水庫建設期施工導流調整與安全防護措施研究

王雄雄 林風雷 王細都

（泰順縣水利局，浙江溫州 325500）

1 工程概況

水庫壩址區位于浙南中低山區，地勢高峻，峰巒突起、綿延不斷、被河流深切呈V形的狹谷、谷底基巖出露較好，山坡林木茂密。本工程樞紐建筑物主要由水源工程的攔河壩大壩、溢洪道、防空洞，供水系統的樟嶺隧洞、嶺北溪管橋、嶺泰隧洞、加壓泵站、下游壓力管道等部分組成。

攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂長196.00 m，最大壩高80.5 m，壩頂寬6.0 m，壩頂高程587.00 m，防浪墻頂高程588.00 m，上下游壩坡均為1∶1.4。泄水建筑物結構采用岸邊溢洪道，布置于攔河壩左岸，為有閘門控制的正槽溢洪道，由進水渠、控制段、泄槽、挑流消能段等組成，泄洪閘為3孔正堰，每孔凈寬8.00 m，堰頂高程582.00 m。

本工程為Ⅳ等工程，主要建筑物（攔河壩、溢洪道、放空洞、供水隧洞、管橋、加壓泵站等）為4級建筑物。混凝土面板堆石壩壩高超過70 m，根據規范《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2017）。對于2級、3級的永久性水工建筑物，水庫大壩建筑物提高一級，但洪水標準可不提高。設計時，由于攔河壩較高，且較重要，故將攔河壩建筑物級別提高至3級建筑物，洪水標準不予提高，次要建筑物（如施工導流等臨時建筑物）為5級建筑物。

2 壩址區原施工導流方案

壩址區采用“圍堰一次斷流、隧洞導流”方式，非汛期上游天然來水由上下游圍堰擋水，導流隧洞過流；汛期上游天然來水則由壩體填筑斷面擋水，導流隧洞過流。

根據導流水利成果，結合施工控制性進度安排，攔河大壩工程的導流方案及施工期臨時度汛方案可分為幾個階段。

（1）第一階段。

2019年汛期，為溢洪道基礎開挖、施工及導流隧洞開挖期，期間上游天然來水由“原河床過流”。

（2）第二階段。

2019年10月16日～2020年4月15日，為壩體基礎開挖、基礎處理、趾板混凝土澆筑及壩體堆石填筑初期，來水由圍堰擋水，導流隧洞過流，期間上游天然來水由導流隧洞過流，上下游土石圍堰擋水，導流標準按非汛期5年一遇（P=20%）洪水設防。

（3）第三階段。

2020年4月16日～2020年7月15日，為壩體堆石填筑期，期間的上游天然來水可由壩體填筑斷面擋水，導流隧洞過流，因壩前攔洪庫容小于0.1 億m3，故壩體施工期臨時度汛標準采用梅汛期20年一遇（P=5%）洪水，梅汛期最高庫水位分別為522.50 m。汛期來臨之前，壩體堆石梅汛期必須填筑至高程524.00 m以上，故施工期臨時度汛采取“壩體填筑斷面擋水、導流隧洞過流”的方式。壩體墊層料表面采用混凝土擠壓邊墻（或砂漿護坡），以確保壩體臨時度汛安全。

（4）第四階段。

2020年7月16日～2020年10月15日，為壩體堆石填筑期，期間的上游天然來水可由壩體填筑斷面擋水，導流隧洞過流，因壩前攔洪庫容小于0.1 億m3，故壩體施工期臨時度汛標準采用臺汛期20年一遇（P=5%）洪水，臺汛期最高庫水位分別為541.20 m。汛期來臨前，壩體堆石臺汛期必須填筑至高程543 m以上，故施工期臨時度汛采取“壩體填筑斷面擋水、導流隧洞過流”的方式。壩體墊層料表面采用混凝土擠壓邊墻（或砂漿護坡），以確保壩體臨時度汛安全。

（5）第五階段。

2020年10月15日后，完成壩體填筑及面板等工程施工。由于某些原因造成施工進度滯后，按照原施工導流方案，難以實現在2020年4月15日大壩填筑至524 m（梅汛期度汛高程，填筑量約20 萬m3），為了保證工程能夠按期完工，需要研究施工導流調整方案以及保證大壩安全度汛措施。

3 壩址區施工導流調整方案研究

3.1 調整思路

在隧洞導流方式及壩體施工期度汛標準不變的前提下，適當調整施工導流程序，以滿足施工總進度、主要關鍵節點及其施工度汛形象面貌要求。延長大壩上、下游圍堰擋水時段，提高上游圍堰高程，滿足梅汛期圍堰擋水，大壩在圍堰保護下施工，臺汛期由大壩臨時斷面擋水度汛。

3.2 施工導流調整方案

（1）梅汛期度汛方案調整。

延長大壩上、下游圍堰擋水時段，提高上游圍堰高程，滿足梅汛期圍堰擋水，大壩在圍堰保護下施工，臺汛期由大壩填筑斷面擋水度汛。梅汛期度汛可采用加高上游圍堰至梅汛期度汛高程的方案，減緩大壩填筑至524 m度汛高程的工期壓力。上游圍堰按照過水圍堰設計，以確保發生超標準洪水時仍可確保圍堰不潰，保證大壩施工時間，將上游土石圍堰改為C7.5W4膠凝砂礫石圍堰。

膠凝砂礫石因其有著經濟、安全、便捷、環保等特點，所以在國外的水利工程中應用廣泛，膠凝砂礫石是由膠凝材料和砂礫石拌和而成，是一種抗壓耐剪的新型筑壩材料[1-2]。

因骨料是連續級配的砂礫石，因此需要隨時監測骨料變化以調整配合比。膠凝砂礫石配料用量（kg/m3）可考慮暫定為水97 kg、水泥77 kg、粉煤灰33 kg、砂礫料2 200 kg，砂礫料最大粒徑25 cm，砂率不小于20%。

碾壓遍數暫定為靜碾兩遍、動碾6遍，具體指標要求通過現場工藝試驗確定以滿足強度C7.5、抗滲等級W4的要求，碾壓前兩側采用C20混凝土預制塊作為模板，預制塊尺寸為1 m×1 m×1 m，吊機安裝。因導流洞進口位置及高程調整（進口高程由原511 m調整為513.5 m），梅汛期度汛高程應相應調整為526.5 m。

上游圍堰兩邊坡比取1∶0.7，上下游最大寬度31.5 m，大壩趾板距離導流洞距離為90 m。上游圍堰在填筑前，于上游坡腳處設一處4 m高的C20混凝土擋渣坎，以防止上游施工道路開挖產生的石渣順河道下沖對圍堰產生破壞。

（2）臺汛期度汛方案調整。

臺汛期度汛與原方案略有區別，采用壩體臨時填筑斷面擋水、導流隧洞過流的方案。

（3）調整后的導流時段分析。

根據導流水力計算成果和施工進度安排，調整后的導流時段可分為4個階段。

①2019年汛期至2019年12月5日前，為庫區道路施工、溢洪道基礎開挖、導流隧洞襯砌，期間上游天然來水由“原河床過流”。

②2019年12月6日～2020年7月15日，為壩體基礎開挖、基礎處理、趾板混凝土澆筑及壩體堆石填筑初期，來水由圍堰擋水，導流隧洞過流，上下游采用膠凝砂礫石圍堰擋水，度汛標準采用梅汛期20年一遇（P=5%）洪水，梅汛期最高庫水位分別為525.0 m。

③2020年7月16日～2020年10月15日，為壩體堆石的填筑期，期間的上游天然來水可由“壩體臨時填筑斷面擋水，導流隧洞過流”，因壩前攔洪庫容小于0.1 億m3，故壩體施工期臨時度汛標準采用臺汛期20年一遇（P=5%）洪水，臺汛期最高庫水位分別為543.70 m。汛期來臨之前，壩體堆石臨時斷面臺汛期必須填筑至高程545.50 m以上。

④2020年10月15日以后，圍堰+擋水，導流洞過流，完成壩體填筑及面板等工程施工。

4 安全防護措施

充分利用已貫通的導流洞，2019年8月完成混凝土澆筑，具備過流和過車條件。在導流洞出口上游的河道內分級修筑擋渣坎，攔擋上游庫區道路及壩肩、溢洪道必須提前開挖的落渣，做到洪水時不啟動，保證度汛安全[3]。

4.1 壩肩安全防護

根據調整后的壩址區施工方案及進度計劃，壩址區各工作面同步開工，交叉干擾大，特別是邊坡開挖對下部人員、設備通行造成極大安全隱患，需要在左右岸壩肩邊坡中部各設置鋼筋籠防護墻兩道[4-5]。

每層鋼筋石籠防護墻防護范圍約150 m，設置高程約為580、540 m，具體位置根據現場實際地形條件調整。鋼筋石籠鋪2層，高2 m，石籠規格1 m×1 m×5 m，下層鋪2個，上層鋪1個，鋼筋石籠防護墻通過鋼筋全部連接形成整體。

4.2 開挖河床渣料防護

方案調整后，庫區道路施工時間由169 d縮短為90 d，原計劃由壩前單頭施工，開挖料運至棄渣場，現施工時間縮短，由壩前和壩區同時施工，壩區至料場道路開挖料只能棄于河道中。

2019年9月底道路具備運輸條件前，壩肩及溢洪道的部分開挖料會落至壩區基坑內。

為了防止洪水時造成沖刷，確保度汛安全，需要在河道內分級做鋼筋石籠攔渣坎對渣料進行防護，防止啟動，按每100 m設置一處，防護長約800 m，約4 000 m3（包括壩區）。

4.3 導流洞底板混凝土保護

在溢洪道開挖前期，因上游道路未通，渣料堆積于壩址基坑位置，造成上下游交通中斷，只能從導流洞通行，需要對導流洞底板混凝土進行保護，計劃采取的措施為鋪設鋼板，鋼板面積暫估500 m2，厚度0.8 mm，防護時段3個月。

5 結語

（1）導流工程是本工程的關鍵線路之一，實施成功與否直接影響后續工程項目的實施。

（2）該導流調整方案在做好各項安全措施的情況下，能夠較大限度提前本工程延誤的工期，對本工程采取何種方式保障工期具有參考和借鑒意義，對類似工程施工導流方案優化、節約工期等具有一定參考意義。

（3）該導流調整方案在縮短工期的同時會造成工程投資成本的大幅增加，需要根據各方意見綜合考量。

（4）施工導流方案是水庫工程建設實施的重要環節，確定工程開工節點日期、施工時段、施工程序時，應結合設計規劃的導流方案，以降低施工期安全風險、節省工程投資。