克里木，陳 園，吐爾洪·馬合木提

(1.新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000；3.新疆維吾爾自治區(qū)水利廳建設(shè)管理與質(zhì)量安全中心，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

阿克肖水庫工程位于新疆維吾爾自治區(qū)皮山縣境內(nèi)，是具備灌溉、防洪等綜合效益的Ⅲ等中型工程，總庫容4395萬m3，壩址位于昆侖山北麓的阿克肖河，海拔2400 m，由擋水壩、導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞、溢洪道等組成[1]。大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩，最大壩高57.5 m，壩長687 m。壩址處河谷寬闊，總寬約600 m，現(xiàn)代河床呈窄深峽谷式，兩岸基巖裸露，岸坡近直立,現(xiàn)代河床兩岸階地較寬且地形平緩[2]。窄深峽谷式現(xiàn)代河床地形是新疆南部地區(qū)代表性的河道出山口段地質(zhì)特點(diǎn)。

阿克肖水庫工程于2016年7月開工，2017年11月實(shí)現(xiàn)河道截流。2018年5月底壩體填筑至高程2427.0 m，已超過壩體臨時(shí)斷面度汛高程2418.5 m，在2018年11月20日通過了下閘蓄水階段驗(yàn)收。

2 施工導(dǎo)截流設(shè)計(jì)

2.1 導(dǎo)流及度汛標(biāo)準(zhǔn)的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范[3-4]，本工程為Ⅲ等中型工程，導(dǎo)流建筑物為5級(jí)，相應(yīng)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為P=10%～20%，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用P=10%的洪水頻率。阿克肖河洪水過程為5—8月為汛期，9月—次年4月為枯水期[5]。經(jīng)調(diào)洪演算，相應(yīng)P=10%洪水標(biāo)準(zhǔn)下，全年洪水上游圍堰頂高程僅比枯期圍堰頂高程高3.5 m，同時(shí)結(jié)合施工進(jìn)度綜合分析，工程計(jì)劃于2017年9月中旬截流，在一個(gè)枯水期內(nèi)上下游圍堰具備擋水條件，并且壩體在2018年汛前可填筑至度汛高程2418.5 m(此期間主要完成主河槽基礎(chǔ)處理、高擋墻澆筑及其上下游壩體填筑)，并具備壩體臨時(shí)斷面擋水條件。通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，復(fù)核確定施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為P=10%頻率下的枯期洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量為40.9 m3/s。由于壩體度汛期的壩前攔洪庫容小于0.1億m3，壩體施工期臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=2%～5%。綜合分析施工進(jìn)度，并考慮度汛期對(duì)施工的影響及大壩安全施工等各種因素，度汛標(biāo)準(zhǔn)取P=2%，相應(yīng)洪峰流量為276.9 m3/s，壩前水位2416.82 m。根據(jù)施工進(jìn)度安排，截流后第二年汛期來臨之前，壩體填筑上升至度汛高程2418.50 m，滿足壩體臨時(shí)斷面擋水渡汛要求。

2.2 導(dǎo)流方式和導(dǎo)流時(shí)段的選擇2.2.1 導(dǎo)流方式的確定

壩址區(qū)地形地貌為呈不對(duì)稱寬“U”型河谷，底寬約550 m?，F(xiàn)代河床位于河谷偏右側(cè)(如圖1，河谷呈窄“U”型，長約600 m左右，頂寬12～17 m，底寬8～15 m，深度20～25 m，兩岸自然坡度80°～90°。現(xiàn)代河床右岸發(fā)育Ⅲ級(jí)階地，基座高程約2400 m(地面高程2405～2420 m)，階面寬30～100 m；現(xiàn)代河床左岸主要發(fā)育Ⅳ級(jí)階地(為古河槽)，階地面寬約450 m，基座高程約2405 m(地面高程2410～2467 m)?，F(xiàn)代河床兩岸階地后緣為基巖山體，山頂高程2600～2970 m，岸坡坡度35°～40°。壩址縱剖面詳見圖1。

圖1 壩址縱剖面圖

根據(jù)壩址處河谷地形地貌條件、大壩在現(xiàn)代河床及其兩岸階地最低施工高程、施工條件及受洪水影響等，經(jīng)綜合分析得出大壩在現(xiàn)代河床兩岸Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地段施工在截流之前不受洪水影響，截流后的兩岸階地段壩體填筑高程將高于導(dǎo)流期設(shè)計(jì)洪水位，故本工程施工導(dǎo)流范圍選擇在現(xiàn)代主河床內(nèi)(現(xiàn)代河床兩岸階地?zé)o需進(jìn)行施工導(dǎo)流)，擬采用河床一次斷流，上下游圍堰擋水，右岸導(dǎo)流兼泄洪洞泄流的施工導(dǎo)流方式。

2.2.2 導(dǎo)流時(shí)段確定

(1)初期導(dǎo)流時(shí)段為2017年9月下旬截流后至2018年4月底，由上下游圍堰擋水，導(dǎo)流洞泄流。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯期時(shí)段(9月—次年4月)10 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量40.9 m3/s。上游圍堰堰前最高洪水位2400.18 m，圍堰頂高程2401.50 m。

(2)后期導(dǎo)流時(shí)段為2018年汛期(5—8月)，由未建完壩體擋水度汛，導(dǎo)流洞泄流。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用全年50 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量為276.9 m3/s。壩前最高洪水位2416.82 m，大壩擋水高程2418.50 m。

工程施工期導(dǎo)流特性詳見表1。

表1 施工期導(dǎo)流、度汛特性表

2.3 導(dǎo)流建筑物布置的選定

本工程導(dǎo)流建筑物由上下游圍堰和導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞組成，其中上游圍堰布置因地制宜，合理選定上游圍堰布置方案有助于降低導(dǎo)流系統(tǒng)規(guī)模、優(yōu)化樞紐布置。

根據(jù)大壩軸線不同部位工程地質(zhì)特點(diǎn)，如圖2所示，防滲心墻和壩體基礎(chǔ)采用不同的方法處理，其中現(xiàn)代河床段采用高擋墻方案處理，擋墻軸線與心墻軸線重合。擋墻頂部高程2399.00 m，寬 2.00 m，底部高程 2372.00 m，寬 7.80 m，基礎(chǔ)置于強(qiáng)風(fēng)化層下部，高27.00 m。瀝青混凝土心墻采用放大基礎(chǔ)坐于擋墻頂部。擋墻建基面以下采用固結(jié)灌漿來加強(qiáng)基巖的穩(wěn)定性，采用帷幕灌漿來進(jìn)行垂直防滲處理。對(duì)于大壩現(xiàn)代河床段特殊的工程布置、地形地貌及現(xiàn)場(chǎng)施工條件而言，上游圍堰、截流堤與大壩之間的布置關(guān)系直接取決于高擋墻施工及其兩側(cè)壩體填筑能否在一個(gè)枯水期內(nèi)順利按期完成。對(duì)截流堤、圍堰及大壩布置進(jìn)行以下兩種比選分析：

(1)布置方案一：上游圍堰與大壩相結(jié)合布置，截流堤單獨(dú)布置。

上游圍堰與大壩上游坡相結(jié)合，布置于狹窄主河槽內(nèi)，截流堤布置在主河槽進(jìn)河口附近。圍堰采用土石結(jié)構(gòu)，堰體及基礎(chǔ)采用旋噴灌漿進(jìn)行防滲。河道截流后，利用截流堤下基坑進(jìn)行圍堰施工，大壩基礎(chǔ)處理及高擋墻施工還需通過翻越上游圍堰下基坑。

(2)布置方案二：上游圍堰與截流堤結(jié)合，與大壩分離布置

上游圍堰與截流堤結(jié)合布置于壩址區(qū)進(jìn)河口相對(duì)平坦位置處，與大壩分離。圍堰結(jié)構(gòu)形式同方案一。河道截流后，利用圍堰下基坑進(jìn)行大壩基礎(chǔ)施工。

根據(jù)上述兩種布置方案描述，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較：布置方案一因上游圍堰為大壩的組成部分，其臨建工程量及費(fèi)用相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)比較突出。但由于左右兩岸無交通運(yùn)輸條件，上游圍堰及大壩下基坑道路只能布置在截流堤后深河槽內(nèi)，又因?yàn)楣こ滩贾蒙辖亓鞯?、上游圍堰及大壩軸線位置相互比較靠近，使下基坑道路布置難度增加，主要是空間狹窄、道路縱坡過大，施工運(yùn)輸車輛不能夠順利進(jìn)出基坑，施工運(yùn)輸極為不便，施工難度很大。布置方案二圍堰位于壩址區(qū)進(jìn)河口段，地形相對(duì)較為平坦，施工場(chǎng)地相對(duì)富裕，由于圍堰與大壩軸線位置相互比較遠(yuǎn)，施工道路布置條件相對(duì)好一些，縱坡基本滿足設(shè)計(jì)要求。從施工場(chǎng)地條件及施工程序上布置方案二較布置方案一更為優(yōu)越。最終布置型式采用方案二，即圍堰布置于壩址區(qū)主河槽附近較窄位置，與大壩分離，考慮地形條件以及河床覆蓋層較淺，截流堤與上游圍堰相結(jié)合。施工導(dǎo)流平面布置詳見圖2。

圖2 施工導(dǎo)流平面布置圖

2.4 截流設(shè)計(jì)

2.4.1 截流時(shí)段及流量

本工程選擇汛后枯水時(shí)段進(jìn)行截流，相應(yīng)河道來水量較小，截流時(shí)段定為第二年9月，截流標(biāo)準(zhǔn)初步定為5 a一遇9月旬平均流量，相應(yīng)截流流量為8.1 m3/s。

2.4.2 截流堤布置

根據(jù)工程布置，導(dǎo)流洞底板高程為2395.0 m，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算，截流相應(yīng)水位為2396.8 m，截流堤相應(yīng)高程為2398.0 m，又因上游圍堰頂高程平均為2401.5 m，相差3.5 m，且圍堰布置于主河槽較窄位置，考慮地形條件以及河床覆蓋層較淺，截流堤采用與上游圍堰相結(jié)合布置的方式。

2.4.3 截流方式選擇

本工程截流戧堤與上游圍堰結(jié)合，主河槽上開口寬度為20 m，河床底部寬度僅為5 m。由于截流流量較小，因此考慮不安排預(yù)進(jìn)占，不設(shè)置龍口，直接采用的立堵方式進(jìn)行截流。截流堤進(jìn)占與合龍一次完成。左岸地形相對(duì)右岸較平坦，便于堆放截流材料，也便于布置施工道路，所以截流材料布置于左岸。

3 導(dǎo)流主要特點(diǎn)和實(shí)踐

本工程于2017年11月20日順利截流，在截流過程中克服因主河槽施工場(chǎng)地狹窄而施工布置困難等難題，打破瀝青混凝土心墻砂礫石壩全年圍堰與大壩相結(jié)合布置的常規(guī)布置思路，在導(dǎo)流設(shè)計(jì)方面創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念。施工實(shí)踐證明，這種布置方式解決了在狹窄深槽式河床中由于施工場(chǎng)地過于狹窄而造成的大壩基礎(chǔ)防滲體施工與圍堰填筑相互干擾問題突出、施工進(jìn)度緩慢、施工布置困難等問題，并達(dá)到了降低投入加快工期的目的。截流完成至今，未發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，工程已安全度汛。

4 結(jié) 語

本工程根據(jù)樞紐布置方案和現(xiàn)場(chǎng)特殊的窄深“U”型現(xiàn)代河床地形條件，合理選用導(dǎo)流方式和導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、采用上游枯水期圍堰與截流堤結(jié)合，與大壩分離的布置方案。其設(shè)計(jì)與施工具有經(jīng)濟(jì)、工程量小和安全的特點(diǎn)，降低了施工導(dǎo)流難度和工程投入，加快了施工工期。為類似地形條件的工程施工導(dǎo)流方案的選擇提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。