張興林，楊鴻來

(貴州省遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義563000)

0 概 述

關(guān)坎腳水庫位于湄潭縣洗馬鄉(xiāng)與綏陽縣小關(guān)鎮(zhèn)之間的清江上游河段內(nèi)。工程對(duì)外交通運(yùn)輸采用公路運(yùn)輸。水庫為小(1)型水庫，最大壩高50.5 m，工程等別為Ⅳ等。大壩、溢洪道等為4 級(jí)建筑物。導(dǎo)流等建筑物為5 級(jí)建筑物。水庫正常蓄水位975.00 m，水庫總庫容622萬m3，擬建大壩最大壩高為50.50 m。工程的主要任務(wù)是農(nóng)田灌溉及農(nóng)村人飲。水庫計(jì)劃施工期為36個(gè)月，本文介紹的導(dǎo)流建筑物施工安排在第一年的4—11月，以保證主體工程能在枯季順利施工。

1 導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及水文氣象條件

根據(jù)SL303—2004《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》，導(dǎo)流建筑物為5 級(jí)建筑物［1］。導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5 a一遇(P =20%)，施工導(dǎo)流時(shí)段選用11—4月，相應(yīng)洪峰流量Q =11.7 m3/s。大壩施工期的臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)取20 a一遇，相應(yīng)的入庫洪峰流量170 m3/s。項(xiàng)目區(qū)氣候溫和濕潤，雨量豐沛，光水熱同季。降雨多發(fā)生在5—10月，尤以5—7月最為集中，灌區(qū)內(nèi)降水以團(tuán)林河、官坎腳水庫流域?yàn)樽罡?，由北部向南部遞減。工程區(qū)多年平均降水量1 129.1 mm;多年平均氣溫14.9 ℃，多年平均日照1 100.4 h，多年平均無霜期280 d，多年平均最大風(fēng)速9.3 m/s。氣候條件對(duì)本工程施工有利。

2 導(dǎo)流方案及導(dǎo)流程序

水庫壩址所處河段河谷較寬緩，河谷為兩岸基本對(duì)稱的“V”型橫向河谷，枯水期河水面寬6 ～21 m，水深0.5 ～1.5 m，壩址兩岸坡基巖多裸露，右岸上游及左岸秦家寨一帶河谷發(fā)育有一級(jí)階地。加上臺(tái)地寬度，壩址河段河谷寬40 ～70 m。考慮其施工特點(diǎn)和技術(shù)要求，本水庫大壩施工采用上下游土石圍堰擋水+右岸進(jìn)出口導(dǎo)流明渠+壩身導(dǎo)流洞段過水的導(dǎo)流方案。導(dǎo)流程序?yàn)?上游圍堰擋水→進(jìn)口導(dǎo)流明渠→壩身導(dǎo)流洞→出口導(dǎo)流明渠→下游河道。

根據(jù)施工總進(jìn)度的安排，本水庫大壩枯季施工導(dǎo)流時(shí)段選用11 －4月，此時(shí)段采用上下游土石圍堰擋水+右岸進(jìn)出口導(dǎo)流明渠+壩身導(dǎo)流洞段即可滿足導(dǎo)流要求。本水庫大壩在枯季5個(gè)月內(nèi)大壩高度可澆筑到946.00 m高程以上，第二年5月開始采用壩身導(dǎo)流洞右岸進(jìn)出口導(dǎo)流明渠+壩身導(dǎo)流洞段+放空兼沖沙孔+放水管過水的方式進(jìn)行導(dǎo)流、度汛。當(dāng)壩體高度達(dá)到946.00 m，10 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)最高水位945.19m，最大庫容13萬m3，由壩體擋水，壩身導(dǎo)流洞段下泄流量142.67 m3/s、放空兼沖沙孔泄流量6.54 m3/s、放水管下泄流量3.79 m3/s。壩身導(dǎo)流洞+放空兼沖沙孔+放水管泄洪能力可滿足施工度汛要求。在導(dǎo)流洞封堵后，拆除導(dǎo)0 +106.85處左側(cè)墻預(yù)留孔口處的漿砌石，使右壩段交通廊道與壩身灌漿廊道連通，最終使得壩身灌漿能順利進(jìn)行。

因水庫壩址河段常年水深淺，流量和流速小，截流時(shí)采用上下游圍堰全斷面進(jìn)行施工。水庫下閘蓄水采用在壩身導(dǎo)流洞進(jìn)口設(shè)疊梁門臨時(shí)擋水后在壩身導(dǎo)流洞段澆筑混凝土封堵后永久擋水的方式。

經(jīng)對(duì)本工程可研成果的復(fù)核，在導(dǎo)流明渠底寬取4.0 m、底坡取0.5%、明渠進(jìn)出口引渠段底板按C15 混凝土襯砌防滲、側(cè)墻采用漿砌石砌筑和水泥砂漿抹面防滲，壩身導(dǎo)流洞段的基座混凝土采用與壩體相同的變態(tài)混凝土澆筑，導(dǎo)流洞采用C25 鋼筋混凝土澆筑;導(dǎo)流流量Q =11.7 m3/s(11—4月、5a一遇)時(shí)，明渠水深為0.91 m。

3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

3.1 進(jìn)出口導(dǎo)流明渠

本工程兩岸地形地質(zhì)條件、施工交通、壩體結(jié)構(gòu)及樞紐布置情況、施工工期、工程投資和施工工藝等因素，經(jīng)綜合比較，選用右岸導(dǎo)流明渠方案。

根據(jù)選擇的渠線方案，結(jié)合右岸地形、沖溝、巖層產(chǎn)狀及水庫樞紐布置情況，為節(jié)省投資，明渠進(jìn)出口軸線方向在滿足水流順暢的條件下盡可能與河流走向有較大的交角，并結(jié)合壩址的河彎地形，明渠進(jìn)口選在大壩上游約62 m 處，出口選在大壩下游約69 m處，壩肩段靠近壩肩開挖面布置。經(jīng)布置，導(dǎo)流洞軸線總長218.0 m，其中:進(jìn)口段長101 m，出口段長79 m;進(jìn)口軸線方向E79.8°S，出口軸線方向E1.7°S;第一個(gè)轉(zhuǎn)彎(樁號(hào)0 +069 ～0 +099)轉(zhuǎn)角57.3°，轉(zhuǎn)彎半徑30 m;第二個(gè)轉(zhuǎn)彎(樁號(hào)0 +140 ～0+160)轉(zhuǎn)角20.8°，轉(zhuǎn)彎半徑55 m。

導(dǎo)流明渠要承擔(dān)大壩施工初期的枯季施工導(dǎo)流和汛期度汛洪水，根據(jù)壩址河段的比降，明渠底坡取i =1/200，進(jìn)口底板高程取937.70 m，出口底板高程取936.60 m。進(jìn)出口明渠斷面按梯形斷面設(shè)計(jì)，明渠底板采用混凝土襯砌防滲，兩側(cè)側(cè)墻體采用水泥砂漿抹面防滲。根據(jù)地形條件布置，設(shè)計(jì)最大渠深6.0 m，底寬4.0 m，導(dǎo)流時(shí)渠內(nèi)設(shè)計(jì)水深0.91 m。明渠兩側(cè)側(cè)墻采用M7.5 漿砌石砌筑，兩側(cè)墻坡比均為1∶0.5，墻體為貼坡式，寬0.8 m，明渠兩側(cè)墻開挖邊坡取1∶0.5 ～1∶1，采用M10 水泥砂漿抹面防滲;底板采用0.3 m厚的C20 混凝土澆筑。

3.2 壩身導(dǎo)流洞

結(jié)合壩體結(jié)構(gòu)及施工工藝，并考慮利用大壩右壩段交通廊道，本工程導(dǎo)流明渠壩身段采用導(dǎo)流洞結(jié)構(gòu)形式，靠近右岸壩肩開挖面布置，底坡與進(jìn)出口明渠相同，取i =1/200;導(dǎo)流洞斷面按導(dǎo)流時(shí)為無壓隧洞、度汛時(shí)為有壓隧洞的條件考慮，結(jié)合工程壩體結(jié)構(gòu)及工程度汛情況，導(dǎo)流洞主要按全斷面鋼筋混凝土護(hù)砌設(shè)計(jì)。導(dǎo)流洞斷面型式采用頂拱夾角為120°角的城門洞型，根據(jù)上述條件，設(shè)計(jì)導(dǎo)流洞凈高5.755 m，底寬4.0 m，側(cè)墻高4.6 m，頂拱半徑2.309 m，洞身長39 m，導(dǎo)流洞段進(jìn)口底板高程取937.19 m，導(dǎo)流洞段出口底板高程取936.99 m;本階段導(dǎo)流洞段頂拱及側(cè)墻均采用0.4 m厚C25 鋼筋混凝土襯砌，底板采用0.3 m厚C25 鋼筋混凝土襯砌，導(dǎo)流洞底部至大壩壩肩開挖面部分采用與壩體相同的二級(jí)配變態(tài)混凝土澆筑。壩身導(dǎo)流洞澆筑時(shí)，在導(dǎo)0 +106.85處左側(cè)墻設(shè)計(jì)位置預(yù)留孔口作為后期灌漿廊道，在預(yù)留孔口處采用1.5 m厚的漿砌石砌筑封堵，便于后期拆除。

3.3 擋水圍堰

根據(jù)選用的導(dǎo)流方式和大壩施工進(jìn)度的安排，本水庫樞紐施工初期有攔蓄枯季洪水的上、下游土石圍堰［2］。圍堰均采用黏土心墻土石圍堰，并沿心墻軸線進(jìn)行堰基帷幕灌漿，帷幕底界延伸至基巖面3 m以下。

3.4 邊坡支護(hù)

根據(jù)導(dǎo)流明渠及壩身導(dǎo)流洞段沿線的地質(zhì)情況，對(duì)導(dǎo)流明渠及壩身導(dǎo)流洞段沿線局部不穩(wěn)邊坡需作噴錨處理［3］。根據(jù)實(shí)際情況導(dǎo)流明渠及壩身導(dǎo)流洞段沿線邊坡采用系統(tǒng)錨桿錨固，錨桿按梅花形布置，間距2.0 m;錨筋直徑φ25、長度4.5 m，錨固深度4.3 m。具體施工導(dǎo)流布置見圖1。

4 導(dǎo)建筑物施工

土方采用0.6 m3的挖掘機(jī)挖裝，10 ～15 t的自卸汽車出渣。石方采用微差梯段爆破和人工硬打修邊檢底，爆破孔用手風(fēng)鉆鉆孔，石渣運(yùn)輸方式與土方開挖相同。邊坡支護(hù)采用打錨噴混凝土方式，噴護(hù)混凝土厚8 ～10 cm。進(jìn)出口明渠邊墻漿砌石及壩身導(dǎo)流洞0 +106.85 處左側(cè)墻預(yù)留孔口漿砌石由人工采用座漿法砌筑。明渠及導(dǎo)流洞襯砌混凝土除立模采用人工作業(yè)外，混凝土的拌制、澆筑采用機(jī)械施工。

圖1 施工導(dǎo)流布置圖

上游圍堰填筑施工時(shí)先在戧堤位置進(jìn)行截流大塊石拋填，合龍后將戧堤培厚加高到938.40 m高程，并在戧堤迎水面拋填黏土閉氣防滲，圍堰土石渣料填筑采用5t 自卸汽車運(yùn)輸至填筑部位，人工鋪料夯實(shí)。根據(jù)工程施工進(jìn)度安排，本水庫在第二施工年度的汛前大壩全壩段已澆到946.00 m高程。為便于大壩施工度汛，大壩下游圍堰在第二施工年度的4月底拆除。

5 施工度汛方案及水力計(jì)算

根據(jù)水庫樞紐的特點(diǎn)，其度汛方式采用大壩臨時(shí)斷面擋水+壩身導(dǎo)流洞泄洪度汛方式+放空兼沖沙孔+放水孔。本水庫大壩在枯季4個(gè)月內(nèi)大壩全壩段可澆筑到946.00 m高程，大壩施工度汛可利用大壩942.00 m高程上的壩身沖沙兼放空底孔、大壩944.60 m高程上的壩身放水孔及導(dǎo)流洞行洪。根據(jù)擬定的大壩施工期度汛方案，結(jié)合壩身導(dǎo)流洞段、放空兼沖沙孔及放水孔的結(jié)構(gòu)尺寸(壩身導(dǎo)流洞為城門洞型，B × H = 4.0 × 5.755 m，進(jìn)口底板高程937.19 m;沖沙兼放空孔為矩形，B × H = 2.0 ×1.6 m，進(jìn)口底板高程942.00 m;放水孔為圓形，直徑1.2 m，進(jìn)口底板高程944.60m)，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，在壩前水位達(dá)到945.19 m時(shí)，入庫洪峰流量170 m3/s對(duì)應(yīng)的庫水位不再上漲，設(shè)計(jì)壩前度汛水位即取為945.19 m，相應(yīng)庫容13萬m3。度汛洪水分流計(jì)算成果見表1。

表1 度汛洪水分流計(jì)算成果表

設(shè)計(jì)壩前度汛水位:945.19 m;設(shè)計(jì)入庫洪峰流量:170 m3/s(P = 10%);設(shè)計(jì)下泄洪水流量:153 m3/s(P =10%)，相應(yīng)下游水位:937.89 m。

經(jīng)施工進(jìn)度計(jì)劃和混凝土澆筑強(qiáng)度測(cè)算，汛前大壩全壩段可澆筑到946.00 m高程以上，滿足工程施工度汛要求。汛前澆筑混凝土7.95萬m3，混凝土澆筑高峰強(qiáng)度約795 m3/d。

只要第一施工年度的12月底以前完成壩基礎(chǔ)開挖及邊坡處理工作，并在第二施工年度的元月1日開始澆筑大壩混凝土，擬定形象面貌和施工度汛方案可行。

6 結(jié) 語

本工程可研階段采用導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流，經(jīng)反復(fù)方案比較后，初步設(shè)計(jì)階段采用了壩身導(dǎo)流洞導(dǎo)流，縮短工期、節(jié)省了工程投資。工程度汛結(jié)合了沖沙兼放空底孔，放水管泄洪，縮小了壩體導(dǎo)流洞斷面，降低了壩體導(dǎo)流洞以及封堵蓄水時(shí)的施工難度。該工程現(xiàn)已進(jìn)入實(shí)施階段。

［1］中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.SL303 －2004 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.

［2］譚靖夷. 中國水力發(fā)電工程:施工卷［M］. 北京. 中國電力出版社，2000.

［3］羅孝明，張?jiān)粕? 小灣水電站施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)綜述［J］. 云南水利發(fā)電，2008，24(01):31 －36.