水庫施工導流方案比選分析

導語：水庫施工導流方案比選分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］雷塬水庫工程地處黃土高原“V”字型峽谷中，兩岸岸坡較陡，所在流域暴雨洪峰流量較大，這種特殊地質地形與洪水特性對施工導流的要求比較高，本文在控制投資并滿足工期的前提下，提出兩種導流方案：全年圍堰導流方案和枯水期圍堰擋水、汛期高水圍堰與壩體結合的導流方案，并進行詳細論證，最終選擇全年圍堰導流，從而達到工程投資合理、工期保證、施工質量較高的目的。

［關鍵詞］施工導流；圍堰；方案；比選

1工程概況

雷塬水庫地處陜北黃土高原銅川市宜君縣城境內雷塬河下游，距雷塬河與洛河交匯口約1.5km。工程開發(fā)任務主要為：在滿足工程斷面下游河道生態(tài)基流情況下，給水庫周邊村鎮(zhèn)居民生活和農業(yè)灌溉供水。水庫總庫容1896萬m3，屬中型工程，工程等別為Ⅲ等。樞紐工程主要建筑物由攔河大壩、導流泄洪洞、溢洪洞、取水工程浮船泵站等四部分組成，主要建筑物等級為3級。攔河大壩為均質土壩，大壩壩頂高程729.5m，防浪墻頂高程730.7m，水庫正常蓄水位726.0m，最大壩高65.5m，壩頂長度345.0m，壩頂寬8.0m，最大壩底寬度374.8m。

2水文地質條件

雷塬河流域所處地區(qū)屬大陸性溫帶半干旱季風氣候，多年平均氣溫9.7℃，極端最高氣溫34.6℃（2006年），極端最低氣溫-19.7℃（2009年），最冷月平均氣溫-7.0℃，其中11月～翌年1月為最低溫度時段；多年平均降水量676.4mm，全年雨量分布不均，年際間變化大，其中汛期7月～10月徑流量占年徑流量的59.8%，枯水期11月～翌年2月占12.6%，而量級和強度較大暴雨80%都發(fā)生在7月～9月。雷塬河流域的洪水由暴雨形成，暴雨特性和流域下墊面決定了該河的洪水陡漲陡落，峰型略瘦。由于流域面積較小，河槽調蓄能力差，一次暴雨形成一個洪峰，洪峰流量較大，在多雨季節(jié)形成漲落明顯的連續(xù)洪峰。壩址處地貌類型以殘塬溝壑為主，呈“V”字型，基本對稱，河谷寬92.8m，河谷底寬64m～116m，河床高程665m～672m，河床寬度約16m～29m；在壩址區(qū)左右兩岸沖溝均有發(fā)育，垂直主河道，支溝呈樹枝狀發(fā)育，兩岸以黃土狀壤土為主。左壩肩上部為土質邊坡，壩頂高程以下為巖質邊坡，形態(tài)完整，邊坡穩(wěn)定。右壩肩上部為濕陷性土層，濕陷等級為Ⅲ級（嚴重），壩頂高程以下基巖斜坡表層為碎石土。

3導流標準

根據水庫庫容、工程等別及主要建筑物等級，按照《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017）的規(guī)定，導流建筑物按5級設計，采用土石圍堰，相應的洪水標準重現期為10年～5年。根據水庫所在流域臨近河流域水文站的多年（近60年）水文實測資料，且汛期淹沒損失不大，因此本工程導流標準取下限，按洪水重現期5年標準進行設計。

4導流方案

壩址兩岸地形陡峭，根據地形條件、樞紐建筑物布置特點、施工進度安排及河道的洪水特性，采用河道一次攔斷、導流泄洪洞過流的導流方式，本階段（可行性研究）選取了兩個方案進行比較。方案一：全年圍堰導流方案；方案二：枯水期圍堰擋水、汛期高水圍堰與壩體結合的導流方案[1]。4.1兩種方案的共性。經方案比選，泄洪洞布置在大壩右岸，為減少臨時工程量和投資，本著結合利用永久建筑物的原則，導流洞結合泄洪洞布置，施工期作為導流洞使用，且泄洪洞進口高程可滿足施工導流的高程要求，工程運行期為泄洪洞。導流泄洪洞屬永臨結合的建筑物，設計時按永久建筑物考慮，建筑物等級為3級[2-3]。導流泄洪洞進口底板高程682.00m，放水塔內設有事故檢修閘門和工作弧門各一道，弧門孔口尺寸4m×5m（寬×高）。洞身段采用城門洞型，斷面尺寸6.0m×8.2m（B×H），長535m，隧洞比降為i=0.015，鋼筋混凝土襯砌，DX0+000.00-DX0+020.00厚度為0.8m,其余厚度為0.6m。隧洞洞身出口接挑流消能段，長32m，挑流鼻坎側墻高度8m。上游設45m長護坡段,下游設置首寬為6m末端15m厚1.5m的C25鋼筋混凝土護坡段防沖。導流泄洪洞總長535m，最大下泄流量486.07m3/s。4.2兩種方案的特性。4.2.1方案一。上游圍堰采用全年不過水土石圍堰，設計洪水標準為全年5年一遇（P=20%），相應洪峰流量為151m3/s；經調洪計算，堰前水位683.7m，堰頂高程685.0m。導流安排：第一年6月～第二年11月，利用原河道導流，進行導流泄洪洞施工，洪水標準為全年5年一遇。第二年12月～第四年5月，11月初進行河道截流后，圍堰擋水，導流泄洪洞過流，進行帷幕灌漿，壩體開始填筑，設計洪水標準為全年5年一遇。第四年6月～9月，導流洞泄洪過流，壩體擋水，繼續(xù)壩體建筑，此時度汛標準為全年50年一遇洪水，相應洪峰流量為747m3/s，壩體填筑到壩頂高程。大壩平均填筑強度：4496m3/d，平均上升速度：4.8m/月。優(yōu)點：能夠保證基坑工作面不過水，施工干擾相對比較小，而且壩體施工強度均衡，在保證工期的前提下，壩體填筑質量比較高。缺點：圍堰基礎開挖量以及填筑量較大，不經濟。4.2.2方案二。導流安排：第一年6月～第二年10月，利用原河道導流，進行導流泄洪洞施工，洪水標準為全年5年一遇。第二年11月～第三年5月，11月初進行河道截流后，導流泄洪洞過流，低水圍堰擋水，上游低水圍堰采用5年一遇（P=20%）洪水標準的枯水期（11月至翌年5月）不過水土石圍堰，設計流量Q=14m3/s，經計算，堰前水位680.25m，堰頂高程682m。進利用一個枯水期將壩體填筑至度汛水位20年一遇（P=5%）洪水度汛高程685.3m。第三年6月～第四年9月，導流洞泄洪過流，上游全年圍堰與壩體結合，汛期壩體臨時斷面擋水，繼續(xù)壩體施工，此時度汛標準為全年50年一遇（P=2%）洪水，相應洪峰流量為747m3/s。大壩平均填筑強度：6036m3/d，平均上升速度：7m/月。優(yōu)點：導流工程量小，永臨相結合，充分利用枯水期，比較經濟。缺點：①在短期內完成壩基清除、灌漿、壩體填筑等工作，施工強度高，且不易保證工程質量；②壩體與圍堰結合部分的技術處理難度較大；③高水圍堰迎水面度汛擋水需做防護相應的措施，后期還需拆除，施工程序復雜。兩種方案比選見表1。綜上，全年圍堰導流雖然工程量略大，但它的優(yōu)點也是顯而易見的；施工干擾小，壩體填筑的進度不受洪水影響，填筑強度低，填筑質量容易控制；方案二雖然臨時工程量少，但上游壩體度汛斷面填筑必須在汛期前填筑完成，每個月必須填筑7m左右，滿足攔擋20年一遇洪水度汛高程，加之此處冬季寒冷，3個月不能施工，施工進度難以保證，強度高，施工干擾大，壩體與圍堰結合部分填筑質量也不易保證；且全年圍堰與低水圍堰僅差了3m，因此，為了保證工期和施工質量，本階段推薦方案：全年圍堰導流方案。

5上、下游圍堰的布置

上游圍堰布置于壩址上游300m處，堰體填筑本著盡量利用當地材料的原則采用粘土填筑。堰頂高程685.0m，最大堰高13.56m，圍堰頂寬8.0m，堰體上游邊坡為1∶3，下游邊坡為1∶2.5。上游迎水面采用鉛絲籠塊石護坡，砌護厚度0.5m。根據導流洞出口位置水位流量關系曲線得出，下游圍堰堰前水位為666.7m，考慮安全超高后，下游圍堰頂高程取667.5m。堰頂軸線長32.5m，最大堰高2.5m，堰體上、下游邊坡均為1∶2.5。上游迎水面采用鉛絲籠塊石護坡，砌護厚度0.5m。

6結語

在水利水電工程建設中，施工導流貫穿整個施工過程，因此導流方式的選擇尤為重要。針對雷塬水庫所處的地質條件及所屬流域的洪水特性，采用永臨建筑物結合，提出兩個可實施的導流方案進行詳細的比較分析，不僅從工程造價方面衡量，還要考慮工期、質量、安全、施工強度均衡等因素，最終選擇出適合本工程特點，且盡可能發(fā)揮投資效益的全年圍堰導流方式，為同類同等工程選擇導流方式提供一定的參考價值。

參考文獻

[1]謝亞細.關于某水庫工程施工導流方案的探討[J].甘肅水利水電技術，2009.5.

[2]田小青.張峰水庫樞紐工程施工導流方案比選[J].山西水利，2007（3）:92-93.

[3]唐瑜.水利水電工程施工導流方案決策探討[J].農家科技旬刊，2015(012):337.

作者:黃婷 武小龍 鄒森 單位:陜西省水利電力勘測設計研究院