺點。

方案一：由于施工進度嚴(yán)重滯后，已無法按時完成至度汛高程，業(yè)主與監(jiān)理要求項目部根據(jù)實際情況編寫度汛措施。項目部于2013年3月16日編寫并報送了第一次度汛方案?；舅悸窞椋簩?dǎo)流洞泄洪，引水隧洞輔助泄洪，土石圍堰擋水。主要內(nèi)容如下：由于漿砌石圍堰實際頂高程已達到250m，在漿砌石圍堰下游先用土石方回填一個平臺，其高程與漿砌石圍頂高程相同為250m，在漿砌石圍堰下游坡腳形成一個250高程平臺，然后從漿砌石圍堰左岸起至右岸趾板邊坡方向再填筑一條頂寬5m的小型土石圍堰，該堰頂同時兼作大壩填筑料運輸?shù)缆贰Ｍ潦瘒唔敻叱套畹吞幐叱虨?58m，其兩側(cè)坡比均為1：1.5，土石圍堰上游坡面及250高程平臺用復(fù)合土工膜作為防滲體，周邊及坡腳有C15混凝土梁固定，復(fù)合土工膜外側(cè)用20cm厚碎石料鎮(zhèn)壓，防止土工膜拜損壞和老化。同時項目部計劃在2014年4月15日前完成引水隧洞160m洞挖，以確保在必要時可以輔助泄洪。

針對項目部編寫的度汛方案，項目主管理部門松陽縣水利局組織業(yè)主、設(shè)計、地勘、監(jiān)理及項目部等參建各方的負(fù)責(zé)人員于2014年3月20日開會對度汛方案進行討論分析，一致認(rèn)為主要有兩點無法確保安全：第一是土石圍堰的穩(wěn)定性分析沒有科學(xué)的計算依據(jù)；第二是以項目部的實際施工能力，在25d內(nèi)開挖完成160m的引水隧洞有很大不確定性。

最后認(rèn)為該方案風(fēng)險過大，應(yīng)重新編制并另行報批。

方案二：根據(jù)目前施工現(xiàn)狀，項目部在與工程各方多次協(xié)商后于2014年4月3日向監(jiān)理報送了第二次度汛方案。主要內(nèi)容是：在4月15日前做好大壩上游壩面砂漿固坡工作，壩后大塊石固坡，遵從“梅汛期間大壩全斷面過流施工”的指導(dǎo)原則，此原則直至7月15日前▽264.0m以下壩面砂漿固坡完成止。在其后的施工時段，采取前壩體先行，后壩體3C區(qū)后行的施工指導(dǎo)原則，直至大壩全面到頂。

大壩過流措施：在4月15日至7月15日間，大壩始終處于允許過流施工狀態(tài)，前壩坡按設(shè)計要求用M10砂漿固坡，后壩坡▽256.8m以下在設(shè)計干砌石內(nèi)坡面外加拋2m寬大塊石防沖護坡，塊石粒徑要求>1m、無風(fēng)化；大壩頂面鋪設(shè)復(fù)合土工膜，頂面用20m×20m鋼管鎮(zhèn)壓，若以▽256.8m為基準(zhǔn)，需要復(fù)合土工膜1萬m2，需要鋼管1 000m。大壩頂面啟動過流施工的條件為：若天氣預(yù)報暴雨（50～100mm/24h）連續(xù)2d以上或大雨（25～49.9mm/24h）連續(xù)3d以上情況下，提前兩天開始大壩過流頂面鋪設(shè)土工膜施工。在鋪設(shè)土工膜前，整個壩體頂面用15cm厚細(xì)料找平碾壓。大暴雨過后，庫區(qū)水位降至▽250.0m以下時，拆除鋼管，分條收起復(fù)合土工膜，繼續(xù)進行大壩填筑施工。

針對第二次度汛方案，本項目主管理單位松陽縣水利局組織人員對其進行了審查，認(rèn)為其中組織、人員、制度已落實，度汛措施與相應(yīng)的施工安排基本可行，同意按此方案落實執(zhí)行。

方案三：但是由于方案二確定后，項目部的施工組織不力等原因，施工實際進度與方案所確定的計劃進度相差甚遠(yuǎn)，至2014年5月份，壩體填筑仍沒有達到250高程，為確保壩體度汛安全，所以于2014年5月份，由業(yè)委托設(shè)計根據(jù)目前的實際情況編寫壩體過流保護設(shè)計。由于招標(biāo)時的設(shè)計報告只提出了一個度汛高程269m，后來設(shè)計單位重新按梅汛期與臺汛期分開計算度汛高程，計算結(jié)果如表3。

設(shè)計研究項目的實際情況后，確定采用生態(tài)格網(wǎng)對壩體過流保護，主要內(nèi)容為：首先暫停壩體填筑施工，立即對壩體進行整體過度流保護，在完成已填筑壩體的保護措施后，壩體才能繼續(xù)加高，壩體上游與下游坡面的保護應(yīng)隨壩加高相應(yīng)跟進，在設(shè)計洪水到來前，壩體應(yīng)立即停止加高，并及時完成壩頂?shù)谋Ｗo措施，壩體保護斷面如圖1所示，各部位保護措施分述如下。

壩頂上、下游邊緣部位各設(shè)4m長（順?biāo)鞣较颍瑢?m，厚40cm綠濱墊，綠濱墊相互之間用鋼絲綁扎成一體，壩頂中間部位采用厚40cm砂袋鋪蓋護面，為防止壩體小顆粒被過水帶出壩體，在壩頂綠濱墊和砂袋鋪蓋護面下設(shè)兩布一膜防滲。

壩體上游坡按原設(shè)計要求采用M10砂漿固坡。

壩體下游坡采用4m長（順?biāo)鞣较颍?，?.0m，厚40cm綠濱墊全坡護面，綠濱墊相互之間用鋼絲綁扎成一體，并且左右兩側(cè)綠濱墊與兩岸邊坡采用每墊3根Φ25mm，長2.5m（入巖2m）的錨桿連接。250高程以上部分綠濱墊設(shè)每墊2×2根Φ25mm，長2.5m（入壩2m）的錨桿加固，錨桿入壩段設(shè)三道長50㎝錨腳，其間距50cm。壩體的下游坡腳設(shè)兩排防沖體，其中第一排為4m長（順?biāo)鞣较颍瑢?m，厚100cm固濱籠，第二排為4米長（順?biāo)鞣较颍瑢?m，厚40cm綠濱墊護腳，為增強防護體的穩(wěn)定，固濱籠埋入地下60cm，并且固濱籠與綠濱墊之間用鋼絲綁扎成一體。其中固濱籠與綠濱墊填充物為塊石，其粒徑>1.5倍網(wǎng)孔直徑。

經(jīng)業(yè)主確認(rèn)后，最后采用方案三作為最佳度汛方案。

5 結(jié)語

工程按最后確定的度汛方案三落實度汛措施并合理安排工程施工，安全度過2014年度汛期。其間度汛水位最高的一次是在2014年8月19日暴雨形成的洪水，水位差水多與頂高程圍堰相等，但只持續(xù)5 min左右，隨后水位就下降到漿砌石圍堰以下。該度汛方案的優(yōu)點在于：在不影響工程繼續(xù)施工的同時保證了安全度汛，同時又節(jié)約投資，也可為其他堆石壩施工度汛提供有益的參考。

參考文獻

[1] DL/T 5016-2011，混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范[S].

[2] DL/T 5128-2009，混凝土面板堆石壩施工規(guī)范[S].

[3] 梅祖亮.堆石壩度汛壩體過流保護措施探討[J].浙江水利科技，2011（S1）：87-91.