龍軍飛，胡 平，王會(huì)杰

(1.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072；2. 四川大學(xué) 水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610065)

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永定橋水庫(kù)堰塞體治理工程施工技術(shù)要點(diǎn)

龍軍飛1，胡 平1，王會(huì)杰2

(1.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072；2. 四川大學(xué) 水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610065)

由于水位的抬高，加上惡劣天氣、地震等原因，水庫(kù)庫(kù)區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)邊坡滑塌，形成堰塞體。水庫(kù)庫(kù)區(qū)堰塞體不僅侵占庫(kù)容，破壞水質(zhì)，還增加庫(kù)區(qū)泥沙量，對(duì)水庫(kù)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理都造成不可估量的危害。本文水庫(kù)堰塞體治理技術(shù)要點(diǎn)、施工方案對(duì)類(lèi)似工程具有一定的參考作用，故對(duì)水庫(kù)庫(kù)區(qū)堰塞體的治理研究有實(shí)際的工程效益。解除潰壩風(fēng)險(xiǎn)是堰塞體治理的目標(biāo)之一，本文通過(guò)實(shí)地考察、根據(jù)實(shí)際情況提出了采用明渠排水、開(kāi)挖部分堰塞體恢復(fù)部分被侵占的水庫(kù)庫(kù)容的方案，對(duì)該水庫(kù)的正常運(yùn)行基本沒(méi)有影響，對(duì)原設(shè)計(jì)灌溉供水的影響較小，達(dá)到了堰塞體治理的目標(biāo)，同時(shí)該方案具有工程量小、成本低、工期短的特點(diǎn)。

水庫(kù)堰塞體；堰塞體治理；施工技術(shù)；施工方法

1 概 況

該堰塞體位于永定橋(三等中型工程)庫(kù)區(qū)內(nèi)，距永定橋壩址2.0 km，是由左岸支溝—飛水溝右側(cè)基巖岸坡發(fā)生了傾倒崩塌滑坡，滑坡堆積體沖入河中形成堰塞體。堆積體垂直河向?qū)捈s350 m，沿河向長(zhǎng)約200 m，高約30 m，總方量約200萬(wàn)m3，其中崩塌堆積體中堆積于流沙河床以上部分形成堰塞體，堰塞體寬度約200 m，厚度為25～39 m，平均厚約30 m，頂高程約1 543 m，方量約60萬(wàn)m3。堰塞體造成上游流沙河河水最大壅高約40 m。目前，河水從松散架空的大塊石中滲流至下游。初步計(jì)算，堰塞湖庫(kù)容約為200萬(wàn)m3，根據(jù)《堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》(SL450-2009)，其規(guī)模屬小(1)型堰塞湖。

由于堰塞體下游大壩、導(dǎo)流洞、高粱坪堆積體和關(guān)頂上料場(chǎng)正在施工，威脅到下游工區(qū)人員、水工建筑物和下游集鎮(zhèn)的安全，堰塞體發(fā)生潰決后的危害性較大，其潰決損失較嚴(yán)重。該堰塞體的危險(xiǎn)級(jí)別為中等危險(xiǎn)性，堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

2 危 害

堰塞體方量約60萬(wàn)m3，大部分位于1 505.00 m死水位以上，侵占水庫(kù)有效庫(kù)容。由于永定橋水庫(kù)為瀑布溝水電站移民安置的配套供水工程，總庫(kù)容總體較小，堰塞體所占有效庫(kù)容比重較大。

目前，堰塞湖水位高程1 532.90 m左右，上游入庫(kù)水量和壩體滲透水量基本平衡。堰塞體整體穩(wěn)定，潰壩的可能性較小。但今后汛期可能存在漫頂潰決的可能性。且堰塞體下游大壩、導(dǎo)流洞、高粱坪堆積體和關(guān)頂上料場(chǎng)正在施工，威脅到下游工區(qū)人員、水工建筑物和下游集鎮(zhèn)的安全，堰塞體發(fā)生潰壩后的危害性較大，其潰決危險(xiǎn)系數(shù)大、損失較嚴(yán)重，對(duì)堰塞體的處理是必要的。

3 施工方案選擇

崩塌堆積體主要由弱風(fēng)化的大塊石組成，充填碎礫石，塊石塊徑一般為0.5～2.0 m，少數(shù)塊徑達(dá)5～10 m。根據(jù)地形、地質(zhì)條件分析，堆積體下部坡度較緩，堆積體中上部坡度較陡，天然狀態(tài)整體穩(wěn)定，堰塞體具備開(kāi)挖條件。

根據(jù)堰塞體地形、地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，考慮堰塞體穩(wěn)定、恢復(fù)全部或部分有效庫(kù)容并采取其他補(bǔ)償措施、達(dá)到上下水庫(kù)通水通沙的治理目標(biāo)，并以節(jié)約工程治理投資為原則，堰塞體治理設(shè)計(jì)擬定了兩種方案：堰塞體全部挖除恢復(fù)庫(kù)容方案(即方案一)；堰塞體部分挖除、利用水庫(kù)調(diào)節(jié)供水保證率的補(bǔ)償措施(即方案二)。

3.1 堰塞體全部挖除

方案一考慮恢復(fù)堰塞體侵占的全部有效庫(kù)容。開(kāi)挖底高程至死水位下2.0m，略低于原河床底部，右側(cè)開(kāi)挖至原陡直基巖坡，左側(cè)正常蓄水位以下開(kāi)挖至原地面線(為基巖岸坡)，正常蓄水位以上按坡比1∶2.0進(jìn)行開(kāi)挖。根據(jù)穩(wěn)定分析，開(kāi)挖邊坡基本穩(wěn)定，不需進(jìn)行邊坡支護(hù)。

左岸滑坡堆積體穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 左岸滑坡堆積體抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果

3.2 堰塞體部分挖除

3.2.1 堰塞體開(kāi)挖

由于方案一考慮恢復(fù)堰塞體侵占的全部有效庫(kù)容，開(kāi)挖工程量較大。為降低工程造價(jià)，方案二考慮在滿(mǎn)足堰塞體穩(wěn)定、恢復(fù)一定有效庫(kù)容、上下水庫(kù)通水通沙治理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，恢復(fù)堰塞體侵占的部分有效庫(kù)容。考慮以上因素，根據(jù)施工條件，開(kāi)挖方案確定為：開(kāi)挖底寬10 m，開(kāi)挖底高程至死水位下2.0 m，略低于原河床底部，右側(cè)開(kāi)挖至原陡立基巖坡，左側(cè)按綜合坡比1∶2.5進(jìn)行開(kāi)挖，其中在中下部布置一條寬7.0 m的施工馬道。堰塞體處理施工布置及典型斷面見(jiàn)圖1、2。

圖1 堰塞體處理施工布置示意

圖2 堰塞體處理典型斷面示意

3.2.2 侵占有效庫(kù)容補(bǔ)救措施

對(duì)于堰塞體部分挖除方案，經(jīng)復(fù)核，永定橋水庫(kù)長(zhǎng)期有效庫(kù)容為964.3萬(wàn)m3，比初設(shè)階段有效庫(kù)容小27.2萬(wàn)m3。根據(jù)長(zhǎng)系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算成果，水庫(kù)多年平均城市生活及工業(yè)供水量為1 568.6萬(wàn)m3，48年中只有1年缺水，供水保證率為95.9%，工業(yè)供水量比原初步設(shè)計(jì)階段小0.4萬(wàn)m3，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)保證率要求。多年平均農(nóng)業(yè)灌溉供水量為2 430萬(wàn)m3，比初設(shè)階段小17.0萬(wàn)m3，約占0.7%。48年中有13年缺水，供水保證率為71.4%，略低于灌溉設(shè)計(jì)保證率75%。

因此，和原初設(shè)階段成果相比，堰塞體部分開(kāi)挖方案對(duì)城市生活和工業(yè)供水基本沒(méi)有影響，灌溉保證率略有降低，但灌溉缺水量、缺水程度等均無(wú)大的變化，對(duì)原設(shè)計(jì)灌溉供水的影響較小。

3.2.3 方案比較及推薦方案

根據(jù)上述分析：

方案一對(duì)正常蓄水位下的堰塞體全部挖除，正常蓄水位以上按坡比1∶2.0進(jìn)行開(kāi)挖，有效庫(kù)容得以全部恢復(fù)，永定橋水庫(kù)長(zhǎng)期有效庫(kù)容和初設(shè)階段一致，供水、灌溉等均滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求；方案二對(duì)堰塞體部分挖除，侵占有效庫(kù)容約27.2萬(wàn)m3，經(jīng)復(fù)核，該方案對(duì)城市生活和工業(yè)供水基本沒(méi)有影響，灌溉保證率略有降低，但灌溉缺水量、缺水程度等均無(wú)大的變化，對(duì)原設(shè)計(jì)灌溉供水的影響較小，基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)投資分析，方案二較方案一節(jié)約工程投資約2 854萬(wàn)元，方案二投資約占方案一投資的67%。

堰塞體處理工程要求在永定橋水庫(kù)蓄水前完成，方案二工程量省、施工快速、工期保證性好。

綜合以上技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇方案二為堰塞體及左岸滑坡堆積體開(kāi)挖治理的推薦方案。

4 施工組織設(shè)計(jì)

4.1 施工時(shí)段及導(dǎo)流方案的選擇

根據(jù)永定橋水利工程總體施工進(jìn)度計(jì)劃安排，2014年9月份后進(jìn)行大壩導(dǎo)流洞封堵，水庫(kù)開(kāi)始蓄水。因此，堰塞體治理工程需在9月份之前完成。堰塞湖治理工程位于流沙河河道內(nèi)，施工時(shí)先開(kāi)挖出泄水通道，降低堰塞湖水位，水位下降后再水上開(kāi)挖堰塞體，不單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)流設(shè)施?？紤]到施工作業(yè)期間流沙河仍需過(guò)流，施工臨時(shí)泄水通道過(guò)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期5年重現(xiàn)期，設(shè)計(jì)泄流量按壩址11月至5月5年一遇重現(xiàn)期洪水取值，相應(yīng)設(shè)計(jì)泄流量為37.2 m3/s。

4.2 泄水渠的尺寸計(jì)算及布置

根據(jù)選定的處理方案，在堰塞體上需開(kāi)挖泄水渠作為泄流通道。根據(jù)地形條件，泄水渠布置在右岸，渠底寬10 m，右側(cè)為原基巖陡坡，左側(cè)開(kāi)挖坡比為1∶2.5，泄水渠泄流能力按寬頂堰公式計(jì)算。

根據(jù)計(jì)算，施工期間渠內(nèi)最大設(shè)計(jì)水深約2 m，最大平均流速為1.8 m/s，過(guò)流面滿(mǎn)足抗沖穩(wěn)定要求。

4.3 堰塞體開(kāi)挖

考慮在滿(mǎn)足堰塞體穩(wěn)定、恢復(fù)一定有效庫(kù)容、上下水庫(kù)通水通沙治理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，恢復(fù)堰塞體侵占的部分有效庫(kù)容。根據(jù)施工條件和開(kāi)挖坡穩(wěn)定需要，開(kāi)挖方案確定為：開(kāi)挖底寬10 m，開(kāi)挖底高程為死水位高程下2.0 m，右側(cè)開(kāi)挖至原陡直基巖坡，左側(cè)按1∶2.5坡比進(jìn)行開(kāi)挖，其中在中下部布置一條寬7.0 m的施工馬道，開(kāi)挖坡面死水位至正常蓄水位以上2 m范圍的水位變幅區(qū)利用干砌石護(hù)坡處理。

堰塞湖治理工程位于流沙河河道內(nèi)。堰塞體處理主要為堰塞體的土石方開(kāi)挖，1 520.00 m以上堰塞體由1 520.00 m高程改線道路爬坡至堰塞體頂部進(jìn)行開(kāi)挖，1 520.00 m高程以下堰塞體由1 520.00 m高程馬道下臥至工作面進(jìn)行開(kāi)挖。

堰塞體在2013年1月中旬開(kāi)始開(kāi)挖，施工時(shí)在靠近右岸側(cè)先開(kāi)挖出一定深度的泄水溝渠，降低堰塞湖水位，水位下降后再開(kāi)挖堰塞體，堰塞體開(kāi)挖隨著泄水渠的開(kāi)挖逐步進(jìn)行，堰塞體在4月底開(kāi)挖完成。

土方明挖采用1.6 m3液壓挖掘機(jī)挖裝15 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，74 kW推土機(jī)輔助。石方明挖及大塊石解小均采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破，1.6 m3液壓挖掘機(jī)挖裝15 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，74 kW推土機(jī)輔助。

施工時(shí)，需采取必要的安全措施。在孤石爆破時(shí)，盡量做到使孤石爆破破碎而不飛石，并在爆破過(guò)程中做好安全警戒。暴雨來(lái)臨暫停施工，人員撤離到安全地帶防止滑坡。對(duì)堰前水位采用全站儀進(jìn)行安全檢測(cè)，對(duì)堰后進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)大量管涌等險(xiǎn)情及時(shí)報(bào)警。

5 結(jié) 語(yǔ)

采用明渠排水、開(kāi)挖部分堰塞體恢復(fù)部分被侵占的水庫(kù)庫(kù)容的方案，對(duì)該水庫(kù)的正常運(yùn)行基本沒(méi)有影響，灌溉保證率略有降低，但灌溉缺水量、缺水程度等均無(wú)大的變化，對(duì)原設(shè)計(jì)灌溉供水的影響較小，達(dá)到了堰塞體治理的目標(biāo)，同時(shí)該方案具有工程量小、成本低、工期短的特點(diǎn)。按照該方案設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，永定橋水庫(kù)堰塞體得到治理。

2015-10-04

龍軍飛(1979-)，男，吉林松原人，高級(jí)工程師，從事水電水利施工組織設(shè)計(jì)工作。

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