南水北調中線穿漳河倒虹吸工程施工導流

(中國人民武裝警察部隊 水電第一支隊，河北 唐山 063000)

圖2 漳河渠道倒虹吸剖面(單位：cm)

1 工程概況

漳河河床底部高程約為75.65～78.4 m，枯水期水面寬約為50 m，水深0.5～3.0 m，有時斷流，來水量受上游岳城水庫調控。河床兩側為漫灘及Ⅰ級階地。兩岸漫灘寬闊、平緩，灘面高程80～84 m，向河床微傾，漫灘前緣與河床多呈陡坎相接，坎高約為0.5～1.5 m。Ⅰ級階地兩岸均有分布，階面平坦，向河床微傾，地面高程86～93 m，前緣與漫灘呈陡坎相接。渠道穿過漳河段采用倒虹吸建筑物，布置于漫灘前緣及河床部位，倒虹吸軸線下游約1.3～1.8 km處河道彎曲，右岸迎流頂沖，Ⅰ級階地直接與河床相接，岸坡較陡，階地階面高程84～87 m，寬度大于500 m。

倒虹吸建筑物由南向北分別由南岸連接渠道(包括退水閘、排冰閘)、進口漸變段、進口檢修閘段、倒虹吸管身段、出口節制閘段、出口漸變段、北岸連接渠道等組成，在南岸連接渠道右側設有退水、排冰閘。穿漳工程軸線總長1 081.81 m，其中倒虹吸管身段軸線長619.18 m。建筑物干渠樁號為730+640.19～731+722，護岸位于工程軸線下游約1.26 km，護岸工程順流向長度500 m(見圖1，2)。

圖1 漳河渠道倒虹吸平面布置

工程永久建筑物為Ⅰ級建筑物，安排在非汛期(每年10月1日至次年6月30日)施工，汛期河槽內停止施工。根據招標文件和《水利水電工程施工組織設計規范》(SL303-2004)，工程的施工導流建筑物采用5級，導流設計標準采用10 a一遇洪水。 導流設計流量為266 m3/s，校核標準為岳城水庫非汛期調度運行最大泄流量500 m3/s。

2 施工導流布置

漳河渠道倒虹吸管身段跨越原河床，在管身段左側(即原河床上游)為左右二支Y型分岔河道，兩河道通過中間的分水灘隔開，在管身段右側匯聚為一條河道。根據河道及建筑物的布置和分布特點，漳河渠道倒虹吸二期圍堰把原河道截流，利用開挖的上游河道旁的低洼地帶、頂部已回填平整過的部分管身段和管身右側漫灘開挖形成的導流明渠過流。

分期導流施工時段：一期為2009年10月1日至2010年6月20日；二期為2010年10月1日至2011年6月20日。

圖3 漳河渠道倒虹吸一期導流布置

由于開工時間接近第一個施工汛期，故采用在第一個汛期過后的2個非汛期施工作為漳河渠道倒虹吸導流方案，施工期導流采用U型圍堰布置。

第一個非汛期施工主要利用一期圍堰和原河床導流，考慮到二期施工期間須采用明渠導流，應盡量利用低洼地帶開挖、減少引流長度、節約相關工程量，根據現場地形地貌狀況，一期圍堰形成基坑，從第23節管身位置做順河流向的縱向圍堰和向進口側方向延伸的橫向圍堰，主要進行倒虹吸進口側的20節管身施工(見圖3)。

第二個非汛期施工的倒虹吸水平管身段處于河床部位，須對原河床進行全斷面截流，由于管身段回填高程為75.0 m，故決定從第18節已經回填完畢的水平段管身頂面上做順河流向的縱向圍堰和向出口側方向延伸的橫向圍堰，最終形成施工基坑。同時二期導流明渠跨越了一期已施工完畢的倒虹吸水平段管身，但是跨越管頂處的回填頂部設計高程為75 m，低于導流明渠底高程76 m，為了使導流明渠排水順暢，須在導流明渠的右側管身段部位填筑擋水堤段，形成完整的導流明渠(見圖4)。

圖4 漳河渠道倒虹吸二期導流布置

兩期圍堰均采用均質土圍堰，其中一期基坑圍堰總長度為540 m，堰頂高程82.35 m，圍堰頂寬5 m，圍堰最大高度為2.81 m(圍堰坐落基礎面地面線最低高程約為79.54 m)；二期圍堰堰頂高程82.2 m，圍堰頂寬5 m，圍堰最大高度5.7 m(圍堰坐落河床底部地面線最低高程約為76.5 m)，二期基坑圍堰總長度為596 m。

3 導流明渠開挖及圍堰填筑施工

導流明渠土料開挖和圍堰填筑所需土料的開挖采用2 m3挖掘機進行， 15 t自卸車裝運卸料至指定區域，直接用開挖料進行圍堰填筑，剩余土方運至棄渣場或臨時堆料區。一、二期圍堰施工充分利用開挖土方料填筑施工，并在最初開始的填筑作業面上進行生產性試驗，確定各項相關施工參數，采用推土機攤鋪自行式振動碾壓機碾壓夯實填筑土料。具體施工方法同土方回填填筑施工。

主體圍堰采用土方填筑，一、二期基坑圍堰頂部作為場內交通運輸通道、材料堆放場地和非汛期施工時的搶險通道、場地，堰頂寬度按30.0 m考慮(縱向圍堰9 m)，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡1∶1.5。圍堰填筑前，對圍堰岸邊接頭部位及其設計邊線范圍進行清理，清除深度為50 cm，清除寬度超出圍堰底部寬度邊線為迎水面2 m和背水面1 m，清除的雜土和削坡剩余土方運至指定的地點。

圍堰迎水面底部50 cm厚范圍采用木排石籠回填做圍堰護腳，防止水流沖刷。圍堰帷幕以上部分采用鋪設土工膜防滲，在迎水坡面采用30 cm厚漿砌石護砌、勾縫防沖刷；背水面堰底填筑開挖砂卵石護腳。圍堰開始填筑施工時，根據施工測量控制圍堰的中心線和堰底高程，然后再測定圍堰位置，確定圍堰的施工范圍。施工前須經工程師檢驗，合格后方可進行填筑施工。導流明渠過水斷面范圍內采用土工膜防滲(見圖5)。

圖5 圍堰斷面示意

二期導流跨過一期管身頂部，利用開挖的上游河道旁低洼地帶、頂部已回填平整過的部分管身段和管身右側漫灘開挖形成的導流明渠過流。導流明渠邊坡1∶2.5，底部襯土工膜防滲，上面砌筑30 cm厚漿砌石、勾縫防沖刷。

3.1 施工程序

圍堰填筑施工程序：施工準備→測量放樣→腐殖土清理→土層開挖測量放樣→土方回填。

導流溝開挖施工程序：施工準備→測量放樣→土方開挖。

3.2 施工準備

施工前先對地表進行場地清理，要做好以下措施：

(1)開工前清理開挖工程區域內的植被、樹根、雜草、垃圾、廢渣和其他障礙物。由于部分開挖范圍內有林木砍伐后殘留的樹根，采用PC300挖掘機逐個清理。

(2)清理施工場地地表的植被，范圍延伸到施工圖所示最大開挖邊線或填筑坡腳線外側1 m以外。

(3)對清理區域以外的天然植被采取保護措施，防止施工破壞環境。

(4)檢查表層腐殖土厚度。

3.3 測量放樣

根據施工圖紙，對開挖場地進行測量放樣，并隨時跟蹤開挖坡面測量，控制開挖面的高程，直至達到設計高程。

3.4 表層腐殖土清理

場地清理完成后，表層腐殖土清除用T140推土機推運成堆，ZL-50裝載機裝，15 t自卸汽車運輸至南岸臨時堆渣場，局部采用挖掘機配合推土機清理。

3.5 開挖施工

由于開挖量不大，施工強度不高，選配1臺2 m3挖掘機即可。配備4輛15 t自卸汽車運輸渣料。考慮開挖推料及渣場平整，選用1臺T140推土機。

3.6 回填施工

(1)回填用料。主要采用河床導流開挖料、管身段開挖料進行回填。

(2)施工機械。因回填工程量較小，回填施工主要配備1臺2 m3挖掘機，3臺15 t自卸汽車運輸土料，1臺T140推土機攤鋪配料和1臺18 t振動碾碾壓。

(3)施工方法。采用基坑開挖出砂礫石料，自卸汽車運輸至填筑面，由推土機攤鋪，鋪土厚度35 cm，18 t振動碾壓實，靜碾2遍，振動碾壓4遍。

3.7 回填質量檢查

按設計要求和試驗參數對回填土方進行壓實度檢查，采用灌水法進行壓實度檢查，按國家有關試驗規范進行取樣并檢查碾壓的壓實度，檢查合格后方準進入下一層施工。

4 結 語

在倒虹吸施工整個過程中，漳河沒有出現汛期河水暴漲的情況，導流并未真正被利用到，但從方案設計和現場施工過程可以看出，導流技術情況復雜，需要因地制宜，根據具體地形、環境條件和施工條件等來具體選擇合適的方案，還必須結合水文情況詳細計算，設置地面坡降，滿足過流要求。同時，在組織施工過程中，必須嚴密組織，根據時間節點要求，合理充分配置人員設備。穿漳河倒虹吸工程于2012年6月完工，自2014年6月通水以來，未出現質量問題，得到了各方好評。