興義花生寶水庫導截流施工方法研究

王家友

（興義市水務局，貴州 興義 562400）

1 工程概況

花生寶水庫位于貴州省西南部興義市三江口鎮(zhèn)，水庫壩址坐落于黃泥河流域一級支流——甘壩子河上游，控制流域面積為9.17 km2，最大壩高48.50 m，壩頂高程為954.50 m，壩頂寬8 m，水庫正常蓄水位為951 m，死水位為930 m，設計洪水位為953.15 m（P=2%），校核洪水位為953.72 m（P=2%），水庫總庫容為287 萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）第2.1.1 款規(guī)定，花生寶水庫工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模屬小（Ⅰ）型，大壩、溢洪道、取水建筑物等主要建筑物按4 級建筑物設計，次要建筑物按5 級建筑物設計。

2 工程條件

2.1 地質條件

花生寶水庫工程區(qū)域內水系較發(fā)育，主要河流有黃泥河、南盤江以及兩條河的支流，該區(qū)河流均屬于珠江流域南盤江水系。工程區(qū)域內巖石有可溶巖與非可溶巖兩大類。可溶巖地層分布在北部和西部，透水性較強，主要為T2g 地層。非可溶巖地分布在南部和東南部，透水性較弱，屬隔水層或相對隔水層，主要有T2fa、T2h、T2b 等地層。根據(jù)含水巖組巖性及賦存條件，地下水主要為巖溶水及基巖裂隙水，在地勢低洼的溝谷沖洪積層內含有少量孔隙潛水。

2.2 水文情況

本區(qū)域地下水的水質與巖性及循環(huán)條件有關，區(qū)內灰?guī)r分布面積最大，碎屑巖分布面積次之。地下水的水質按化學成分劃分為：HCO3-Ca 型水質區(qū)HCO3-Ca·Mg 型水質區(qū)、HCO3-Ca 與HCO3·SO4-Ca 混合型水質區(qū)。其中HCO3-Ca 型和HCO3-Ca·Mg 型水質區(qū)主要分布在巖溶山區(qū)；HCO3-Ca 與HCO3·SO4-Ca 混合型水質區(qū)分布于砂頁巖地區(qū)。工程區(qū)地下水類型為：HCO3-Ca，無腐蝕性，適于灌溉和生活生產(chǎn)用水。

2.3 氣象情況

花生寶水庫處于亞熱帶氣候區(qū)，既有高原山區(qū)的氣候特點，又具有季風氣候特點，四季分明，水熱同季、干濕明顯、雨量充沛、日照強。多年平均氣溫16.1 ℃，極端最高氣溫35.2 ℃，極端最低氣溫-4.7 ℃。一般5月中下旬進入雨季，降水集中在5—10 月，占年降水總量的85%左右，為汛期。最大日降雨量為163.10 mm，多年平均水面蒸發(fā)量1 502.70 mm，年平均濕度為81%，年日照時數(shù)為1 645.80 h。多年平均風速2.70 m/s，風向為南。

3 導流建筑物情況

花生寶水庫工程是新建的水源工程，工程建設內容包括大壩樞紐工程和輸水工程兩部分。大壩樞紐工程由混凝土面板堆石壩+左岸開敞式溢洪道+取水放空兼導流等建筑物組成，輸水工程由輸水管線+高位水池+管道及附屬設施組成。導流隧洞工程布置于大壩右岸山體內部，施工期間河水由原河道進行導流，導流建筑物主要由引水明渠、導流明渠、無壓隧洞段、箱涵段組成。其中，引水渠道全長64.12 m，為坡比1∶1 的梯形斷面明渠，引水渠底寬4 m，縱向坡比1∶0.65，水流入口底板中心高程919 m，水流出口高程為918 m。導流明渠全長14 m，分為6 m 長直墻段和8 m 長扭面段，導流隧洞段全長366 m，開挖斷面為城門洞型，內徑尺寸為4 m×4 m，拱頂夾角120°，隧洞設計縱坡2.19%；箱涵全長140 m，斷面為城門洞型，內徑尺寸為4 m×4 m，拱頂夾角120°，設計縱坡4.57%。

4 水庫導截流施工方案設計

4.1 導截流方式

花生寶水庫擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，對大壩施工導流進行綜合分析比較，確定采用河床一次截流，圍堰擋水，導流隧洞泄流，在截流后第一個枯水期內將大壩填筑至設計度汛高程926 m 洪水位以上的導流方式。導流階段由上、下游圍堰擋水，導流明渠導流，導流隧洞過流。

4.2 導流明渠布置

應盡量利用地形，使明渠工程量小，盡量避免通過不良地段。在河灘上開挖明渠，一般均需設置外側墻。明渠軸線應順直，以使渠內水流順暢平穩(wěn)，還應避免產(chǎn)生S 形彎道。對于軟基上的明渠，渠內水面與基坑水面之間距離應大于兩水面高差的（2.5～3.0）倍。導流明渠應盡量與永久明渠相結合。

5 導截流施工布置與采取形式

施工導流主要按照上、下游導流圍堰和導流隧洞的形式進行布置，具體導、截流施工形式如下。

5.1 導流放水洞

導流隧洞洞線的布置結合永久泄洪建筑物布置進行規(guī)劃，由于設計已給出導流隧洞的平面布置，所以導流隧洞直接按照設計要求施工即可。

5.1.1 上游支流圍堰

大壩上游支流采用土石圍堰，圍堰長度為19.50 m，堰頂寬1.50 m，邊坡坡比1∶1，圍堰斷面如圖1 所示。

圖1 上游支流圍堰斷面圖

5.1.2 下游支流圍堰

大壩下游支流采用土石圍堰，圍堰長度為9 m，堰頂寬1.50 m，邊坡坡比1∶1，圍堰斷面如圖2 所示。

圖2 下游支流圍堰斷面圖

5.2 導流明渠施工

5.2.1 引水渠施工

引水渠道連接現(xiàn)狀河道和取水塔導流渠，為主體工程施工前期導流渠道，渠道全長64.12 m，為坡比1∶1的梯形斷面明渠，引水渠底寬4 m，縱向坡比1∶0.65，水流入口底板中心高程為919 m，水流出口高程為918 m，采用C20 素混凝土結構。由于設計已給出引水渠的平面布置，所以引水渠直接按照設計要求施工即可。

5.2.2 導流明渠施工

導流明渠位于取水塔前段，與引水渠相接，全長14 m，分為6 m 長直墻段和8 m 長扭面段，導流渠底板和側墻均為C20 混凝土澆筑，底板高程為918 m。導流渠直墻段設封堵閘門兩處，待導流結束后做封堵用，由于設計已給出導流明渠的平面布置, 所以導流明渠直接按照設計要求施工即可。

5.2.3 上游支流圍堰截水溝施工

上游支流圍堰截水溝全長224.49 m，主要用于在主體工程施工期間將上游支流圍堰攔截的水流輸送至上游圍堰上游，為坡比1∶0.5 的梯形斷面明渠，引水渠底寬1.28 m，水流入口底板中心高程為923 m，水流出口高程為918.60 m，采用C25 素混凝土結構，截水斷面如圖3 所示。

圖3 截水溝典型斷面圖

5.3 導流隧洞施工

導流隧洞設計導流標準為20 年一遇洪水，導流流量為132 m3/s，進口底板高程為918 m，洞徑為4 m×4 m，導流隧洞進口設岸塔式取水塔。

5.3.1 填筑材料

1） 石料：圍堰堰體填筑石料可采用導流洞、壩肩開挖石渣料，對石渣料要求質地堅硬、抗壓強度高、級配要連續(xù)，最大塊石填料粒徑不應大于1 m，超過1 m 直徑的塊石在填筑面上予以剔除，用于圍堰迎水面護坡，石渣料的含泥量（小于0.1 mm）不得小于8%。

2）過渡層料：過渡料采用本項目部砂礫石料場的砂礫石料，要求砂礫石最大粒徑在800 mm 以內。

3）黏土土料：上、下游圍堰防滲土料均采用黏土，要求滲透系數(shù)小于10-6cm/s，黏土取料場位于靠近導流洞進口處的臨時堆料場。

5.3.2 填筑施工及要求

上游圍堰堰體土石方填筑總量為17 898 m3，鋪設土工布2 059 m3。上游支流圍堰土石方填筑總量為231 m3，鋪設土工布231 m2，漿砌石護坡471 m3。下游圍堰堰體土石方填筑總量為1 412 m3，鋪設土工布373 m2。下游支流圍堰土石方填筑總量為182 m3，預制混凝土管200 m，鋪設土工布109 m2，C15 混凝土量28 m3。圍堰施工放樣前，應對所采用的控制點進行復查，使之符合施工測量規(guī)范的要求。在圍堰、截流戧堤軸線兩側設置明顯標記，圍堰、戧堤的放樣具體按相關施工測量規(guī)范進行。

上游圍堰施工可分為兩部分，即非河床段和河床段堰體施工。龍口部位以堆石戧堤截流，其余全部為砂礫石堰體，合攏后進行基礎處理和堰體填筑，基礎防滲采用截水墻結合堰體復合土工膜防滲。上、下游圍堰填筑料可利用導流隧洞開挖棄渣以及大壩趾板基礎及兩壩肩土石方刷坡開挖棄土，采用20 t 振動碾碾壓施工，每層鋪土厚（40～60）cm，振動碾碾壓6遍，設計干容量γ=2.14 g/cm3。上游支流圍堰為土石圍堰，迎水面采用編織袋土結合土工布的方式防滲，圍堰填筑料可利用導流隧洞開挖棄渣以及大壩趾板基礎及兩壩肩土石方劈坡開挖棄土，每層鋪土厚（40～60）cm。下游圍堰與上游支流圍堰一樣為土石圍堰，填筑方法與上游支流圍堰相同。下游支流圍巖工程量小，填筑圍堰的材料主要為編織袋土，主要采用人工裝料進行砌筑。

堰體的迎水坡必須按設計位置嚴格控制，并在迎水側頂寬2 m 范圍內填筑粒徑大于50 cm 的堆石。為提高堆渣的密度、減少沉陷量和避免塌方，石渣要利用振動碾分層填筑振實。初定鋪渣分層厚度為0.40 m，震動3～4 遍，要求干容重達到2.14 g/cm3。過渡料與堰體堆渣平行填筑，即采用層厚一致及相同碾壓遍數(shù)，并平起升高。要求壓實后過渡料干容重達到2.14 g/cm3。心墻黏土料先于堰體填筑，采用凸塊碾或推土機進行壓實，機械壓不到部位，采用蛙式夯或人工夯夯實。要求壓實后黏土料相對密度達到0.96 kg/m3。

1）截流條件

根據(jù)工程總工期計劃安排及工程實際完成形象進度情況，截流前必須具備以下幾個方面的條件：

①導流隧洞開挖已全線貫通，洞內C25 混凝土襯砌已澆筑完成，并與導流洞出口相接的140 m 箱涵段同步進行。

②庫區(qū)內921.8 m 以下的臨建工程及施工廢棄料已經(jīng)按要求清理完成，合理安排截流時間，截流后對后續(xù)工程和其他建筑物施工不會產(chǎn)生影響。

③上游圍堰由右到左單向進占填筑完成，堰體和基礎均采用黏土防滲，堰頂寬5 m，最大堰高為5.70 m，堰體迎水面坡度1∶2.0，背水面1∶1.75；上游支流圍堰截水溝的水流經(jīng)引渠匯集至主河道。2）截流準備

料源選擇：圍堰主體填筑料利用導流引渠開挖及大壩岸坡開挖的土石棄料回填，心墻料同樣選用引渠開挖的黏土填筑，圍堰迎水面采用土石料回填、背水面護坡采用岸坡開挖棄料回填。

填筑強度計劃：上游圍堰開挖方量約5 282 m3，填筑量約17 898 m3，應提前5 天完成施工。

截流規(guī)劃：在上游主河道圍堰施工的同時，應一并進行上游支流圍堰和截水溝工程開挖填筑施工，要求主河道圍堰填筑至設計高程為921.80 m、上游支流圍堰截水溝長224.49 m。

截流施工：上游主河道圍堰頂高921.80 m、上游支流圍堰堰頂高925 m。采用挖掘機進行圍堰基礎開挖、平整及清理工作，再使用土石料及黏土對圍堰堰體進行填筑、碾壓，按照先填筑黏土心墻、后填筑土石堰體的方法開展施工，填筑的松鋪厚度應控制在（0.8～1.0）m之間。上游主河道圍堰需要填筑料約17 898 m3，按照填筑路線裝車備好運輸至龍口端部，用裝載機推入河中，截斷河流，實現(xiàn)對圍堰的合攏。

6 結 語

文章結合興義花生寶水庫的壩址地形、地質條件以及具體導截流壩址處河床較窄等情況，按照《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL 303-2017），壩體臨時度汛洪水標準為10～20 年，度汛標準為20 年一遇洪水等標準，根據(jù)花生寶水庫的施工特性與要求，提出了一次攔斷河床和隧洞導流相結合的水庫導截流施工方法。通過后期工程竣工驗收證明，此施工方法的應用保證了水庫能夠實現(xiàn)安全度汛要求。