鄭國兵，呂志升，吳 蕾，余建平，彭銀生

（1.浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002；2.縉云縣水利局，浙江 縉云 321400）

1 工程概況

好溪水利樞紐潛明水庫工程一期壩址位于縉云縣雁嶺鄉(xiāng)潛明村下游約1.4 km處。潛明水庫主要工程任務(wù)是以防洪、供水為主，結(jié)合灌溉和發(fā)電，兼顧改善河道水環(huán)境等綜合利用。潛明水庫總庫容7 193萬m3，電站裝機(jī)6.0 MW；潛明水庫一期總庫容3 413萬m3，電站裝機(jī)3.0 MW。工程規(guī)模為中型，工程等級(jí)為Ⅲ等。工程主要建筑物攔河壩、泄水建筑物、發(fā)電引水進(jìn)水口等建筑物級(jí)別為3級(jí)，發(fā)電引水建筑物（除進(jìn)水口）、發(fā)電廠及升壓站等為4級(jí)建筑物，臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 水文條件

本流域降水量時(shí)空分布不均，不僅年際變化較大，而且年內(nèi)差異顯著。主雨峰一般發(fā)生于5 — 6月和8 — 9月間。其中，前者以梅雨為主，后者以臺(tái)風(fēng)雨為主，是形成流域大洪水的主要因素。潛明壩址排在首位的實(shí)測最大一日雨量為239.5 mm（發(fā)生在1974年8月19日），最大三日雨量為303.5 mm（發(fā)生在1990年8月31日— 9月2日）。

潛明水庫壩址分期不同設(shè)計(jì)頻率洪峰流量見表1。

表1 壩址分期不同設(shè)計(jì)頻率洪峰流量表 m3/s

同時(shí)根據(jù)縉云當(dāng)?shù)氐臍庀筇攸c(diǎn)，考慮一期圍堰需在梅汛期開始施工的實(shí)際需要，對(duì)工程所在地的梅汛期可施工天數(shù)及伏旱期天數(shù)、汛期分月洪水和堰前水位等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

梅雨期和臺(tái)汛期之間一般有伏旱期，伏旱期天氣晴熱、降雨也相對(duì)較小，可以考慮作為施工時(shí)段。伏旱期短則6 d，長達(dá)63 d，2001 — 2016年的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)表2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，梅汛期可施工天數(shù)約55 d，伏旱期天數(shù)約28 d。一期圍堰工程施工期分月洪水和堰前水位成果見表3。

表2 2001 — 2016年 梅汛期施工天數(shù)及伏旱期天數(shù)統(tǒng)計(jì)表 d

表3 一期圍堰工程施工期分月洪水和堰前水位成果表

2.2 地質(zhì)條件

壩址段河流流向210°，河谷底寬180 ～ 200 m，呈“U”形。施工階段經(jīng)勘探，圍堰建筑區(qū)主要地層巖性自上而下分布如下：①灰 ～ 灰黃黏質(zhì)粉土（al - plQ4），夾少量粉細(xì)砂、淤泥和腐植質(zhì)，其物理力學(xué)性質(zhì)差。主要分布于河流兩岸淺表部，厚度2.00 ～ 3.00 m，在河中低凹水坑底部也有分布；②砂卵礫石層（al - plQ4），含少量（占5% ～ 10%）泥質(zhì)，厚度2.00 ～ 6.00 m不等。地表經(jīng)多次人工采砂篩選、堆積，級(jí)配雜亂，深部級(jí)配相對(duì)較好。砂礫石中卵石粒徑一般小于15 cm，少數(shù)粒徑在20 ～ 30 cm，占5% ～10%，巖性以青灰、灰褐、紫紅色熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑玻屑凝灰?guī)r為主。砂礫石結(jié)構(gòu)一般松散，一般屬強(qiáng)透水性，滲透系數(shù) K = 1.04×10-1～ 1.28×10-2cm/s，局部地帶滲透系數(shù)K = 3.29×10-3～ 4.95×10-3cm/s，為中等透水性。砂卵礫石分布于河床及河漫灘地；③粉質(zhì)黏土夾碎石層（dlQ4），一般厚度1.00 ～ 3.00 m，局部厚度大于5.00 m，主要分布于左岸山坡。

3 施工導(dǎo)流方案

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與導(dǎo)流時(shí)段

本工程等別為Ⅲ等，攔河壩為3級(jí)建筑物。根據(jù)SL 303 —2017《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，相應(yīng)的導(dǎo)流建筑物為5級(jí)，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)：混凝土類圍堰為3 ～ 5 a一遇，土石類圍堰為5 ～ 10 a一遇。壩體施工期臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)：壩前攔洪庫容小于0.1億m3，為10 ～ 20 a一遇；壩前攔洪庫容在 0.1 億 ～ 1.0 億 m3，為 20 ～ 50 a 一遇。

根據(jù)本工程樞紐建筑物布置、工程量、水文條件等，結(jié)合目前工程的實(shí)際推進(jìn)情況和施工進(jìn)度安排，經(jīng)分析研究，本工程一期橫向和縱向圍堰均采用土石結(jié)構(gòu)，其擋水設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選用5 a一遇（Q = 910 m3/s）；二期橫向圍堰采用土石結(jié)構(gòu)，縱向圍堰采用混凝土結(jié)構(gòu)，其擋水設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選用非汛期5 a一遇（Q = 208 m3/s）。壩體施工期臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)：壩前攔洪庫容小于0.1億m3，采用10 a一遇；壩前攔洪庫容在0.1億 ～ 1.0億m3，采用20 a一遇。

3.2 導(dǎo)流方案

根據(jù)本工程地形、地質(zhì)條件和樞紐建筑物布置等情況，本工程采用“分期圍堰導(dǎo)流”的方式[1]。

考慮位于壩址右岸的庫區(qū)公路（42省道）臨時(shí)改建工程尚未完成，在工程施工前期右岸庫區(qū)公路仍需繼續(xù)使用；且根據(jù)本工程目前的實(shí)際推進(jìn)情況，本工程庫區(qū)內(nèi)的移民拆遷工作在左岸一期工程施工期仍在進(jìn)行中，所以一期先施工圍左岸壩段（左岸發(fā)電廠房、非溢流壩段和左側(cè)2個(gè)溢流壩段，并形成壩體導(dǎo)流底孔），施工期天然來水由一期圍堰擋水、束窄河床過流；二期施工右岸壩段，非汛期天然來水由二期圍堰擋水，一期溢流壩段內(nèi)的導(dǎo)流底孔泄流。汛期天然來水由壩體擋水，導(dǎo)流底孔、預(yù)留缺口和泄洪閘聯(lián)合泄流。

本工程一、二期施工導(dǎo)流平面布置見圖1 ～ 2。

圖1 一期施工導(dǎo)流平面布置圖

圖2 二期施工導(dǎo)流平面布置圖

4 施工導(dǎo)流創(chuàng)新和優(yōu)化

本工程實(shí)際施工過程中，施工導(dǎo)流建筑物根據(jù)圍堰的實(shí)際施工時(shí)間、工程施工進(jìn)度安排和施工安全等因素，主要針對(duì)一期圍堰汛期施工、混凝土齒槽和黏土斜墻聯(lián)合防滲及過水結(jié)構(gòu)、二期縱向混凝土圍堰壩體段留置等3個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。

4.1 一期圍堰汛期施工的創(chuàng)新和優(yōu)化

根據(jù)加快本工程推進(jìn)的要求，在省內(nèi)創(chuàng)新性提出圍堰汛期施工的理念。經(jīng)反復(fù)論證和分析，考慮到本工程有梅汛期洪水較小、出梅后有段伏旱期的氣候特點(diǎn)，這為圍堰汛期施工創(chuàng)造有利的水文條件；同時(shí)圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中需根據(jù)汛期洪水相對(duì)較大等特點(diǎn)，并考慮圍堰在汛期需能安全快速施工，堰體、堰腳及護(hù)面材料需具有防沖耐沖等要求，對(duì)圍堰結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。主要的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如下：①將圍堰混凝土防滲墻打設(shè)位置由原戧堤頂調(diào)整至堰頂，有效提高混凝土防滲墻汛期施工的安全性；②因地制宜、就地取材對(duì)圍堰護(hù)腳方案進(jìn)行優(yōu)化，創(chuàng)新性提出采用包袋充填砂卵石工藝替代傳統(tǒng)的大塊石拋填；③迎水面護(hù)坡由原來的砌石和拋石優(yōu)化為鋼筋混凝土材料，便于快速施工和增加抗沖性。

同時(shí)，為給一期圍堰工程施工期安全度汛提供數(shù)據(jù)支撐，細(xì)算圍堰施工期分月洪水，據(jù)此提出圍堰相應(yīng)的分月填筑高程，以此作為圍堰汛期施工的進(jìn)度控制要求（見表3）。

初設(shè)階段及施工圖階段一期上游圍堰斷面見圖3 ～ 4。

圖3 初設(shè)階段一期上游圍堰斷面圖

圖4 施工圖階段一期上游圍堰斷面圖

優(yōu)化后的一期圍堰經(jīng)歷汛期施工（2016年6月上旬—9月中旬）的嚴(yán)峻考驗(yàn)，最終順利完成，讓工程提前半年多開工建設(shè)。保證后續(xù)大壩基礎(chǔ)混凝土在低溫季節(jié)澆筑及工程質(zhì)量。

4.2 混凝土齒槽和黏土斜墻聯(lián)合防滲及過水結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和優(yōu)化

本工程施工階段，考慮實(shí)際開工時(shí)間比計(jì)劃晚3個(gè)月，造成一期基坑內(nèi)主體工程施工進(jìn)度滯后，給二期基坑施工和度汛、乃至整個(gè)工程的順利完工均帶來較大的不利影響和壓力。為縮短二期上游圍堰的施工時(shí)間，給二期基坑主體工程施工創(chuàng)造盡可能多的時(shí)間，從而有效降低二期基坑混凝土澆筑強(qiáng)度，減少工程的安全和管理風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)經(jīng)細(xì)致分析研究，二期圍堰相對(duì)一期圍堰擋水歷時(shí)相對(duì)較短，因此原二期圍堰防滲方案（混凝土防滲墻）客觀上具備一定的創(chuàng)新優(yōu)化條件。綜合以上考慮和分析研究，最終決定創(chuàng)新和優(yōu)化二期上下游圍堰的防滲結(jié)構(gòu)方案：堰基從施工便利角度考慮采用混凝土齒槽方案進(jìn)行防滲，堰身采用黏土斜墻方案進(jìn)行防滲，這種聯(lián)合防滲結(jié)構(gòu)在浙江省同類型水利水電工程也屬首次。

另由于二期基坑實(shí)際開始施工時(shí)間較晚，在一個(gè)非汛期內(nèi)難以施工至度汛高程以上。所以，需要對(duì)二期上游圍堰（原擋水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為非汛期5 a一遇）按照滿足梅汛期施工的要求，參照過水圍堰的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而延長二期基坑的有效施工時(shí)間，有效降低和減輕汛期二期基坑進(jìn)水后對(duì)上游圍堰沖毀、基坑清理等相應(yīng)的工期和經(jīng)濟(jì)損失，保障整個(gè)工程的進(jìn)度和度汛安全[3]。初設(shè)階段及施工圖階段二期上游圍堰斷面見圖5 ～ 6。

圖5 初設(shè)階段二期上游圍堰斷面圖

圖6 施工圖階段二期上游圍堰斷面圖

優(yōu)化后的二期上下游圍堰僅1.5個(gè)月左右（2017年12月至2018年2月）完成施工，比原混凝土防滲墻圍堰結(jié)構(gòu)縮短約1/2施工期。優(yōu)化后的二期上游圍堰防滲效果良好（圍堰擋水期滲水量為2 ～ 5 m3/h），且經(jīng)歷2019年“利奇馬”臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，保障二期基坑內(nèi)主體工程的順利施工。圖7為二期圍堰（基坑）鳥瞰圖。

圖7 二期圍堰（基坑）鳥瞰圖

4.3 二期縱向混凝土圍堰壩體段留置的創(chuàng)新和優(yōu)化

本工程為重力壩，且為壩后式電站，為避免圍堰保留對(duì)泄流、壩區(qū)整體景觀等產(chǎn)生不利影響，圍堰使用完成后通常會(huì)考慮拆除。本工程初設(shè)階段，二期縱向混凝土圍堰壩體段使用完后按全部拆除方案進(jìn)行考慮。

工程施工過程中，根據(jù)本工程的實(shí)際施工情況，為避免二期縱向混凝土圍堰下游段拆除對(duì)工程已建永久建筑物的安全和質(zhì)量帶來隱患和影響，切實(shí)提升工程的安全保障水平和工程質(zhì)量，保障工程的施工進(jìn)度和工期，降低工程投資，創(chuàng)新提出將二期縱向混凝土圍堰壩體段采用留置（不拆除）方案，這在浙江省同類型水利水電工程中尚屬首次。據(jù)此方案和思路，壩下游左庫堰壩拆除恢復(fù)后的堰頂高程也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，二期縱向混凝土圍堰壩體段在下游堰壩恢復(fù)后將淹沒在水中（圍堰頂距下游堰壩水面2.00 m左右），不會(huì)對(duì)整個(gè)樞紐的景觀效果產(chǎn)生影響。并考慮圍堰結(jié)構(gòu)考慮與消力池底板綜合受力、圍堰邊坡坡度需有利于泄流等要求，對(duì)其布置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，優(yōu)化后的二期縱向混凝土圍堰壩體段布置兼顧泄洪、景觀等多方面需求和功能，邊坡也更具流線型[2]。初設(shè)階段及施工圖階段二期縱向混凝土壩體段圍堰斷面見圖8 ～ 9。

圖8 初設(shè)階段二期縱向混凝土壩體段圍堰斷面圖

圖9 施工圖階段二期縱向混凝土壩體段圍堰斷面圖

同時(shí)采用數(shù)模研究方法，對(duì)二期縱向混凝土圍堰壩體段留置方案，從流速分布和流態(tài)、下游水位及閘下效能率等方面進(jìn)行分析，總體上認(rèn)為圍堰留置對(duì)泄洪基本沒影響。綜合以上考慮和分析研究的成果，最終確定二期縱向混凝土圍堰壩體段采用留置（不拆除）方案。

5 結(jié) 語

施工導(dǎo)流時(shí)段和導(dǎo)流方案的合理性對(duì)保障工程施工進(jìn)度和施工安全、利于施工總布置和施工管理、有效控制工程投資等方面均具有重要的作用和意義，須足夠重視，并進(jìn)行多專業(yè)、多維度的綜合分析研究[4-6]。

本工程實(shí)際施工過程中，施工導(dǎo)流建筑物基于保障施工安全和質(zhì)量、有效推進(jìn)工程施工進(jìn)度和保證工期、利于工程施工和管理以及控制節(jié)約工程投資等方多面的考慮，進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新和優(yōu)化，達(dá)到預(yù)期的作用和效果，為浙江省同類型施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。