渠道倒虹吸工程的施工導(dǎo)流設(shè)計

張海青，周彥玲

（濟寧市梁濟運河管理處，山東 濟寧 272000）

渠道倒虹吸工程的施工導(dǎo)流設(shè)計

張海青，周彥玲

（濟寧市梁濟運河管理處，山東 濟寧 272000）

結(jié)合大型輸水渠道倒虹吸導(dǎo)流工程施工，對其導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流方式、導(dǎo)流建筑物和導(dǎo)流施工措施等進行了探討。在對導(dǎo)流方案進行比選的基礎(chǔ)上，提出了合理的施工導(dǎo)流設(shè)計措施和導(dǎo)流工程施工方法，可供類似工程參考。

倒虹吸；導(dǎo)流設(shè)計；方案比選；導(dǎo)流施工

倒虹吸工程是長距離、跨流域調(diào)水工程（如南水北調(diào)工程）、灌區(qū)渠道工程總干渠穿越現(xiàn)狀河道時經(jīng)常采用的一種主要交叉建筑物，受工程區(qū)地形、地質(zhì)、水文條件的限制，在施工組織設(shè)計中對施工導(dǎo)流提出了較高的要求。在此，以引沁總干渠承留河倒虹吸工程為例，對倒虹吸施工導(dǎo)流中的幾個主要問題作一探討。

1 工程概況

引沁總干渠承留河倒虹吸工程與現(xiàn)有河道正交，為兩聯(lián)4孔箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，孔徑為6.5m×6.7m，設(shè)計流量265m3/s，加大流量320m3/s，建筑物總長242m，其中進口漸變段長45m，進口閘室段長15m，倒虹管身段水平長109m，出口閘室段長23m，出口漸變段長50m。工程位于黃（河）沁（河）沖積平原，地形較平坦、開闊。總干渠沿線多年平均降雨量為568mm，汛期6～9月降雨量占全年的70%～80%。年際變化幅度大，年降雨量最豐年是最枯年的3～5倍。河道為一常年性河流，河寬約22m，水深一般3m左右，兩岸河堤堤頂寬3～5m，頂面高程108m左右。建筑物位置處地層空間分布較穩(wěn)定，在勘探深度范圍內(nèi)為黏、砂多層結(jié)構(gòu)。地下水主要為第四系孔隙潛水和承壓水。孔隙潛水主要賦存于上部極微透水～微透水的粉質(zhì)黏土和黃土狀重粉質(zhì)壤土層中，埋深為1.40～3.30m，承壓水主要賦存于第⑤層輕壤土、第⑥層細砂、第⑦層中砂中。

2 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流時段劃分

本工程主體建筑物為I級，按照《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303—2004）規(guī)定，導(dǎo)流按IV級建筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，土石圍堰的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10～20年一遇。不同導(dǎo)流時段的洪峰流量～水位關(guān)系見表1。為降低工程投資，施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)采用非汛期10年一遇，相應(yīng)洪水流量為7.22m3/s，水位103.61m。建筑物采用非汛期施工，即當(dāng)年10月初至次年5月底施工，汛期河槽內(nèi)停工。

表1 設(shè)計洪峰流量～水位關(guān)系表

3 導(dǎo)流方案比選

由于河道長年有水，河道與河岸高程差約3m，河床狹窄，寬約22m，洪水具陡漲陡落的特點。據(jù)此，本工程選擇全斷面截流一次性導(dǎo)流的施工方案，并對采用一個非汛期（方案I）和兩個非汛期（方案II）完成該工程的兩種方案進行比較。

1）方案I：在河道上、下游設(shè)圍堰，右岸開挖導(dǎo)流明渠過流，在8個月內(nèi)完成進口段、管身段和出口段的全部工程。其優(yōu)點是工期短，但施工強度大，管身段需安排3～4個倉面同時施工。施工時，各項工序相互干擾，且還要加大機械設(shè)備的數(shù)量和材料運輸強

度以及生產(chǎn)生活區(qū)的占地面積。

2）方案II：導(dǎo)流工程與方案I相同，但一期施工管身段和進口段，二期完成出口節(jié)制閘和出口漸變段。其優(yōu)點是施工強度低且均勻，各項工序互不干擾。同時，由于出口節(jié)制閘的位置已在河床以外，二期工程不需要增加導(dǎo)流工程項目。

對比上述兩種方案，為確保工程質(zhì)量，減少工程投資，確定采取方案II，即一期施工倒虹吸管身段、進口檢修閘以及河道治理工程，在河道上下游設(shè)圍堰，右岸開挖導(dǎo)流明渠過流，汛期恢復(fù)河床過流；二期施工于第二年7～11月完成出口節(jié)制閘的施工方案。

4 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

根據(jù)渠道倒虹吸的特點，結(jié)合倒虹吸所處地形、以及進場道路和施工場地的布置，導(dǎo)流明渠布置在河道的右岸，上下游施工圍堰布置在基坑開挖邊界線外約20m。上下游擋水圍堰按非汛期10年一遇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。導(dǎo)流明渠上游入口渠底高程103.2m，下游出口渠底高程103.1m，明渠底寬5.2m，長500m，坡降i=1/5000；明渠導(dǎo)流計算按明渠均勻流公式，試算確定渠道正常水深。

通過計算，明渠內(nèi)水深1.5m。此處天然河道上、下游圍堰擋非汛期水位103.61m，通過明渠導(dǎo)流后上游水位104.7m，確定圍堰頂部高程為105.5m，上、下游圍堰頂寬5m，長均為30m，邊坡均為1∶2，圍堰最大高度2.7m。

倒虹吸管身水平段建基面位于第⑥層細砂、第⑦層中砂，由于該兩層含有承壓水，承壓水水位103.44～105.29m，承壓水頭8.60～12.25m，承壓水頂板高程92.19～96.00m，滲透系數(shù)為17.80m/d。為確保工程順利實施，在各期圍堰下部，采用打井排水和混凝土連續(xù)墻兩種方案進行防滲施工，方案比較如下：

1）混凝土連續(xù)墻：槽孔布置在基坑開挖邊沿以外2m處，開槽至第⑧層粉質(zhì)黏土中2m左右。混凝土防滲墻設(shè)計為沿建筑物軸線長300m，橫向長130m，成槽深度27.8m；澆筑深度18.4m，墻厚0.22m。

2）打井排水：按不完整井計算，打井深度平均為25m，周長860m。基坑總涌水量為10014m3/d，單井出水量為286m3/d，需打井35眼。平均排水150d，投資496.30萬元。

經(jīng)投資比較，采用混凝土連續(xù)墻的方法較為經(jīng)濟，且在主體工程施工前完成防滲施工，以滿足建筑物干地施工的要求。

5 導(dǎo)流建筑物施工

在非汛期來臨時，根據(jù)導(dǎo)流工程布置要求，圍堰采用建筑物或開挖壤土填筑，采用2m3的反鏟挖掘機開挖，配合15t自卸汽車分層鋪筑。每層厚0.3～0.4m，用履帶式拖拉機壓實。根據(jù)導(dǎo)流明渠設(shè)計，明渠底部高程103.2m，雖然未擾動總干渠的底部建基面（高程99.829m），但對總干渠的兩岸邊坡有一定的影響。因此，在該范圍內(nèi)回填導(dǎo)流明渠時，應(yīng)按總干渠土方回填要求施工。

混凝土截滲墻選用液壓式開槽機鋸槽開槽。截滲墻施工方法：1）按設(shè)計要求對防滲墻軸線進行施工放線，設(shè)置軸線控制點，修臨時施工道路，以防滲墻軸線為中心開挖導(dǎo)槽，兩側(cè)用鋼板支護后用木桿支撐。以防滲墻軸線為中心對稱鋪設(shè)枕木和鋼軌。2）在防滲墻起點處，用潛水鉆機造孔后，安裝鋸槽機刀桿試車，鋸槽機利用刀桿、刀排在槽中壓緊土體上下往復(fù)運動，切削土體，通過砂石泵從槽底部將泥渣抽入沉淀池，用泥漿泵將儲漿池中合格的泥漿重新抽漿輸入槽中，經(jīng)過反復(fù)循環(huán)排渣，將刀排剝離下來的土渣排出槽外。3）通過清槽機進行清孔換漿，下放清槽管至槽底，拔出清槽管移動清槽機到下一個部位，以確保清槽效果。4）槽孔間用水工布袋隔離，按設(shè)計制作CT檢測管，安放至設(shè)計指定位置，上端用鋼筋固定。5）清孔合格后，進行水下混凝土澆筑。

為了不影響汛期河道過流，一期河床恢復(fù)后，將導(dǎo)流工程拆除，時間安排在次年6月進行。圍堰拆除采用2m3反鏟挖掘機配合15t自卸汽車進行施工；導(dǎo)流明渠回填，采用74kW推土機推運，履帶式拖拉機壓實。施工導(dǎo)流工程在汛后10月間完成。

由于采取了防滲措施，其他各層屬微弱透水層，因此，基坑排水任務(wù)主要是雨水和施工棄水。采用挖排水明溝，設(shè)集水井的方法匯集基坑集水。排水明溝沿基坑底部周邊布置，集水井設(shè)在四角，配備IS50-32-250型清水式離心泵4臺，流量3.75m3/h，揚程20.5m，電機功率1.5kW。

6 結(jié) 語

目前該倒虹吸工程已經(jīng)施工完成，實踐證明合理的施工導(dǎo)流措施為工程的順利實施創(chuàng)造了良好的條件。施工導(dǎo)流雖然是一項臨時工程，但卻是水利工程建設(shè)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，在水工建筑物施工過程中重視施工導(dǎo)流往往能起到事半功倍的效果。

（責(zé)任編輯趙其芬）

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1009-6159（2013）-07-0027-02

2013-05-06

張海青（1975—），女，工程師