藥湖聯圩導流圍堰方案優化

伍育浩

（江西省修江水利電力勘察設計有限責任公司，江西 南昌 330000）

1 工程概況

藥湖聯圩位于贛江下游左岸，贛江支流錦江下游南岸，鄱陽湖區南部邊緣，分別由南昌市的新建區和宜春市的豐城市管轄，堤線全長34.80 km。其中，新建區管轄22.17 km，樁號為0+000～7+070、14+600～29+700；豐城市管轄12.63 km，樁號為7+070～14+600、29+700～34+800。圩堤起自新建區橫擋頭，沿錦江而下，經羅家渡、松湖街，止于豐城市司家閘。圩區內地形平坦，地勢低洼，地勢由西向東傾斜，傾斜坡度平緩。根據工程附近的氣象站觀測資料統計，多年平均降水量為1 543.30 mm。降水量年際變化較大，1973 年降水量達2 689 mm，而1978 年降水量僅1 042.60 mm，最大年降水量是最小年降水量的2.58倍；降水量的年內分配亦極不均勻，年內降水量主要集中在4-6月，占全年降水量的50%。

2 導流標準

工程需采取導流措施的建筑物主要有禮坊電排站和機耕橋，其余建筑物選擇在枯水期實施，無需進行導流。該聯圩工程電排站主要建筑物和次要建筑物分別為3級和4級，結合設計要求，其施工導流建筑物必須按照5級設計。由于該聯圩工程工期較緊，施工導流建筑物可靠安全對聯圩工程工期存在較大影響，故采用10年一遇洪水為導流建筑物設計標準，對應的設計流量為20.80 m3/s。施工期為最枯的11月至次年1月。結合本聯圩工程實際及主要建筑物等級，導流時段確定為11 月至次年1月。

3 導流方式

藥湖聯圩工程電排站施工導流方案設計必須充分考慮流域水文特性及地形地質條件，盡可能縮短施工期，保證導流圍堰工程效益提早發揮；充分利用永久性建筑物控制導流施工工程量和投資；并保證施工期各個環節截流、圍堰擋水、度汛、蓄水等初后期導流能合理銜接。

施工期間采取在進出水口填筑圍堰，攔擋外河洪水和內澇水，施工期內澇水由原有閘、泵外排。結合聯圩圩區永久建筑物情況及施工工期要求，應先施工電排站出水口圍堰，且施工期間圩區不蓄水，通過放水涵洞泄流，該放水涵洞底高程比電排站出水口底高程低11.40 m，泄水能力有保證。非汛期洪水無法達到電排站進口高程，也無需修筑導流圍堰，僅配備防洪編織袋預防臨時洪水。為保證電排站出水口加固、進水口漸變段及底部拆除等工程均能在干地施工，于2019 年汛期結束后進行了電排站出水口除險加固，確保其能正常過流。

經過比較，將導流圍堰修建于距離放水涵洞進口上游104 m的電排站出水口處，以攔截流域來水，進入電排站出水口導向下游。考慮到導流圍堰布置位置，圍堰所在段河谷為“U”形，并呈南北走向，河流縱坡1%～3%，河谷谷底高程約40 m，兩岸岸坡高程60～80 m，平水期水面寬30～80 m，水深0.50 ～2 m，河床左岸為寬度22 m 的Ⅲ級階地。圩區地表水系發育，河汊湖泊分布密集，區內廣泛分布第四系地層，地下水為孔隙性潛水。第四系松散覆蓋層上部主要為透水性微弱的粘土、壤土、淤泥質粘性土，形成相對不透水層；下部則為含（透）水性好的砂類土及礫（卵）石等，為主要含（透）水層。

4 圍堰型式優化

4.1 原型式

為就地取材并節省工程投資，藥湖聯圩工程電排站施工導流圍堰主要采用土石結構，設計標準為10年一遇，相應地設計流量20.80 m3/s，根據對該聯圩的調洪演算，其導流圍堰設計擋水位應取45.40 m。將波浪爬高及安全超高考慮進去后上游堤外圍堰堰頂高程為外河設計洪水位加0.80 m超高，即圍堰堰頂高程取46.20 m，堰高最大取12 m，堰頂寬2.60 m，軸線長87.40 m，上下游坡比均為1：2.50。堤內圍堰堰頂高程根據周圍地形確定，原則上與排澇渠頂高齊平。該聯圩工程電排站施工導流圍堰堰體為黏土心墻土石壩，土工膜防滲；圍堰基礎則通過設置1 m厚的黏土鋪蓋防滲。為避免圍堰堰體遭受水流的直接沖刷，堰體上游坡段通過籠石加固防護。為保證藥湖聯圩工程電排站施工期間圍堰質量，并降低截流難度，還應將3根直徑1 m、進出口高程分別為46、45 m 的涵管布置于圍堰堰體內用于截流和導流，同時將黏土回填于涵管和土工膜結合處以增大滲徑。

委托工程所在地水利設計院進行圍堰結構穩定性計算后得出，原型式圍堰上下游坡比均為1：2.50，所對應的壩坡滑動安全系數分別取2 和1.03，前者符合壩坡穩定性要求，但后者并不滿足壩坡穩定要求，為此必須進行圍堰型式優化。

4.2 圍堰型式優化

在綜合考慮原圍堰型式弊端及優化原則的基礎上，立足當前常見的施工技術以及機械配置水平，為降低施工難度，提升結構抗滲性能，必須將圍堰黏土心墻和上游過渡層等結構徹底去除，調整成上游坡土工膜的防滲形式。此外，還應在圍堰前坡腳處增設通過黏土材料所填筑的截水槽，同時鋪設水平防滲鋪蓋層，為構建完善的防滲結構體系，必須使該聯圩截水槽底部所鋪設的土工膜長度一直延伸到圍堰前坡面以及堰體結構兩側。經過結構穩定計算，當堰后坡滑動安全系數臨界值取1.50 時堰坡坡比應為1：2.75，優化后的圍堰結構仍為土石結構，考慮安全超高及波浪爬高后的圍堰堰頂高程不變。

原圍堰型式與優化后的圍堰型式的比較詳見表1。

表1 優化前后圍堰型式比較表

經過實地論證，藥湖聯圩工程電排站施工導流圍堰堰體結構按照壩前設置黏土斜墻，并增設土工膜防滲的形式，堰體在填筑施工時主要選用戈壁料，堰前坡腳處則增設黏土所填筑而成的截水槽以及在上游加鋪水平抗滲鋪蓋，同時，還應確保截水槽底部土工膜材料長度足夠大，直至延伸到堰前坡面并覆蓋圍堰左右側，構建起完善的防滲結構體系；戧口增設長50 m、寬20 m、厚1 m的水平鋪蓋。根據截水槽現場碾壓施工檢測結果，堰基位置實際滲流量符合工程設計要求，能為堰后施工提供干地條件。

按照優化后的方案填筑完成施工導流圍堰后，委托工程所在省水利科學設計院試驗檢測部門對該聯圩導流圍堰結構及技術參數進行試驗測定和二次核定，對典型斷面壩段軸線鉆芯取樣，將芯樣送交實驗室分析，以驗證圍堰設計參數的準確性以及圍堰結構安全性。試驗成果與圍堰設計方案中堰體物理力學參數取值十分接近，圍堰抗滑穩定及滲流穩定也均為安全。

5 結論

綜上所述，施工導流是藥湖聯圩電排站工程的關鍵節點，圍堰截流時間越早，就越能為后續工程開工節省時間，緩解工期壓力。為此導流圍堰方案在必須充分考慮施工條件及技術水平、施工機械配置、原材料供應等的基礎上因地制宜、就地取材，簡化圍堰施工過程，控制工程投資。藥湖聯圩工程電排站圍堰運行后，堰后滲流逐漸減少，為其余工序施工提供了便利的干地條件。圍堰方案優化后施工難度整體降低，工期大大縮短，總投資降低，同時為后續工程施工贏得了寶貴時間。