云河水庫施工導流圍堰設計淺析

付立

（陜西省漢中市水利水電建筑勘測設計院，陜西漢中723000）

云河水庫施工導流圍堰設計淺析

付立

（陜西省漢中市水利水電建筑勘測設計院，陜西漢中723000）

云河水利水電工程河段存在河床砂卵石覆蓋層較厚，河床透水性強，滲水量大的狀況，導流設計中存在著導流圍堰在汛期要能過水，圍堰斷面形式要經濟合理，圍堰要能夠有效保護大壩基坑安全施工等要求。根據以上要求，選擇全段圍堰隧洞導流方式，合理確定圍堰高程，采用鋼筋石籠護面的過水土石圍堰，圍堰內部采用伸入基巖的混凝土防滲墻，石渣堰體填筑施工速度快。穩定可靠的導流圍堰將使導流度汛任務順利完成，為大壩安全、快速施工創造良好條件。工程建設建設后，效益顯著。

云河水庫；導流圍堰；防滲；設計

1 工程概況

云河水利水電工程位于陜西省南鄭縣西南40 km的兩河鎮，系由云河（即漾家河上段）筑壩引水，向濂水河紅寺壩灌區補水并結合發電的小（1）型跨流域引水綜合利用工程，主要建筑物為4級。

云河水庫大壩主體為碾壓混凝土，碾壓混凝土重力壩的施工為控制工程施工總進度的關鍵，而導流工程則是大壩快速安全施工的重要保證。碾壓混凝土壩在施工期間必須采取嚴格的溫控措施控制壩內溫度，防止產生大量的溫度裂縫。施工倉面過水會擾亂對大壩內部的溫度控制，極易形成溫度裂縫，要避免這種情況出現，因此要對導流方案設計準確，避免施工初期水流漫壩；大壩倉面出強約束區以后，通過壩體預留缺口宣泄洪水，既達到了聯合導流隧洞安全度汛的目的，同時通過控制過流范圍，避免洪水漫壩對壩體產生不良影響，因此要確保導流方案能保障基坑內快速、安全施工，在汛期前壩體達到缺口溢流的形態。

2 設計原則

工程中圍堰的施工質量關乎到大壩施工的總體質量，本工程圍堰設計應本著以下原則：（1）根據導流時段來水量，計算合理的堰頂高程和穩定可靠的斷面形式，要在枯水期能保證大壩基坑施工安全，這就要求設計堰頂高程不能定得過高，增加投資，又要避免堰頂高程不夠，出現大壩出強約束區以前水流漫壩的狀況；（2）導流圍堰填筑能夠就地取材，經濟合理，構造簡單，便于修建、維護；（3）工程河段砂卵石覆蓋層較厚，河床透水性強，滲水量大，要注重選擇高效的防滲措施，避免大量滲水影響大壩主體施工速度。

3 導流方式及圍堰型式的確定

3.1 導流方式

根據云河水庫大壩壩址地形地質情況，由于河谷狹窄，河床最窄處僅25 m左右，若采用分期圍堰，施工場地小，施工倉面狹窄，不利于快速施工，在汛期壩體沒有出強約束區情況下壩面過水會對壩體質量產生影響；河床強透水層深度達6 m，修筑分期圍堰防滲處理工程量大；且枯水期導流流量不大，不宜采用分期圍堰導流。

全段圍堰隧洞導流方案，使得施工場地范圍大，干擾小，有利于加快施工進度，故選擇全段圍堰導流方式。

3.2 圍堰基本型式及構造

施工導流常用有土石圍堰、草土圍堰、混凝土圍堰、鋼筋混凝土圍堰等[1]。普通土石圍堰、草土圍堰不能達到汛期過流的要求；混凝土與鋼筋混凝土圍堰抗沖與防滲能力強，但開挖方量及澆筑混凝土量大，造價較高；混凝土護面過水土石圍堰符合汛期過水要求，但施工過程中需要分期施工，防滲工藝復雜，不利于加快施工進度；鋼筋石籠護面的過水土石圍堰，采用垂直混凝土防滲墻防滲，防滲結構簡單，混凝土防滲墻與石渣填筑堰體施工同步進行，施工速度快。故選擇鋼筋石籠護面過水土石圍堰進行設計。

4 導流圍堰設計

4.1 工程等級及洪水標準

根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303—2004）[2]和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）[3]的規定，綜合分析保護對象、失事后果、導流建筑物使用年限、圍堰高度和庫容，確定導流建筑物級別為5級；根據圍堰結構類型確定導流建筑物洪水標準，可用5~10年洪水重現期。考慮到云河水庫大壩為剛性壩，施工期設計洪水標準選用規范規定的下限值，即采用5年一遇洪水標準設計。

云河水庫壩址以上控制流域面積128 km2，主河道長18.95 km，河道比降20.4‰。流域呈闊葉狀，河道兩岸山勢陡峭，河谷狹窄，大部分為深山水源涵養區，植被良好，水土流失較小，年降雨量大于1400 mm，河流水量充沛，因流經灰巖地區，有多處泉水補給，枯水期水量比較平穩。根據漢中地區河流洪水變化規律及本工程施工安排，確定枯水期為6個月（1~2月、3~4月、11~12月），分三個時段，計算得出枯水期各時段流量分別為Q1~2月=3.04 m3/s，Q3~4月=48 m3/s，Q11~12月=27.6 m3/s。

按枯水期流量Q20%=48 m3/s計算上游圍堰水位為842.40 m，取超高0.5 m，確定堰頂高程842.90 m。按枯水期流量Q20%=48 m3/s計算下游圍堰水位為839.80 m，考慮下游圍堰能起到臨時交通的作用，取超高0.7 m，確定堰頂高程840.50 m。

4.2 設計內容

根據導流洞布置、基坑施工開挖和上游圍堰運行要求，上游圍堰布置于大壩上游約20 m處，堰體上游坡腳距導流洞進口約25 m，結構型式為石碴填筑和干砌石護面組成的過水圍堰。堰體過水保護體系采用干砌石護面，護面厚0.5 m，再利用Φ10@200鋼筋網固面，鋼筋網錨入河道兩岸山體巖石內。堰頂高程842.90 m，河床面以上最大堰高5.7 m。設計堰頂寬度3.5 m，長38 m，迎水面坡比1∶2，背水面坡比1∶1.5，河床為砂卵石層，厚度最大處約6.0 m，堰體采用C15混凝土防滲墻防滲，防滲墻底部嵌入基巖0.5 m，防滲墻最大深度約11.7 m，防滲墻頂部厚度0.5 m，墻體上、下游面坡比為1∶30，防滲墻中點處設一道伸縮縫，縫間設銅止水片。混凝土防滲墻與河岸連接處嵌入基巖或不透水層，進行錨固和灌漿處理。堰體石渣填筑時應保證混凝土防滲墻兩側石渣頂面高程相差不超過0.1 m，防滲墻1.5 m范圍內石渣壓實時應在墻兩側同時進行，防止墻體傾斜。

下游圍堰位于壩軸線下游約51 m處，結構型式為石碴填筑和干砌石護面組成的過水圍堰。堰體過水保護體系同上游圍堰。堰頂高程840.50 m。設計堰頂寬3.5 m，長53 m，迎水面坡比1∶2，背水面坡比1∶1.5，河床面以上最大堰高5.8 m。河床為砂卵石層，平均厚度約3.0 m。堰體采用混凝土防滲墻防滲，防滲墻最大深度約8.8 m，防滲墻頂部厚度0.5 m，墻體上、下游面坡比為1∶30，沿圍堰軸線長每隔20 m設一垂直溫度伸縮縫，縫間設銅止水片。混凝土防滲墻與河岸連接處，防滲墻要嵌入基巖或不透水層，并進行錨固和灌漿處理。堰體石渣填筑時應保證混凝土防滲墻兩側石渣頂面高程相差不超過0.1 m，防滲墻1.5 m范圍內石渣壓實時應在墻兩側同時進行，防止墻體傾斜。

4.3 后期處理

導流圍堰在大壩下閘蓄水前拆除，混凝土防滲墻應破碎拆除，并回收鋼筋石籠護面中的部分鋼材。

5 結語

云河水庫導流圍堰主體采用導流隧洞開挖石渣填筑，取材方便，造價經濟，鋼筋石籠護面及混凝土防滲墻施工方法簡單，施工速度快，為工程建設節省了工期；堰頂高程確定合理，既避免了定得過高，不利于節省投資，又避免了堰頂高程選得過低，出現施工初期水流漫壩和淹沒基坑的狀況；云河水庫大壩主體工程施工已經進行了一年多時間，在此期間施工導流圍堰堰體穩定，外部用鋼筋網對干砌石護面的固定保護效果較好，汛期洪水對堰體破壞范圍小，圍堰修整工作量少；圍堰內部采用伸入基巖的混凝土防滲墻，建成后防滲效果較好，減少了大壩主體施工期間基坑內排水工程量，極大的減小了滲水對大壩連續澆筑、快速施工的影響，為工程建設發揮了顯著效益。

[1]袁光裕主編.水利工程施工[M].4版.北京：中國水利水電出版社，2005（2007重印），P15～P40.

[2]SL 303—2004，水利水電工程施工組織設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2004.

[3]SL 252-2000，水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

TV551.3

B

1673-9000（2017）03-0094-02

2017-04-16

付立（1988-），男，陜西勉縣人，助理工程師，主要從事水利水電工程設計工作。