朱曉忠

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽 550002)

1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

江口縣魚糧水庫工程首部樞紐由混凝土雙曲拱壩、壩頂溢流表孔、放空底孔、放水管等主要建筑物組成。正常蓄水位高程449.00 m，壩頂高程454.00 m，雙曲拱壩最大壩高54.0 m，庫容 1 500萬 m3。工程等別為Ⅲ等工程。[1]

主要建筑物大壩、溢洪道、灌溉取水口按建筑物設(shè)計(jì)。樞紐工程規(guī)模屬中型，主要永久建筑物級(jí)別為3級(jí)。

1.1 初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

上、下游圍堰均采用土石圍堰。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 303—2004》[2]規(guī)定，大壩導(dǎo)流建筑物為5級(jí)，本工程采用土石圍堰，洪水重現(xiàn)期為10～5 a一遇，考慮到本工程導(dǎo)流建筑物使用年限短(僅一個(gè)枯水期)，圍堰高度較低，失事后損失較小等因素，因此取下限值，確定本工程初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期 5 a一遇洪水。[3]

1.2 后期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)施工總進(jìn)度的安排，第一年11月初大壩截流后至第一個(gè)汛期3月，大壩壩體混凝土澆筑到425 m高程(超高上游高程421.50 m)，壩前攔洪庫容0.1億m3，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范(SL303—2004)》規(guī) 定，本 工 程 度 汛 庫 容 ＜0.1億m3，因此度汛標(biāo)準(zhǔn)按P=10%的全年流量設(shè)計(jì)，其相應(yīng)的洪峰流量為323 m3/s。

2 導(dǎo)流方式[4]

壩址處河床平均寬約40 m，河床比較狹窄，河谷為左陡右緩“V”形橫向谷，河床覆蓋層厚約5 m，故不宜采用分期導(dǎo)流。

鑒于壩址兩岸山體雄厚，絕大部分岸坡基巖出露，巖性以白云巖為主，具有良好的隧洞布置條件;常態(tài)混凝土拱壩汛期可允許壩面過水;根據(jù)以上分析，結(jié)合本工程的施工特點(diǎn)和工期要求，拱壩方案采用枯期圍堰擋水導(dǎo)流隧洞泄洪、汛期導(dǎo)流洞+壩面預(yù)留缺口過水方案是合適的。

3 導(dǎo)流時(shí)段[5]

山區(qū)性河流具有洪水流量與枯期洪水流量相差較大的特點(diǎn)，在施工進(jìn)度及施工條件滿足要求的前提下，選擇枯期圍堰可較大的減少導(dǎo)流費(fèi)用占工程總投資的比例。通過對(duì)表1分析，主汛期(5—9月)5 a一遇洪水流量為215 m3/s，而12月—次年3月時(shí)段，相同洪水標(biāo)準(zhǔn)的洪水流量為Q=17.8 m3/s，二者流量相差約12倍，從而導(dǎo)致導(dǎo)流工程量增大。此外由于采用混凝土拱壩，施工度汛問題容易解決，施工強(qiáng)度滿足進(jìn)度要求。因此選用導(dǎo)流時(shí)段為11月—次年3月，相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為Q=35 m3/s(P=20%)。

各施工時(shí)段不同重現(xiàn)期洪水流量見表1。

表1 魚糧水庫施工洪水成果表 m3/s

4 導(dǎo)流程序[6]

根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃安排和水庫蓄水計(jì)劃的分析，施工導(dǎo)流程序如下:

第一年1—10月，進(jìn)行導(dǎo)流洞施工、大壩兩壩肩開挖施工，此時(shí)原河床過水。

第一年11月—第二年3月，導(dǎo)流洞及兩壩肩開挖完成，導(dǎo)流洞具備過水條件，進(jìn)行大壩上下游圍堰填筑、基坑開挖和壩體425.80 m高程以下混凝土澆筑，該施工期由上下游圍堰擋水，導(dǎo)流洞過流。

第二年4—9月，大壩停止混凝土澆筑，汛期洪水由導(dǎo)流洞及大壩預(yù)留缺口聯(lián)合泄洪度汛。

第二年10月—第三年3月，由大壩擋水，導(dǎo)流洞過水，繼續(xù)澆筑425.80 m高程以上壩體混凝土。

第三年10月大壩接縫灌漿完成，11月大壩下閘蓄水。

5 導(dǎo)流建筑物[7]

5.1 圍堰

壩址河段河床覆蓋層相對(duì)深厚，不宜修建混凝土圍堰。而土石類圍堰能充分利用當(dāng)?shù)夭牧希Y(jié)構(gòu)簡單，施工方便，能夠適應(yīng)深厚覆蓋層基礎(chǔ)，又可使用大型施工設(shè)備進(jìn)行高強(qiáng)度堆筑，在短時(shí)間內(nèi)完建，滿足基坑提早開挖，故推薦上下游為土石類圍堰。圍堰采用黏土心墻+基礎(chǔ)帷幕灌漿防滲。河床以上采用黏土心墻防滲，黏土心墻頂部寬度為1 m，上下游邊坡均為1∶0.2，河床以下采用帷幕灌漿防滲。帷幕灌漿按單排布置，孔距1.5 m，平均孔深4.5 m，深入基巖1 m。

上游圍堰堰頂高程為421.50 m，堰長78.21 m，最大堰高6.5 m，堰頂頂寬4.0 m，上游邊坡1∶1.75，下游邊坡1∶1.5。下游圍堰堰頂高程為417.00 m，堰長31.397 m，最大堰高3 m，堰頂寬3.0 m，上游邊坡均為 1∶1.5。

5.2 導(dǎo)流洞

5.2.1 布置原則

1)導(dǎo)流洞的布置應(yīng)與水工樞紐布置相協(xié)調(diào)，優(yōu)選洞線，減少導(dǎo)流洞長度，縮短導(dǎo)流洞工期，以利于提前供水受益。

2)導(dǎo)流洞應(yīng)盡量考慮與水工永久建筑物結(jié)合布置，以減少工程投資。

5.2.2 導(dǎo)流洞布置

從壩址處河段地形條件比較，壩址上游河段向右岸彎折，右岸形成向左略為凸起，壩址段接近直線型。從工程地質(zhì)條件比較，若布置在左岸，導(dǎo)流洞進(jìn)出口地質(zhì)條件較好，覆蓋層較薄，且出口基巖出露，能及早掛洞，但是交通不便，施工期間需架設(shè)連接導(dǎo)流洞的簡易施工便橋。若布置在右岸，導(dǎo)流洞進(jìn)出口地質(zhì)條件較差，地形較緩，覆蓋層較厚，土石方明挖工程量大，邊坡處理工程量較大，同時(shí)大壩右岸布置有放空底孔及灌溉取水管，導(dǎo)流洞對(duì)右岸水工建筑施工有干擾，另外還會(huì)截?cái)嘤野妒┕そ煌ㄍǖ?。根?jù)地形和地質(zhì)條件，結(jié)合水工布置，推薦了導(dǎo)流洞布置在左岸方案。

隧洞進(jìn)口明渠段長37.174 m，洞身段長170.94 m，出口明渠段長24.828 m;導(dǎo)流隧洞由3個(gè)直線段和2個(gè)圓弧段組成，第一個(gè)直線段長20.699 m，第一個(gè)圓弧段長19.757 m，圓弧半徑為20 m，轉(zhuǎn)角56.6°，第二個(gè)直線段長73.249 m，第二個(gè)圓弧段長15.386 m，圓弧半徑為20 m，轉(zhuǎn)角44.07°，第三個(gè)直線段長41.849 m。

5.2.3 導(dǎo)流洞斷面設(shè)計(jì)導(dǎo)流隧洞進(jìn)、出口均為切向坡，出口基巖裸露，地形坡度分別為65～70°、78～83°。自然邊坡及開挖邊坡穩(wěn)定，強(qiáng)風(fēng)化厚度約3 m。隧洞最大埋深64 m，洞室圍巖為∈2g1淺灰、灰色薄—中厚層細(xì)粒白云巖夾角礫狀或鮞狀白云巖，巖層產(chǎn)狀N65～75°E/SE∠8～11°，主洞線與巖層走向夾角約70°。隧洞圍巖類別以Ⅲ類為主，除Ⅳ類圍巖洞段外，隧洞成洞條件較好。

導(dǎo)流洞按初期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量控制，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算，導(dǎo)流洞斷3 m×3.5 m的城門洞型斷面，隧洞進(jìn)口底高程417.00 m，出口底高程416.00 m，洞底坡0.005 85。直墻高度2.634 m，頂拱中心角120°。

導(dǎo)流洞Ⅳ類圍巖段初期采用系統(tǒng)錨桿+噴C20混凝土支護(hù)，噴混凝土厚度為0.1 m;后期采用鋼筋混凝土襯砌進(jìn)行二次支護(hù)，襯砌厚度為0.3 m。Ⅲ類圍巖段考慮到該段圍巖較為完整，為節(jié)省導(dǎo)流投資，考慮采用系統(tǒng)錨桿+噴混凝土支護(hù)，噴混凝土厚度為0.1 m，頂拱及邊墻不進(jìn)行襯砌，底板需用20 cm厚C20混凝土找平。

6 截流設(shè)計(jì)[8]

根據(jù)導(dǎo)流規(guī)劃和施工進(jìn)度安排，截流時(shí)間選在11月初，根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范(SL303—2004)》，截流標(biāo)準(zhǔn)可采用截流時(shí)段重現(xiàn)期5—10年的月或旬平均流量，本工程截流標(biāo)準(zhǔn)采用5 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，截流設(shè)計(jì)流量采用11月平均流量為Q=1.84 m3/s，截流方式采用單戧堤立堵右岸單向進(jìn)占截流。截流戧堤與上游橫向圍堰相結(jié)合，由于流量較小，故截流較為簡單，截流難度較小，采用一般石碴即可完成截流任務(wù)。

7 下閘蓄水設(shè)計(jì)

根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃安排，大壩接縫灌漿施工完畢，導(dǎo)流洞即可下閘封堵，封堵時(shí)段選定第三年12月，封堵洪水標(biāo)準(zhǔn)為5 a一遇，相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為0.865 m3/s。

8 結(jié)論

對(duì)修建在高山峽谷地區(qū)的混凝土拱壩，施工條件差、其所在河流洪枯流量相差較大，施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)分析和研究枯水時(shí)段的洪水資料，在滿足施工導(dǎo)流及進(jìn)度的要求下，宜選擇合適的枯水時(shí)段導(dǎo)流，以節(jié)省導(dǎo)流工程量。

[1] 貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.江口縣魚糧水庫工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].貴陽:貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2011.

[2] 中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.SL303—2044水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社，2004.

[3] 水利電力部水利水電建設(shè)總局.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè):第一卷[S].北京:水利水電出版社，1996.

[4] 劉亞鳳，張本秋，王力軍.施工導(dǎo)流方式的選擇[J]. 黑龍江水利科技，2005，33(2):61.

[5] 王勝，孫濱，鄧學(xué)海.磨盤山水庫施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江水利科技，2006，34(2):58-59.

[6] 孫濱，楊久玖，馬蘊(yùn)清.西山水庫施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江水利科技，2007，35(1):40-41.

[7] 張志成，李晶卉，李俊.龍頭橋灌區(qū)施工組織設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江水利科技，2006，34(1):98-99.

[8] 王立秀，曲麗萍，尚哲民.西山水庫截流設(shè)計(jì)與成功實(shí)施綜述[J].黑龍江水利科技，2010，38(2):33-35.