玉屏縣尖坡水庫工程樞紐區導流優化方案簡介

宋明樂

摘要：玉屏縣尖坡水庫工程樞紐區設計導流方案為左岸導流，采用分兩期導流，在保證滿足設計過流量的前提下，為了形成施工場地和加快整體進度，又因河床狹窄，基坑工作面不大，采用全段圍堰法一次鋼涵管導流優化方案。通過對初設導流方案進行優化，在滿足設計汛期過流量條件的前提下，既形成施工場地又加快了整體施工進度，取得了良好的效果。

關鍵詞：水庫；導流工程；優化；方案

1、工程概況

尖坡水庫位于玉屏縣大龍鎮祥查村高橋河洪家灣溪流中上游，距玉屏縣城約15km，距貴陽市316km，工程的主要任務是農業灌溉。

水庫壩址以上流域面積2.66k㎡，總庫容66.5萬m3，工程等別為小（2）型Ⅴ等，工程樞紐包括擋水壩、壩頂溢洪道、壩身取水口、放空兼沖沙底孔、灌溉管道等。擋水壩為C15埋塊石砼三圓心單曲拱壩，最大壩高為36.5m（含1m墊層），正常蓄水位466.00m，設計灌溉面積3150畝，其中水田1030畝（含土變田270畝），旱地2120畝，灌溉保證率P=80%時灌溉年用水量85.5萬m3。

本工程擋水壩為C15埋石混凝土拱壩，其樞紐建筑物包括擋水壩、岸邊溢洪道、取水建筑、放空建筑物等。大壩為C15常態埋塊石混凝土三心圓拱壩。壩頂高程為468.50m，河床段建基面高程432.00m，起拱高程433.00m，最大壩高36.5m，最大底寬10m，壩頂寬度上游壩面鉛直，下游壩坡1：0.169，壩基坐落在弱風化中下部。

壩頂溢洪道溢流凈寬12m。堰頂高程466.00m，溢流表孔堰型為WES實用堰，方程為Y=0.438X1.85，下游消能采用挑流消能。

放空兼沖沙底孔緊靠溢流表孔布置，位于大壩右岸。底孔采用獨立塔式井筒型結構設計，進口底坎高程445.50m，底孔孔身斷面寬×高為1.5×1.5m的方形圓角孔，圓角半徑為0.2m，孔身壁厚度為0.5m，底孔全長為17.73m，其中進口閘門槽段長6.2m，壩內孔身段長10.226m（含挑流段長度）。

大壩壩址河段長約260m，下游為一深切陡崖，受地形條件限制，壩址選擇具唯一性。壩址河谷斷面為一不對稱“V”字型河谷，正常高水位以下，左岸自然地形坡度35°～49°。右岸自然地形坡度下陡上緩，高程480m以下，自然地形坡度31°～57°；高程480～438m，為一平緩臺地，自然地形坡度10°左右。正常蓄水位466.00m時，河谷寬72.6m，寬高比2.59。

坡水庫左岸有鄰谷（溪沖）發育，其庫首對應的鄰谷溝底高程為446m左右，與庫首溝底高程近于一致，溝內有地表名流，兩沖溝之間山體最薄位置約270m；在右岸有胡沖、尖坡村寨所在的沖溝發育，其溝底水力坡降較大，現狀為梯田，溝底高程遠高于對應庫區溝底高程，兩沖溝之間山體厚約280m。

2、初步設計導流方案

設計導流方案為左岸導流，在兩個枯水期內完成大壩主體，采用分兩期導流，一期為上游舊壩擋水，左岸明渠導流，下游新建土石圍堰。二期利用壩體放空兼沖沙底孔導流，上游利用原有擋水壩加高3m作為上游圍堰，下游新建漿砌石圍堰的施工導流方式。

度汛標準、度汛時段及流量表

3、優化導流方案的必要性及可行性

為了形成施工場地和加快整體進度，又因河床狹窄，基坑工作面不大，我方擬采用全段圍堰法一次導流。導流方案仍然為左岸導流，在一個個枯水期內完成大壩主體，下年汛期之前大壩澆筑到451.5m度汛高程，汛期采用大壩擋水、放空洞過流的度汛方式。

優化的必要性：

①尖坡水庫施工場地狹窄，采用分期導流使得施工場地更加狹窄，因為導流明渠、縱向圍堰都要占用本來就狹窄的大部分施工場地，壩體無法進行順利施工。采用埋設涵管導流方式可以大大加寬施工場地，使得大壩下游形成一個大平臺，便于機械作業和堆放施工物料。

②由于各種原因尖坡水庫總體進度嚴重滯后，采取分期分段導流方式工期較長，而采用全斷面圍堰一次導流能明顯加快施工整體進度。

優化的可行性：

①涵管導流是一種利用涵管進行導流的施工方法，適用于導流量較小的河流或只用來擔負枯水期的的導流。

②尖坡水庫河床段開挖時在本年汛后開始，此時本年度汛期結束。

4、優化導流方案

由于該河流流域面積不大，屬于季節性河流，流量很小，故導流擬采用涵管導流，將壩軸線上游舊漿砌石壩加高作為上游擋水圍堰，圍堰頂寬1.0m，底寬2.0m，高3.0m。

壩基開挖開口線范圍為一根鋼管，直徑均為DN1200mm，鋼管長30m，鋼管在壩體部分不再拆除，進行封堵灌漿處理，為保證過流面積并較少壩體內永久保留管道數量，待放空洞具備過水條件后進行拆除，放空洞頂高程為447.5m。

設計枯水期過流量為4.8m3/s，經計算鋼涵管滿足上游來水洪峰流量4.8m3/s，考慮上游圍堰加高3m的庫容調節作用，能滿足設計過流量要求。

鋼管采用焊接連接，由于鋼涵管在壩基坑范圍內18m是架空的，兩端砌筑漿砌石鎮墩，上游側緊挨圍堰漿砌石砌筑2m*1m*1m的漿砌石鎮墩，下游側砌筑兩個2m*1m*1m的漿砌石鎮墩。架空部分鋼管用直徑20cm的三根鋼管形成三腳架作為支撐固定點，支撐點設置在壩體下游側的埋石混凝土范圍，將來澆筑在壩體內不再拆除。鋼涵管在壩體內部分上下游分別設置兩道止水環，鋼管進出口頂部設置灌漿孔便于后期封堵。

5、導流涵管封堵方案

封堵時間：右岸放空洞具備過水條件。

封堵步驟如下：涵管進口砂袋封堵→上游圍堰擋水→壩體外鋼管保留50cm其余拆除→上下游多出50cm鋼管頂部事先設置2個直徑20cm的下料口→鋼管兩端用鋼板封死→通過2個下料口往壩體內鋼管灌注C15混凝土→灌注水泥漿→切除多余50cm鋼管和混凝土→丙乳砂漿將涵管斷面抹平封閉→拆除上游漿砌石圍堰。

鋼管超出壩體50cm保留外，其余鋼管拆除，然后在多出的50cm鋼管頂部事先焊接出兩個直徑20cm鋼管作為混凝土下料口，鋼管兩端用鋼板焊接封閉，然后通過2個下料口向鋼管內澆筑C15混凝土，混凝土灌滿后再將下料口作為灌漿孔，向鋼管內灌注水泥漿，使得涵管內混凝土到達密實。然后將多出的50cm鋼管及混凝土切除，再用丙乳砂漿將涵管上下游斷面抹平，最后拆除上游漿砌石圍堰。

6、優化效果

通過對初設導流方案進行優化，在滿足設計汛期過流量條件的前提下，既形成施工場地又加快了整體施工進度，取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]《水利水電工程施工導流設計規范》SL 623-2013.

[2]《水利水電工程設計洪水計算規范》SL 44-2006.

（作者單位：河北省水利工程局）