武都水庫施工導流設計

楊 柳 ，葉蓬春

（1.二灘水電開發有限責任公司，四川 成都 610051；2.四川水利水電勘測設計研究院，四川 成都 621702）

武都水庫工程是涪江流域中綜合利用規劃推薦的“以防洪、灌溉為主，結合發電，兼顧城鄉工業生活及環境用水等綜合利用效益的龍頭水庫”。壩址位于四川省江油市武都鎮上游約4km的摸銀洞峽谷涪江上游河段。屬大型工程，其主要建筑物（大壩及泄洪建筑物）級別為Ⅰ級，次要建筑物（廠房）級別為Ⅲ級，臨時建筑物級別為Ⅳ級。

1 導流標準與導流時段

可行性研究設計階段推薦的導流方案為：混凝土面板土石圍堰枯期擋水、汛期過水，右岸一條11m×13.5m隧洞導流（城門洞型）。混凝土面板土石圍堰枯期的擋水標準為10年一遇，圍堰的汛期過水標準為20年一遇，壩體的渡汛洪水標準為100年一遇。

初步設計對施工各期的導流標準進行復核后仍維持原導流標準不變，推薦的導流方案為：

初期導流包括一枯、一汛、二枯、二汛：一枯和二枯利用混凝土面板土石圍堰擋水，右岸一條11m×13.5m導流隧洞泄流，圍堰的擋水標準為10年一遇；一汛和二汛利用導流隧洞和一期基坑聯合泄流，混凝土面板土石圍堰的過水標準為20年一遇。

后期導流主要指三汛的壩體渡汛：此時導流隧洞已進行封堵，壩體渡汛利用已建成的3孔底孔和壩體預留缺口聯合泄流，壩體渡汛洪水標準為100年一遇。

2 導流時段比選

武都水庫工程壩址所處涪江河段其洪水由暴雨形成，峰高量大，6-9月為主汛期，5，10月為過渡期，11月至次年4月為枯水期。在可行性研究設計階段，施工導流時段進行了全年和枯期時段兩個方案的比較：

全年導流方案的導流時段為全年，采用高土石圍堰擋水（圍堰最大高度達 42m），右岸兩條（10.5m×12.5m，城門洞型）隧洞導流。初期導流標準為20年一遇洪水重現期，相應設計導流流量為Q=5790m3/s；后期壩體渡汛標準為100年一遇，2條導流隧洞和3孔壩體底孔聯合泄流，相應設計導流流量為Q=8510m3/s。

枯期導流方案的導流時段為 （10月至次年5月），右岸一條（11m×13.5m，城門洞型）隧洞導流，混凝土面板土石圍堰枯期的擋水標準為10年一遇洪水重現期，設計流量Q=801m3/s，汛期圍堰的過水標準為20年一遇，相應設計導流流量為Q=5790m3/s，后期壩體渡汛標準為100年一遇（3孔壩體底孔和壩體預留缺口聯合泄流），相應設計導流流量為Q=8510m3/s。

四川大學對施工導流圍堰的潰堰洪水的影響建立了數學模型并進行了計算分析。由于全年導流方案的上游圍堰形成庫容達8520萬m3，一旦遭遇超標洪水，其潰堰洪水將超過下游緊鄰武引閘校核洪水流量10700m3/s，直接威脅武引閘的安全。可研推薦枯期導流方案以確保武引取水樞紐的安全。

初步設計對如何降低強度指標和施工難度、如何延長枯期施工時段進行了重點研究。根據51年的水文系列實測資料和歷年汛期（6-9月）大于或等于Qi洪水次數統計資料，設計對洪水標準為2年、3年和5年的基坑過水次數的風險度進行了分析，見表1。

表1 基坑過水次數的風險度分析表

風險度R的計算公式如下：

式中 n—過水次數；T—實測洪水重限期；N—圍堰使用年限，N=1。

根據以往工程的經驗，當風險度小于0.2，即保證率大于80%時，工期是可以爭取的。根據表1并結合本工程特點，可以得出：當圍堰擋水標準為2年一遇重現期時，6月份的工期是可以爭取的，保證率為96%；當圍堰擋水標準為3年一遇重現期時，6，7月份的工期都是可以爭取的，保證率為80%；當圍堰擋水標準為5年一遇重現期時，6-9月份的工期都是可以爭取的，保證率為84%。

綜上所述，結合施工進度計劃安排，本次設計推薦施工導流時段為10月至次年5月，其中一枯的施工時段為10月至次年6月。由于一枯的施工程序復雜，一期主基坑需要完成的工程量大，基坑最大挖深27.5m，土石方開挖總量約41.5萬m3，主基坑面積不足3萬m2，為爭取汛期的有效施工工期，擬在上游橫向圍堰頂部設自潰子堰，采用“披紗”形式，子堰頂高程594.4m，用于擋2年一遇洪水標準。

3 導流方式

在可行性研究設計階段，對施工導流方式進行了明渠導流方式和隧洞導流方式的比較。由于明渠導流方案存在以下缺點：明渠導流方案的明渠縱向導墻位于較深厚覆蓋層上，基礎處理工程量大，僅混凝土總量近30萬m3，導流工程投資大于隧洞導流方案；明渠導流方案導流程序復雜，其分期分段特點對碾壓混凝土壩施工具有不利因素；工期比隧洞枯期導流方案長3個月。

因此可行性研究階段推薦隧洞導流方式，初步設計復核后采用右岸隧洞導流方式。

4 導流程序

武都水庫工程初步設計導流方案為：混凝土面板土石圍堰枯期擋水、汛期過水，右岸一條11m×13.5m隧洞導流（城門洞型）。導流程序如下：

一枯：2004年10月開始上下游圍堰戧堤進占，10月中旬主河床截流，2004年11月至2005年1月底，進行上游圍堰河床段的帷幕灌漿防滲工程的施工，同時進行下游圍堰的高噴防滲墻的施工，2005年5月底完成上下游圍堰的施工。2005年1-4月進行河床壩基的土石方開挖，2005年5-6月進行河床內主基坑的混凝土施工，6月底完成河床基巖的混凝土封閉。

一汛：2005年6-9月，上下游混凝土面板土石圍堰過水，由基坑和導流隧洞聯合泄流，此期間主基坑壩段停止施工。

二枯：2005年10月進行基坑排水和清淤工作，2005年11月至2006年5月進行壩體混凝土澆筑，至5月底壩體上升至高程575m。

二汛：2006年6-9月，上下游混凝土面板土石圍堰過水，由壩面和導流隧洞聯合泄流，此期間壩體間歇施工。

三枯：2006年10月上旬進行壩面清淤，10月中旬至2007年5月進行壩體混凝土澆筑，至5月底壩體除預留缺口外（缺口寬度48.0m，高程630.0m），其余壩段均上升至高程636.0m以上。另外2006年12月至2007年3月，進行導流隧洞的下閘封堵，由壩體3個底孔泄流。

三汛：2007年的6-9月，利用壩體預留缺口和壩身3個底孔聯合泄流。壩體預留缺口的底高程為630.0m，寬度為48.0m，布置在溢流壩段上。根據規范要求，壩體臨時斷面施工渡汛標準采用100年一遇洪水重現期，設計流量為8510m3/s。根據調洪計算，當壩體的預留缺口高程為630.0m時，上游水位為634.0m，其它壩段只需上升到高程636.0m以上即可于汛期繼續施工。

四枯：2007年10月初壩體3個底孔下閘，開始進行水庫高程585.0m以上的蓄水，在滿足下游供水要求的前提下，至2007年 11月底，水庫蓄水至高程 631.8m，同年12月1日第一臺機組發電。2007年10月至2008年1月進行預留缺口壩段的施工，2008年1月底壩體工程施工完畢。