土石壩工程雙溢洪道與施工導流布置探討

周戀彬，楊 曉

（1.中國電建集團中南勘測設計研究院集團有限公司，長沙 410014；2.湖南省建筑設計院有限公司，長沙 410208）

1 施工導流形式

水利工程施工導流是指采用導、引、攔、蓄、排等水流控制措施， 解決河道過流與水利工程施工環境要求之間的矛盾， 減小河道水流對水利工程施工產生的不利影響［1］。

施工導流大體上可分為一次攔斷河床圍堰導流和分期圍堰導流兩大類， 按照泄水建筑物可分為明渠導流、隧洞導流、涵管導流、渡槽導流，以及施工過程中壩體底孔導流、壩體缺口導流、永久性泄水建筑物導流的組合方式［2］。 在工程實踐中，無論采用何種導流方式，施工導流不同階段泄水建筑物也因勢變化。

一次攔斷河床圍堰導流前期將河道水流引導至河床外導流明渠、隧洞、渡槽或埋設在圍堰及壩體底部的涵管，通過導流明渠、隧洞、渡槽、涵管泄水。后期利用壩體底孔、壩體缺口或永久性泄水建筑物泄水。

分期圍堰導流前期設置攔斷部分河床的圍堰擋水，將水流引導至被束窄河床處泄水，后期再設置其他河段圍堰，利用被束窄河床、涵管、壩體底孔、壩體缺口、永久性泄水建筑物或河床外導流明渠、隧洞、渡槽泄水。

從水利工程大壩類型考慮， 土石壩由于其壩體不宜分段施工且壩體不能過水， 故一般采用一次攔斷河床圍堰導流方式［3］。 重力壩和拱壩工程中由于可分段施工且壩體可過流， 故可考慮采用分期圍堰導流方式，也可采用一次攔斷河床圍堰導流方式。重力壩與拱壩導流方式選擇與河床寬窄條件密切相關，當河谷形狀系數小于3時一般適宜采用一次攔斷河床圍堰導流方式；當河谷形狀系數大于5時，一般適宜采用分期圍堰導流方式［4］。

施工導流方式論證選擇應綜合考慮河流水文、壩址地形地質條件、施工工期要求、大壩及永久性泄水建筑物方案、通航供水排冰要求等因素，保證導流方案安全可靠與經濟合理［5］。

2 雙溢洪道與施工導流

施工導流中泄水建筑物為臨時建筑物， 從加快工程建設進度、節約投資、減少工程布置空間等角度考慮， 臨時泄水建筑物應與永久性泄水建筑物結合布置［2］。 在工程實踐應用中，導流隧洞可與取水隧洞或泄洪隧洞結合布置， 導流明渠可與溢洪道結合布置，壩身導流底孔可與永久底孔結合布置。

土石壩工程因為壩體不宜分段施工且壩體不能過水等特點，多采用一次攔斷河床圍堰導流方式，因此施工中往往設置河床外臨時泄水建筑物進行導流，比如導流明渠、導流隧洞，在河岸地形坡度較緩的條件下，多采用導流明渠型式。而土石壩工程永久性泄水建筑物常常采用岸邊溢洪道型式， 因此可考慮導流明渠和溢洪道結合布置。

為不致使圍堰過高， 導流明渠底高程一般設置較低，以降低導流時堰前水位。而土石壩工程為提升水庫正常蓄水位及減少泄洪閘投資， 其溢洪道底高程一般設置較高。因此，導流明渠和溢洪道底高程存在較大差異。同時，施工導流設計洪水標準低于運行期設計洪水標準， 因此導流明渠過流能力要求遠低于溢洪道，其過流斷面也遠小于溢洪道。因此在工程規模上，導流明渠與溢洪道也存在較大差異。

為實現導流明渠與溢洪道結合布置， 需解決上述兩個差異問題。可考慮將溢洪道一分為二，設置雙溢洪道，其中一個溢洪道僅作為永久性泄水建筑物，另一個溢洪道與導流明渠結合布置， 即該溢洪道在施工期作為導流明渠， 在運行期作為永久性泄水建筑物。 這樣與導流明渠結合布置的溢洪道可根據導流需要選取合適的斷面尺寸及高程， 以滿足導流需要，在導流完畢后修建壅水建筑物，改造成永久性泄水建筑物，保證水庫功能實現。

3 實際工程案例

貴州省某水庫主要開發任務是打造城市水域景觀，水庫由黏土心墻土石壩、左右雙溢洪道、放空閘、上壩公路等組成。 正常蓄水水位為373.00m，可形成永久水域面積2.55km2，總庫容4300萬m3，屬Ⅲ等中型工程，永久性主要建筑物為3級建筑物，校核洪水標準采用1000年一遇（洪峰流量4070m3/s），設計洪水標準采用50年一遇（洪峰流量2510m3/s），臨時性建筑物圍堰級別為4級，導流洪水標準采用全年20年一遇洪水（洪峰流量2030m3/s），工程平面布置如圖1。

圖1 工程平面布置圖

水庫壩址選在河道彎段，其右岸（凸岸）為一寬廣斜臺地，地面高程380～390m，地形平緩，上游地形坡度為20°～25°，下游坡面呈臺階狀，綜合坡度20°～25°。 地表覆蓋層一般為0.5m，為坡積土及種植土，下伏基巖為三疊系邊陽組極薄～薄層泥巖、砂巖、粉砂巖，互層結構，巖層傾角30°～35°。 根據鉆孔揭露，全風化下限鉛直埋深2～6m， 強風化下限鉛直埋深6～9m，弱風化下限鉛直埋深33～34m。

根據水文條件、地形地質條件和壩型方案，擬采用左右雙溢洪道、 右溢洪道與導流明渠結合布置的方案。左右雙溢洪道相鄰布置于右岸，其左溢洪道僅作為永久性溢洪道， 控制段底高程369.00m， 設置4.0m高液壓活動壩，液壓壩頂高程373.00m，溢洪道寬138m。右溢洪道與導流明渠結合布置，導流明渠底板高程357.00m，寬58m。

施工導流分3期：①第一期（第一年2～7月），利用原河道導流，開挖修建導流明渠（后期改造為右溢洪道），在其上下游設置圍堰；②第二期（第二年全年），利用修建好的導流明渠（底板高程357.00m，寬58m）導流，在大壩基坑及左溢洪道上下游設置圍堰，填筑壩體及修建左溢洪道（底板高程369.00m，寬138m）；③第三期（第三年3～6月），大壩及左溢洪道主體施工完畢，利用左溢洪道導流，在導流明渠上下游設置圍堰，修筑溢流壩（頂高程373.00m），將導流明渠改造為右溢洪道。 施工導流完畢，左溢洪道與右溢洪道均作為永久泄水建筑物， 聯合泄洪。在設計洪水（50年一遇）情況下，左、右溢洪道設計泄洪流量分別為2065，445 m3/s。 目前，該工程主體工程已施工完畢。 第一、二、三期施工導流平面布置如圖2～圖4。

圖2 第一期施工導流平面布置圖

圖3 第二期施工導流平面布置圖

圖4 第三期施工導流平面布置圖

4 結語

土石壩工程壩體不宜分段施工，壩體不能過流，因此常常采用一次攔斷河床圍堰導流方式。 土石壩工程導流明渠與溢洪道結合布置， 可節省工期、投資、平面空間，但導流明渠底高程較低而溢洪道底高程往往較高，溢洪道斷面往往遠大于導流明渠斷面，因此導流明渠與溢洪道在高程、 規模方面存在較大差異，設置雙溢洪道，其中一個溢洪道與導流明渠結合布置可減小這兩差異，實現兩者結合布置。