楊莉英，婁旭峰

(1.四川省綿陽武都引水工程建設(shè)管理局，四川 綿陽，621000；

2.中國水電基礎(chǔ)局有限公司西藏分公司，拉薩，850000)

1 引言

某水庫工程按前期設(shè)計(jì)導(dǎo)截流方案及截流時(shí)段，在第一年度4月份開工，到第二年度2月份通過大壩上游二期戧堤合龍截流，庫內(nèi)蓄水約21.0m高度后，通過左側(cè)的放空輸水洞進(jìn)行導(dǎo)流。但實(shí)際工程因招標(biāo)時(shí)段延遲，第一年9月才開工建設(shè)，較初步設(shè)計(jì)批復(fù)的施工時(shí)段相差約5個(gè)月，導(dǎo)致工程在第二年2月份達(dá)不到初步設(shè)計(jì)的導(dǎo)截流條件，按初步設(shè)計(jì)批復(fù)的施工方案，本工程導(dǎo)截流被延遲到第二年6-7月份，正逢在主汛期，對(duì)工程在汛期開展導(dǎo)截流施工增加了較大的難度，并對(duì)主體工程施工參數(shù)帶來嚴(yán)重的影響。因此，施工中能否確保工程度汛安全和主體工程能否連續(xù)進(jìn)行，成為了工程如何做好防汛與導(dǎo)流技術(shù)的關(guān)鍵問題。

在上述情況下，工程參建各方根據(jù)工程實(shí)際條件，組織召開了關(guān)于汛期是否進(jìn)行導(dǎo)截流與主體工程如何連續(xù)施工的專家咨詢會(huì)，會(huì)后再根據(jù)專家咨詢意見就有關(guān)汛期導(dǎo)截流方案與安全度汛、防洪與導(dǎo)截流應(yīng)急管理等措施進(jìn)行了深入研究，并開展了多方對(duì)比分析，最終確定工程調(diào)整導(dǎo)流方案與截流時(shí)段，確保工程安全度汛和主體工程汛期連續(xù)施工是非常有必要的。

2 工程特點(diǎn)

該水庫工程開發(fā)任務(wù)是以灌溉為主，結(jié)合城鎮(zhèn)供水等綜合利用的III等中型水庫工程，最大壩高58.81m，壩長(zhǎng)452.0m，總庫容1043.0萬m3。樞紐總布置由放空輸水洞、瀝青心墻混凝土砂礫石壩、溢洪道等結(jié)構(gòu)組成。工程庫區(qū)流域地形為4000m以上的高原高海拔地區(qū)，屬半干旱亞寒帶高原氣候，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽輻射強(qiáng)烈，氣溫年較差小，日較差大；干濕季節(jié)明顯，夏季降水集中，且多夜雨，冬季降水少。壩基覆蓋層達(dá)108.0m，在采取防滲墻截?cái)嗪螅叵滤怀掷m(xù)抬高，上游水位高于設(shè)計(jì)瀝青心墻基座高程，對(duì)主體工程截流影響較大。

工程區(qū)域多年平均降水量385.4mm，其中夏季(6-8月)降水量為274.6mm，占年降水總量71.1%，冬季(12-次年2月)僅為1.3mm，占年降水總量0.34%。主汛期主要在7-9月，初設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算的壩址處年平均流量為0.572m3/s，工程區(qū)地形陡峻，河道及坡面坡度大，流域面積小，洪水匯流和漲落快，流速大，挾沙能力強(qiáng)。一次洪水過程歷時(shí)1～3天，主汛期10年一遇的最大洪峰流量在36.5m3/s。水庫分期設(shè)計(jì)洪水流量成果見表1。

表1 水庫分期設(shè)計(jì)洪水成果統(tǒng)計(jì)表 單位：m3/s

3 調(diào)整導(dǎo)截流方案

3.1 設(shè)計(jì)導(dǎo)截流條件分析

本工程設(shè)計(jì)采用二期導(dǎo)流，一期采用右岸老河道導(dǎo)流，二期為老河道段圍堰二期戧堤閉氣合龍，庫內(nèi)蓄水約21.0m后通過左側(cè)放空輸水洞自然導(dǎo)流。施工導(dǎo)截流安排在2月份進(jìn)行，10年重現(xiàn)期最大水流量為2.16m3/s，截流流量為0.27m3/s。按設(shè)計(jì)導(dǎo)截流時(shí)段，不存在防汛安全問題，且對(duì)工程導(dǎo)截流不產(chǎn)生施工上的影響，但因工程受開工時(shí)間影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)導(dǎo)截流時(shí)段產(chǎn)生了較長(zhǎng)的延遲，施工中完全不能按照設(shè)計(jì)的枯水時(shí)段進(jìn)行導(dǎo)截流。

3.2 導(dǎo)截流時(shí)段變化的影響

按相關(guān)導(dǎo)截流條件分析，結(jié)合工程實(shí)際具備條件，一期圍堰、泄水建筑物等在7月份可具備截流條件，但正屬于主汛期，與設(shè)計(jì)的導(dǎo)截流時(shí)段相差較大，導(dǎo)截流流量按10年一遇的最大洪峰流量將達(dá)36.5m3/s。若在此時(shí)段內(nèi)進(jìn)行大壩上游圍堰二期戧堤合龍截流，庫內(nèi)開始蓄水21.0m通過輸水洞導(dǎo)流，則對(duì)壩體瀝青心墻混凝土施工質(zhì)量，圍堰二期戧堤閉氣合龍?zhí)钪脱雌诜篮槎妊窗踩?，均產(chǎn)生較大的影響。若將工程導(dǎo)截流時(shí)段調(diào)整至汛期之后10月份進(jìn)行，則主體工程將在汛期面臨停工，造成人員放假、設(shè)備閑置影響，從而造成施工成本增加、施工工期延長(zhǎng)等諸多問題。同時(shí)在10月份截流后，面臨高原寒冷地區(qū)冬季施工，在增加施工難度的同時(shí)，工程進(jìn)度、成本將再次受到較大影響。

3.3 調(diào)整的導(dǎo)流方案

鑒于上述導(dǎo)截流與汛期度汛安全的影響，施工中根據(jù)專家咨詢意見，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件分析，最終提出了在主汛期不進(jìn)行截流工作的情況下，既能保證工程防洪度汛安全，又能保證大壩主體工程能連續(xù)施工的可行性施工方案，即在庫區(qū)上游主河床、支溝內(nèi)分別設(shè)置導(dǎo)流圍堰，通過安設(shè)導(dǎo)流鋼管、修建明渠等方式，將庫內(nèi)水流直接導(dǎo)流到輸水洞進(jìn)口，再通過輸水洞集中導(dǎo)流，并在壩上游坡腳安設(shè)強(qiáng)排系統(tǒng)將上游堰底滲水抽排到輸水洞內(nèi)，大壩主體工程則根據(jù)達(dá)到施工形象面貌，通過氣象條件觀察分析，在錯(cuò)過汛期高峰洪水時(shí)段擇機(jī)截流。此方案既可避免汛期大壩受上游洪水的影響，又可確保大壩和瀝青心墻混凝土在汛期連續(xù)施工，有利于提高壩體防滲系統(tǒng)的整體質(zhì)量，加快工程施工進(jìn)度，從而達(dá)到工程安全度汛與連續(xù)施工的良好效果，大大降低了施工成本。

4 綜合防汛與導(dǎo)流方案

4.1 方案總體布置

本工程大壩上游有主河道和支溝兩條徑流，在導(dǎo)流方案中，就是要將兩條徑流中的水流集中導(dǎo)流到高位輸水洞內(nèi)完成導(dǎo)流。因此，根據(jù)汛期主體工程防洪度汛要求，結(jié)合大壩上游主河道和支溝地形地貌測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)導(dǎo)流線路和結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行了多方案對(duì)比分析，最終確定采取“先上導(dǎo)下排，后導(dǎo)排結(jié)合”的方式，可確保汛期防洪安全和主體工程連續(xù)施工，并且可確保在超標(biāo)準(zhǔn)洪水下，大壩右岸預(yù)留缺口可滿足應(yīng)急過流需求。具體方案為：

(1)在庫區(qū)上游主河床內(nèi)設(shè)置圍堰，采取圍堰+倒虹吸鋼管形式，將主河床水流引入到輸水洞內(nèi)。

(2)在支溝內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流圍堰，通過修建導(dǎo)流明渠將支溝水流引入到輸水洞內(nèi)。

(3)通過導(dǎo)流剩余的滲水或超過導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的洪水，先期通過大壩右岸未合龍的龍口進(jìn)行順暢排出，從而可解決超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急過流；在大壩截流后，剩余到庫內(nèi)上游的水，采取抽排系統(tǒng)抽排的方式，將余水引排到上部放空輸水洞內(nèi)。

(4)合理布置壩體分區(qū)，當(dāng)達(dá)到一定形象面貌，且臨近主汛期末時(shí)，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，擇機(jī)在最短時(shí)間內(nèi)完成截流。

由此形成有利的綜合防汛與導(dǎo)流系統(tǒng)，確保下游壩體和心墻在汛期安全的情況下能連續(xù)施工，且后期在截流后導(dǎo)流鋼管還可拆除再用。調(diào)整導(dǎo)流方案具體布置詳見圖1。

圖1 調(diào)整導(dǎo)流方案總平面布置

4.2 方案實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

由于工程區(qū)域汛期雨水較多，洪水陡漲陡落，洪水中夾泥沙、石塊以及雜物等，在汛期采用導(dǎo)流鋼管或明渠引排，容易產(chǎn)生過流不足、過流通道受堵等現(xiàn)象。為預(yù)防汛期對(duì)工程的影響，確定先將導(dǎo)流設(shè)施施工完成，待截流時(shí)再啟用導(dǎo)流系統(tǒng)，方可確保工程度汛與導(dǎo)截流施工安全，其實(shí)施的主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)包含：

(1)在汛期進(jìn)行導(dǎo)流系統(tǒng)的主河床臨時(shí)圍堰和支溝臨時(shí)圍堰填筑時(shí)，先預(yù)留一個(gè)過流缺口，將明渠和導(dǎo)流鋼管均施工完成，圍堰上游坡面鋪設(shè)防滲土工膜和40cm厚粘土，并將預(yù)留能封堵圍堰缺口寬度的土工膜，然后卷在一旁備用。

(2)將大壩軸線范圍內(nèi)的瀝青混凝土心墻基座全部施工完成，并在河道范圍內(nèi)預(yù)留一倉混凝土最后澆筑，待導(dǎo)流后，以最快的速度完成該段基座混凝土的施工。

(3)在上游庫底靠左側(cè)安設(shè)大量程抽水泵，待圍堰截流后，將還有部分地下水和臨時(shí)圍堰堰體滲水流入下游，此時(shí)則將河道余水集中引排到抽排泵點(diǎn)，通過排水泵抽排到上部輸水洞內(nèi)。

(4)在汛期施工中，盡量將河道預(yù)留缺口靠近山體右岸一側(cè)，然后對(duì)左岸與上游圍堰對(duì)稱填筑，并進(jìn)行瀝青混凝土的施工。瀝青混凝土施工采用預(yù)留接頭法，將左岸側(cè)一定高程范圍內(nèi)的瀝青混凝土先施工完成，使后期截流后靠右岸側(cè)瀝青混凝土與預(yù)留壩體缺口快速上升，并與左岸平齊，可確保上游地下水位抬升或者上游來水對(duì)瀝青心墻混凝土施工的影響。

(5)在截流時(shí)，先對(duì)主河床臨時(shí)圍堰進(jìn)行截?cái)?，再?duì)支溝臨時(shí)圍堰截?cái)啵瑢⑸嫌嗡ㄟ^倒虹吸鋼管、導(dǎo)流明渠或抽排水泵綜合啟動(dòng)，并確保主河道無水的情況下，再進(jìn)行過流段心墻基座混凝土的施工。

(6)在大壩軸線上游范圍設(shè)置集中抽水點(diǎn)，并焊制浮箱，將抽水泵安設(shè)在浮箱內(nèi)，使上游水位上升的同時(shí)，抽水泵隨著上升完成移動(dòng)抽水，確保瀝青混凝土施工面和大壩填筑面在干地施工。

(7)在實(shí)施過程中，首先要加強(qiáng)汛期防洪度汛的應(yīng)急管理，在超標(biāo)準(zhǔn)洪水下，先通過大壩右岸預(yù)留的缺口應(yīng)急過流；其次是在大壩截流，增設(shè)圍堰閉氣合龍后，加強(qiáng)主河床和支溝增設(shè)臨時(shí)圍堰的應(yīng)急管理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)臨時(shí)圍堰不穩(wěn)或出現(xiàn)滲漏異常時(shí)，立即采取應(yīng)急處理措施，情況緊急時(shí)應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，全面做好安全工作。

4.3 應(yīng)用效果驗(yàn)證

通過綜合防汛與導(dǎo)流系統(tǒng)的總體規(guī)劃與調(diào)整布置，確保了大壩主體工程在汛期連續(xù)實(shí)施的同時(shí)，并安全地完成了年度防洪度汛工作。按原設(shè)計(jì)方案應(yīng)為第二年度2月份截流，截流流量為0.27m3/s，經(jīng)此方案的調(diào)整與優(yōu)化，實(shí)際施工中工程于第一年度9月中旬順利實(shí)現(xiàn)了上游導(dǎo)流、大壩截流目標(biāo)，9月中旬截流流量約為2.36m3/s，經(jīng)過施工過程驗(yàn)證，工程防汛與導(dǎo)截流實(shí)施效果良好，既確保了汛期連續(xù)施工，又使大壩截流時(shí)間提前5個(gè)月之久。同時(shí)在第一年年底全面完成了大壩主體工程施工，使主體工程避開了冬季施工，主體工程超前8個(gè)月，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。具體經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析見表2。

表2 綜合防汛與導(dǎo)截流施工經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

5 結(jié)語

通過對(duì)本工程綜合防汛與導(dǎo)流技術(shù)方案的研究應(yīng)用與效果驗(yàn)證分析可知，本工程優(yōu)化調(diào)整的綜合防汛與導(dǎo)流方案實(shí)施順利，在保證工程在汛期連續(xù)施工的同時(shí)，提高了汛期防汛應(yīng)急能力，既確保了防洪度汛安全，又有效避免了高原寒冷地區(qū)冬季期間的影響，使大壩主體工程提前8個(gè)月完工，測(cè)算可節(jié)約成本達(dá)到1471.6萬元，方案效果良好，經(jīng)濟(jì)效益明顯，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益作用明顯，值得類似工程借鑒。