龍潭水庫除險加固工程施工導流方案設計及技術分析

莊燕

龍潭水庫除險加固工程施工導流方案設計及技術分析

莊燕

（山東省臨沂市水利工程處，山東臨沂276000）

施工導流是后續除險加固施工的基礎，其可靠性直接關系到施工人員的安全及工程的成敗，因此必須保證施工導流方案安全可靠的前提下降低導流成本。以山東臨沂龍潭水庫除險加固為實例，對其除險加固工程施工導流方案設計及技術進行分析，通過對比各個施工圍堰方案的優缺點，得出土石圍堰完全滿足本項目要求，選擇該方案作為本工程的圍堰施工形式，并提出土石圍堰設的計方案以及施工關鍵點，實踐表明，該方案穩定和防滲均符合標準要求，應用效果良好，值得推廣。

龍潭水庫；施工導流；土石圍堰；設計；施工

0 引言

據不完全統計：目前我國境內有各型水庫超過10萬座，其中大約70%的水庫屬中小型，多建設于上世紀60年代左右，至今已有50多年歷史，普遍存在著腐蝕滲漏嚴重、標準化低等問題，除險加固勢在必行。而施工導流作為后續除險加固施工的基礎，其可靠性直接關系到施工人員的安全及工程的成敗，因此必須保證施工導流方案的合理性和可行性，在安全可靠的前提下降低導流成本。

1 工程概況

龍潭水庫位于新沭河一級支流穆疃河支溝蛟龍河上游，屬新沭河水系，其壩址位于山東臨沂市臨沭縣蛟龍鎮西部。該樞紐始建于1958年，屬小（一）型水庫。之后進行過兩次擴建及改造，現在其規模擴大為中型水庫，主要由大壩、溢洪道、南北放水洞、水電站等部分組成。本次除險加固包括主壩體、輸水洞工程，為保證建筑物在干地施工，需首先設置一道施工圍堰。

2 不同施工導流方案的對比分析

2.1 主體導流形式的選擇

圍堰是施工導流的主體性工程，也是臨時性防水建筑。目前水利工程建設用到的施工導流可分為兩類：全段圍堰法和分段圍堰法。

全段圍堰法其本質是河床外導流，利用臨時泄水道（隧洞、明渠、涵管等）使水流下泄，其特點是施工不受水流影響，利于提高施工速度。該導流形式一般適合于一些工程規模小、水流較緩、水流量小的工程；分段圍堰法又稱河床內導流，對河床進行分段封堵，建筑工程也實行分段施工。該方法適用于一些河床寬、流量大、規模大的工程。通過分析，本工程選擇全段圍堰法作為主體施工方案。

2.2 不同圍堰形式的對比分析

圍堰的基本要求為：（1）安全可靠，滿足穩定、抗滲要求；（2）結構簡單，施工方便，綜合成本低。根據圍堰建筑材料的不同，可將其分為土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰、混凝土圍堰等，各種圍堰的對比詳見表1。通過綜合分析，土石圍堰完全滿足本項目要求，因此最終選擇該方案作為本工程的圍堰施工形式。

3 土石圍堰方案設計分析

3.1 圍堰主體結構設計

（1）堰頂高程H確定

本項目設計為橫向圍堰，圍堰高程H是重要參數之一，按照公式（3-1）計算[1]，解得H=1867 m，由此可得圍堰總高10.8 m。該項目圍堰總體結構為梯形，圍堰頂寬5.0 m，迎水面邊坡坡度為1∶3，背水面邊坡1∶2。

表1 不同圍堰形式對比分析

式中：ha為正常水位，m；hd為波浪爬高，m；δ為安全超高，取0.5m。

（2）填筑材料設計

本項目圍堰填筑料為石渣和料土，材料應以土石料各一般為宜[2]。石料要求質地堅硬，遇水不軟化，粒徑不超過30 cm，其中粒徑范圍在20 cm～30 cm的石料含量在30%。土料可以就地取材，以紅土和粘性土為主，土料物理力學特征見表2。

3.2 圍堰防滲設計

通過地質勘查，本項目圍堰堰基為天然基巖面，厚度范圍4～8 m，圍堰防滲形式設計為復合土工膜斜墻。本項目設計復合土工膜結構從內到外依次為：基礎層、墊層、土工膜、保護層（見圖1）。其中墊層一般材質為細粒材料，包括瀝青、水泥砂等，但推薦使用土工織物。本項目選取不透水型土工織布，主要材質為聚丙烯[3]。

4 土石圍堰施工技術分析

4.1 土石填筑施工

本工程圍堰填筑所用的主要機械有挖掘機、自卸車、推土機和壓路機。圍堰的水下及水上部分采用不同方法施工，水下部分的土料回填采用進占法一次性回填至水面以上0.5 m，之后利用推土機進行推運、碾壓；水上部分回填采用分層后退法（見圖2）進行，分層壓實，逐層到頂，推土機整平碾壓[4]。

4.2 圍堰主體填筑質量控制

設計每層的鋪土厚度在30 cm～40 cm，要求每層土碾壓不少于三遍。石料碾壓利用振動碾，每層厚度控制在6 cm～10 cm，碾壓次數不低于四次。要求圍堰主體的壓實干密度平均值不低于2.10 g/cm3。

圖1 復合土工膜斜墻結構圖

圖2 進占法（左）和后退法（右）填筑施工示意圖

4.3 復合土工膜施工

復合土工膜直接決定了圍堰的防滲性，根據結構不同，可將本項目分為基面及墊層施工、土工膜鋪設、保護層施工等，下面依次介紹說明。

（1）基面及墊層施工

將基面上的尖銳物、樹根雜草清理干凈，人工修坡，使其坡度符合設計標準，基面采用振動板進行夯實，不允許出現凹凸不平。本項目墊層采用土工織布，鋪設時應保證平順，松緊度適中，與基面充分接觸。土工布按照“自上而下”順序鋪設，在頂部和底部進行固定，坡面處設置防滑釘。土工布連接處是薄弱環節，要求搭接寬度不少于30 cm（水下部分為50 cm），利用包縫機縫合；鋪設人員禁止穿硬底鞋施工[5]；

（2）復合土工膜鋪設施工

由于圍堰屬臨時性工程，對其變形要求較低，因此土工膜必須要適應圍堰的局部變形。在鋪設土工膜時，可適當設置均勻的褶皺，使土工膜本身有一定的擴展空間。土工膜的搭接方式有粘接、焊接和硫化法等，“兩布一膜（膜厚0.3 mm）或膜布不分”的復合土工膜適合用粘接法搭接；“兩布一膜（膜厚1.0 mm）或膜布分離”的復合土工膜適合用焊接法搭接，本項目選用粘接法。在與邊界連接處，本項目在地基和岸坡開挖錨固槽，將土工膜埋設于槽內。

（3）保護層施工

為保證復合土工膜的防滲效果及防止其破損，在土工膜鋪設完成后在其上部再鋪設一道保護層。本項目選擇噴射一層厚度為3～5 cm的水泥砂漿作為保護層，這種保護層形式施工簡單、快速，而且效果良好，完全滿足使用要求[6]。

5 結語

施工導流是水利工程建設的基礎，而圍堰是施工導流的主要技術手段。因為圍堰一般為臨時性工程，因此在選擇圍堰方案時，一定要深入了解工程實際情況，保證其經濟適用。龍潭水庫施工導流圍堰工程歷時16天，在排水期間堰體穩定，滲水量也在標準范圍以內，做到了因地制宜，其將水泥砂漿作為保護層也體現了大膽創新，應用效果良好，值得推廣。

表2 土料物理力學特征

[1]劉瑩瑩.水電站工程施工導流方案設計[J].中國水運（下半月），2009，（10）：45-48.

[2]鄧彪，萬洪程.峽江水利樞紐工程施工導流方案設計[J].水利建設與管理，2006，（04）：32-35.

[3]劉曉平，田輝，蔣明鋒，等.長江綜合樞紐施工導流方案優化[J].水利水運工程學報，2013，（04）：27-30.

[4]李敬俊.水利水電樞紐工程施工導流設計經驗與教訓[J].廣東水利水電，2006，（S1）：78-82.

[5]史有富，王福運，馮吉新，等.豐滿水電站重建工程大壩施工導流設計[J].水利水電技術，2016，（06）：19-23.

[6]張超，胡志根.基于上-下游水電站協商定權的施工導流決策模型[J].四川大學學報（工程科學版），2014，（01）：44-48.

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1673-9000（2017）02-0087-02

2017-01-12

莊燕（1975-），女，山東臨沂人，工程師，主要研究方向：水利工程施工。