貴州某中型水庫工程施工導流設計

劉師輝 范凱

摘要：貴州某中型水庫工程處于初步設計階段，針對工程壩址區(qū)河谷狹窄，洪枯流量變化大等情況，結合庫區(qū)水文地質條件，提出了圍堰擋水，左岸導流隧洞過水的導流方式。通過合理的選擇導流時段，結合永久引水兼放空建筑物布置，確定了隧洞的洞型和洞徑。該施工導流方案既可滿足大壩干地施工要求，又可為大壩安全度汛提供保障，同時為工程安全順利完工奠定基礎。

關鍵詞：施工導流;導流隧洞;圍堰

1.工程概況

某中型水庫位于貴州省黔南自治州長順縣東南部冗雷河流域，水庫正常蓄水位990.50m，校核洪水位992.02m，總庫容1037萬m3。水庫樞紐由擋水兼泄洪建筑物和取水兼放空建筑物組成。水庫大壩設計為混凝土重力壩，最大壩高33.0m，壩頂寬7.0m，壩長157.00m。大壩分為擋水壩段和溢流泄洪壩段。水庫功能以鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水為主。

由于工程壩址處河床狹窄，壩區(qū)呈不對稱“V”形斜向谷，水庫所在河流屬典型山區(qū)雨源性河流，洪枯流量變化大。因此，選擇合適的施工導流方案對控制工程投資、保障大壩施工進度與安全至關重要。

2.施工導流水文地質條件

水庫壩址以上集雨面積56.7km2，回水長4.7km，河道平均比降約4.1‰。多年平均年徑流量3183萬m3，徑流洪枯比例較為懸殊，年際變化較大且年內分配不均，徑流主要集中在5～10月，占全年徑流總量的80%，枯期徑流相對穩(wěn)定。水庫流域屬中亞熱帶季風濕潤氣候，受地形影響，垂直變化明顯。多年平均降水量1365mm，P≥0.1mm降雨日數(shù)188.1天。主要災害性天氣有伏旱、倒春寒、冰雹等。

壩址河谷地形呈“V”型，兩岸坡度20～30°。河床覆蓋層薄，部分弱風化基巖直接裸露，左岸覆蓋層偏厚，右岸覆蓋層相對較薄。壩址基巖為三疊系夜郎組T1y灰?guī)r、泥質灰?guī)r夾頁巖，巖層傾右岸偏下游，傾角28°～32°。

3.施工導流方式

3.1導流洪水標準

該水庫工程為Ⅲ等工程，主體建筑物為3級。按《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017），導流建筑物為5級，采用土石圍堰時，設計洪水標準為10～5年重現(xiàn)期。根據(jù)本工程規(guī)模，施工強度及難度，選擇10月～至次年4月五年一遇洪水流量作為枯水期導流標準，相應導流流量25.9m3/s。

3.2導流方式和導流程序

從現(xiàn)場踏勘看，壩址以上河段地形狹窄，無可利用的臺地、叉河、埡口等條件，若采用分期導流，則施工作業(yè)面有限且施工工期長，施工工藝復雜，因此本次決定采用圍堰一次性斷流，隧洞導流的導流方式。根據(jù)建筑物的施工順序及施工總進度要求，施工導流主要分以下四個階段：

第一階段：第二年10月-第三年4月，新建大壩上下游圍堰一次攔斷河床，左岸導流洞過流，導流流量25.9m3/s。

第二階段：第三年5月-9月，工程進入汛期，為確保主體工程施工安全，僅考慮從導流洞泄洪，大壩放空底孔作為安全儲備。根據(jù)大壩澆筑進度安排，第三年4月底，大壩可澆筑到度汛高程，導流流量129.0m3/s。

第三階段：第三年10月-第四年3月，修復汛期損壞圍堰，仍采用圍堰擋水+隧洞導流模式，導流流量25.9m3/s。

第四階段：第四年3-4月，主體工程基本完建，隧洞進口封堵同時隧洞改建為引水兼放空隧洞。

4.導流建筑物設計

4.1導流隧洞

本工程導流隧洞與引水隧洞結合布置，導流結束后封堵底部進水口，放水塔進水。壩址處下游河道呈“S”形走向，利用河流“S”彎道的有利地形，將導流隧洞布置在左岸，能使導流隧洞長度較短。本工程導流建筑物全長375.5m，其中隧洞全長330.0m，上游引水渠段長20.5m，下游擴散段長25.0m。隧洞采用3×3m城門洞型斷面，C25鋼筋砼襯砌，進口底板高程975.50m，出口底板高程970.00m，底板比降為i=1：60。

（1）洞型選擇

本工程匯流面積較大，汛期導流流量為Q=129.0m3/s，導流流量較大，所需導流隧洞洞徑較大，根據(jù)受力條件、施工及檢修方便，隧洞選用城門洞形。

（2）洞徑選擇

初步擬定三個洞徑：2×3m，3×3m，3×4m。分別計算其過流能力，綜合比較隧洞與圍堰造價之和以及壩體臨時度汛高程填筑工期等因素以確定洞徑。本工程重力壩總澆筑量不大（約6.5萬m3），一個枯水期內均能澆筑至度汛高程，因此洞徑的主要控制因素為工程造價。

雖然洞徑2m×3m時隧洞加圍堰總造價最低，但后期隧洞將改造為輸水隧洞，該洞徑將導致管道施工及后期檢修空間不足。洞徑3m×3m時隧洞加圍堰造價比洞徑3m×4m時低，且能滿足施工及檢修要求，因此本工程推薦選用3×3m洞徑。

4.2圍堰設計

土石圍堰具有地基適應性強、可充分利用開挖料、施工工藝成熟、經(jīng)濟效益高等特點，故大壩上下游圍堰均采用土石圍堰。

上游圍堰設在壩址上游坡腳50m處，經(jīng)調洪計算，上游堰前水位977.92m，考慮安全超高、波浪爬高和風雍高度，堰頂高程定為979.12m，最大堰高8.86m。上游圍堰為梯形斷面，總長111.67m，頂寬5.0m，上游邊坡1：2.0，背水邊坡1：1.75。圍堰主體采用開挖石渣水下進占填筑，坡積土心墻頂寬2.5m，上下游坡比1：0.3，兩側設0.8m的碎石砂反濾料，迎水面編織土袋護坡。下游圍堰設在距隧洞出口上游25m處，據(jù)實測斷面資料，采用曼寧公式推求尾水水位流量關系得堰前水位為972.4m，考慮超高后堰頂高程定為973.0m，最大堰高4m。坡積土心墻作為堰體防滲體，基礎采用帷幕防滲。

4.3壩體臨時度汛

在汛期來臨前，壩體澆筑高程需考慮施工臨時度汛。據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017），攔洪庫容<1000萬m3時，臨時度汛洪水標準為20～10年一遇，本工程采用10年一遇洪水，相應洪峰流量為129.0m3/s。

經(jīng)調洪計算，水庫10年一遇洪水最高水位為983.23m，考慮超高，壩體臨時度汛高程不應低于984.53m。大壩砼總澆筑方量不大，通過施工進度安排，汛期來臨前，壩體能澆筑到度汛高程。壩體度汛高程為984.53m，梯形斷面，最大高度24.53m，頂寬7.98m，上游壩直立，下游壩壩坡1∶0.8。

5.結語

施工導流貫穿于水利工程建設全過程，是水利工程設計與施工的關鍵環(huán)節(jié)。施工導流對水利工程施工的成敗至關重要，選擇合理的施工導流方案不僅能保障施工作業(yè)安全，提高施工進度，還有利于降低工程投資。在貴州某中型水庫初步設計階段，結合水庫流域的水文氣象、壩址地形地貌及庫區(qū)地質情況，對該水庫工程的施工導流方式、導流標準、導流程序及導流建筑物設計等進行了充分論證，得出的主要結果如下：

（1）鑒于本工程壩址河床寬度窄，河流洪枯差異大，本次采用圍堰一次性攔斷河床，左岸隧洞導流的施工導流方案，該方案較好的解決了壩基開挖施工難的問題，有利于保障施工安全、節(jié)約工程投資。

（2）導流隧洞導流完畢后改造為引水兼放空隧洞，綜合比較隧洞加圍堰造價、管道施工難易及檢修空間等因素后，認為洞徑3m×3m隧洞符合要求。

參考文獻

[1]水利部.水利水電工程施工組織設計規(guī)范：SL303—2017[S].北京：中國水利水電出版社，2017.

[2]水利部.水利水電工程施工導流設計規(guī)范：SL623—2013[S].北京：中國水利水電出版社，2013.

[3]王璟玉，蒲寧.某抽水蓄能電站下水庫施工導流設計[J].大壩與安全，2018，000（001）：49-51.

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