周春華

（金鄉(xiāng)縣水務局水利事業(yè)發(fā)展中心，山東 金鄉(xiāng) 272000）

曹莊橡膠壩位于金鄉(xiāng)縣司馬鎮(zhèn)曹莊村南，東魚河中下游干流樁號42+000處，是金鄉(xiāng)縣南部回灌補源工程的渠首水源工程。該工程于1994年6 月建成投入運行，控制補源面積295 km2，年最大供水量6 000 萬m3。橡膠壩工程總寬為195 m，共3孔，單孔凈跨64 m，凈高3.5 m。曹莊橡膠壩工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為2 級。

橡膠壩運行時間較長，存在安全隱患，經鑒定為四類病險水閘。本次按照原有規(guī)模和建筑物級別進行拆除重建，設計洪水標準按照50 年一遇，排澇標準5 年一遇進行復核。河道5 年一遇設計洪水洪峰流量為1 122 m3/s，洪水位為38.82 m，50 年一遇設計洪水洪峰流量為2 838 m3/s，洪水位為41.88 m。重建曹莊橡膠壩位于東魚河主河槽內，現(xiàn)狀河道內常年有水，工程施工需要設置導流設施。為保證項目施工安全，同時為了有效降低施工臨時導流工程投資，主河槽內項目施工安排在非汛期枯水時段。

1 工程地質條件

擬重建曹莊橡膠壩位于東魚河下游，東魚河為人工開挖河流，水面寬闊，約200 m，橡膠壩上游場區(qū)附近河道底高程33.96～35.57 m，曹莊橋橋基附近河底高程較低，橡膠壩上游河底總體高程為北部河底高程高于南部河底高程。下游河道場區(qū)附近底高程29.72～34.04 m，分布有許多小島，受磚廠挖土影響，下游南岸附近遍布深坑。場區(qū)位于沖積平原亞區(qū)，勘探深度內揭露地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積堆積層及第四系上更新統(tǒng)沖積洪積堆積層。主河槽分布的①層淤泥質壤土，呈流塑狀態(tài)，建議清除表層土，圍堰地基座于②層黏土上，該層地基承載力特征值建議采用90 kPa，圍堰地基存在滲流穩(wěn)定性問題，必須采取工程措施。橡膠壩處河道右岸漫灘寬闊，無建筑物，導流明渠可設置在河右岸灘地上。右岸灘地揭露地層自上而下為砂壤土、①層淤泥質壤土、②層黏土，渠底位于①層淤泥質壤土中，渠坡主要由砂壤土組成，砂壤土岸坡穩(wěn)定性及抗沖刷能力較差，導流明渠邊坡建議值1∶1.50。允許不沖刷流速建議值：①層淤泥質壤土0.30 m/s，砂壤土0.35 m/s。

2 施工導流設計

2.1 導流標準及設計流量

根據(jù)《防洪標準》（GB50201-2014）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）的規(guī)定，結合金鄉(xiāng)縣實際情況，曹莊橡膠壩工程規(guī)模為中型，主要建筑物級別為2 級。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017），曹莊橡膠壩施工臨時建筑物為4級，土石結構建筑物洪水標準重現(xiàn)期為20～10年，曹莊橡膠壩施工導流期設計洪水標準采用10 年一遇。根據(jù)項目建設內容、工期安排和現(xiàn)有施工技術水平，橡膠壩施工導流期選為10 月至次年4 月。根據(jù)分期導流、分期施工方案，導流時段分為10 月至12 月和次年2 月至4 月兩個時段。經計算，曹莊橡膠壩導流設計流量，10 月至12 月為60.5 m3/s，2 月至4 月為18.8 m3/s。

2.2 施工導流方案

現(xiàn)狀橡膠壩壩址上游引水閘工況為橡膠壩擋水抬高水位后引水，本項目施工需要塌壩放水，施工期間河道水位不滿足引水閘引水要求，故橡膠壩施工期間上游設計來水全部需要利用東魚河及施工導流設施下泄。

2.2.1 方案比選

跨河建筑物常用導流方案有分期導流、全斷面圍堰+明渠導流?，F(xiàn)狀橡膠壩底板高程34.7 m。壩址兩岸均為灘地和堤防，灘地高程約38.8 m，高于橡膠壩底板4.1 m，為滿足導流要求，明渠開挖斷面較大，明渠開挖工程量較大，占地范圍大，故本項目不宜開挖導流明渠泄流?，F(xiàn)狀東魚河主河槽較寬，約190 m，現(xiàn)狀橡膠壩為3 孔壩段，每孔64 m，滿足分期施工導流布置要求。全斷面圍堰+明渠導流方案，橡膠壩基坑施工不受導流影響，可連續(xù)施工，但明渠工程量較大，占地范圍大；分期導流方案相較于全斷面圍堰+明渠導流方案基坑內施工干擾較多，施工效率略低，但通過合理組織、調配，可滿足項目建設進度要求。故本項目采用分期導流方式施工。

2.2.2 方案編制

1）橡膠壩。根據(jù)本次除險加固工程施工項目內容和規(guī)模以及工程的具體布置情況，分期施工導流具體安排為：汛后10 月在左側河槽內填筑一期上、下游圍堰及縱向圍堰，完成左岸橡膠壩段拆除重建施工，利用原橡膠壩右側未封閉的壩段導流，調算導流分期內上游最高水位；二期填筑上下游圍堰及縱向圍堰，施工右岸基坑內壩段，利用新建的橡膠壩左岸一孔壩段泄流，調算導流期內上游最高水位。

2）料場取土。根據(jù)本次工程設計，橡膠壩換填、回填土方缺料從橡膠壩上游河道內挖取，根據(jù)施工期水文條件，河道內取土擬采用開挖先導溝匯集河槽內明水并下泄，同時在取土區(qū)外側預留土埂并相機采用水泵及時排除取土坑內滲水，以滿足水上取土施工條件。

2.3 導流建筑物設計

2.3.1 堰型選擇

在確保建筑物安全可靠和保證施工進度的前題下，按照力求經濟、就地取材、施工和拆除方便的原則，結合圍堰處水流情況，確定本工程一期上、下游圍堰、縱向圍堰采用土圍堰+編織袋防沖型式；二期上、下游圍堰采用土石圍堰+編織袋防沖型式，橡膠壩鋪蓋、消力池及海漫段縱向圍堰采用編織袋裝土+漿砌磚復合型式，其余部位縱向圍堰采用土石圍堰+編織袋防沖型式。

2.3.2 圍堰布置

為滿足工程施工、臨時施工道路的布置和圍堰工程的維護等要求，并考慮到永久建筑物上游地形條件，確定圍堰布置情況。一期施工圍堰上游圍堰位于原橡膠壩軸線上游約70 m處，線形布置，縱向圍堰從原橡膠壩中間一孔壩段開始分別向上、下游方向與上下游圍堰連接，下游圍堰位于原橡膠壩下游約80 m處，線型布置；二期上游圍堰位于原橡膠壩軸線上游約65 m處，線形布置，一側接河道右岸，一側接縱向圍堰，縱向圍堰從新建橡膠壩中墩向上下游分別與上下游圍堰連接，軸線長140 m；二期下游圍堰位于原橡膠壩下游約80 m 處。一期、二期下游圍堰長度不需要封閉相應的分期施工基坑，僅確保各分期內水流匯入壩址下游大坑即可。

2.3.3 圍堰斷面設計

1）圍堰頂高程。堰頂高程為為設計擋水位加波浪高度和安全加高。經計算，一期上游圍堰圍堰頂高程36.2 m，最大堰高1.8 m；下游圍堰頂高程35.82 m，圍堰處現(xiàn)狀地面高程34.5 m，最大堰高1.32 m。二期上游圍堰頂高程35.87 m，圍堰基礎底面高程34.0～35.1 mm，堰高1.1 m；下游圍堰堰頂高程35.75 m，最大高度1.6 m。

2）圍堰斷面。土石圍堰斷面型式為梯型，上下游坡度均為1∶2.5，堰頂寬度定為4.0 m。編織袋裝砂+漿砌磚復合圍堰型式，為0.4 m 厚漿砌磚直墻，墻后為編織袋裝砂加固體，編織袋裝砂加固體頂寬0.5 m，外側邊坡1∶1。

3）護坡與防滲。為防止庫內風浪沖刷影響土石圍堰安全，在土石圍堰迎水面需進行防沖加固，采用袋裝砂（0.5 m 厚）護砌迎水坡；同時由于圍堰填筑料滲透系數(shù)不大，防滲利用圍堰填筑土料。

4）穩(wěn)定計算。滲流穩(wěn)定計算工況分為設計洪水位、水位驟降，計算斷面選取最大堰高斷面。經計算，圍堰背水側出逸點為堰腳上0.01 m。圍堰堰體內水力坡降很小，背水坡堰腳處最大滲透坡降值大于允許滲透坡降，為了防止圍堰發(fā)生滲透破壞，需在背水坡的堰腳處采取防護措施，本工程采用編織袋裝土護腳。各種工況下的壩坡計算抗滑安全系數(shù)計算得出，施工圍堰邊坡穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)范要求。

2.4 導流工程施工

2.4.1 圍堰施工

施工圍堰布置于現(xiàn)狀東魚河主河槽內，不計臨時占地。橡膠壩施工圍堰填筑土料從壩址上、下游河灘地取土。一期土石圍堰土料從壩址下游灘地臨時征地取料，采用挖掘機開挖自卸車運200 m；二期土石圍堰土料利用一期圍堰拆除料、不足部分從下游河灘地取土，采用挖掘機開挖自卸車運100 m 填筑圍堰。圍堰壓實采用拖拉機。圍堰拆除采用挖掘機配自卸汽車外運至棄土區(qū)，運距800 m。圍堰借土取土前需要提前剝離取土區(qū)表層耕植土并臨時堆存，取土區(qū)開挖深度3.0 m，取土坑邊坡1∶2；經計算，需剝離表土708 m3（厚度按0.4 m 剝離），采用推土機施工，推運距離20 m，挖掘機攏土堆存，剝離的表土堆高2.5 m，邊坡1∶1。圍堰拆除后拆除料運回取土位置回填，上部利用剝離的表土覆蓋。圍堰取土需臨時征地0.2 hm2，占用期10 個月。

2.4.2 施工基坑排水

1）初期排水。橡膠壩下游圍堰填筑前可通過河床自然排除基坑內的大部分明水。下游圍堰填筑完畢后基坑內少量淤水可以使用2.2 kW 潛水泵進行抽排。

2）經常性排水。橡膠壩施工時在基坑封閉后沿圍堰背水側堰腳開挖一圈截滲溝集水，間隔30 m布置集水坑，坑內設2.2 kW 潛水泵，將截滲溝內滲水抽排至基坑外河道內。同時為保證基坑內干地施工條件，還需要在基坑內布置降水管井，提前排水降低基坑內地下水水位。降水井間距40 m，梅花樁布置，需布設50眼，井深10 m，排水時間為60 d。

3 結語

水利工程施工導流方案由于受現(xiàn)場施工條件限制因素較多，對施工成本、質量、安全和進度存在不同程度的影響，只有通過各種邊界條件進行綜合分析判斷，才能選定相對合理的工程布置方案。但在施工組織設計工程布置中，應以保證工程安全為主且有利于開展施工活動，最終實現(xiàn)項目施工綜合效益的最大化。