江口縣魚糧水庫施工導流設計

朱曉忠

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

1 導流標準

江口縣魚糧水庫工程首部樞紐由混凝土雙曲拱壩、壩頂溢流表孔、放空底孔、放水管等主要建筑物組成。正常蓄水位高程449.00 m，壩頂高程454.00 m，雙曲拱壩最大壩高54.0 m，庫容 1 500萬 m3。工程等別為Ⅲ等工程。[1]

主要建筑物大壩、溢洪道、灌溉取水口按建筑物設計。樞紐工程規模屬中型，主要永久建筑物級別為3級。

1.1 初期導流標準

上、下游圍堰均采用土石圍堰。根據《水利水電工程施工組織設計規范 SL 303—2004》[2]規定，大壩導流建筑物為5級，本工程采用土石圍堰，洪水重現期為10～5 a一遇，考慮到本工程導流建筑物使用年限短(僅一個枯水期)，圍堰高度較低，失事后損失較小等因素，因此取下限值，確定本工程初期導流標準采用枯水期 5 a一遇洪水。[3]

1.2 后期導流標準

根據施工總進度的安排，第一年11月初大壩截流后至第一個汛期3月，大壩壩體混凝土澆筑到425 m高程(超高上游高程421.50 m)，壩前攔洪庫容0.1億m3，根據《水利水電工程施工組織設計規范(SL303—2004)》規 定，本 工 程 度 汛 庫 容 ＜0.1億m3，因此度汛標準按P=10%的全年流量設計，其相應的洪峰流量為323 m3/s。

2 導流方式[4]

壩址處河床平均寬約40 m，河床比較狹窄，河谷為左陡右緩“V”形橫向谷，河床覆蓋層厚約5 m，故不宜采用分期導流。

鑒于壩址兩岸山體雄厚，絕大部分岸坡基巖出露，巖性以白云巖為主，具有良好的隧洞布置條件;常態混凝土拱壩汛期可允許壩面過水;根據以上分析，結合本工程的施工特點和工期要求，拱壩方案采用枯期圍堰擋水導流隧洞泄洪、汛期導流洞+壩面預留缺口過水方案是合適的。

3 導流時段[5]

山區性河流具有洪水流量與枯期洪水流量相差較大的特點，在施工進度及施工條件滿足要求的前提下，選擇枯期圍堰可較大的減少導流費用占工程總投資的比例。通過對表1分析，主汛期(5—9月)5 a一遇洪水流量為215 m3/s，而12月—次年3月時段，相同洪水標準的洪水流量為Q=17.8 m3/s，二者流量相差約12倍，從而導致導流工程量增大。此外由于采用混凝土拱壩，施工度汛問題容易解決，施工強度滿足進度要求。因此選用導流時段為11月—次年3月，相應的導流設計流量為Q=35 m3/s(P=20%)。

各施工時段不同重現期洪水流量見表1。

表1 魚糧水庫施工洪水成果表 m3/s

4 導流程序[6]

根據施工總進度計劃安排和水庫蓄水計劃的分析，施工導流程序如下:

第一年1—10月，進行導流洞施工、大壩兩壩肩開挖施工，此時原河床過水。

第一年11月—第二年3月，導流洞及兩壩肩開挖完成，導流洞具備過水條件，進行大壩上下游圍堰填筑、基坑開挖和壩體425.80 m高程以下混凝土澆筑，該施工期由上下游圍堰擋水，導流洞過流。

第二年4—9月，大壩停止混凝土澆筑，汛期洪水由導流洞及大壩預留缺口聯合泄洪度汛。

第二年10月—第三年3月，由大壩擋水，導流洞過水，繼續澆筑425.80 m高程以上壩體混凝土。

第三年10月大壩接縫灌漿完成，11月大壩下閘蓄水。

5 導流建筑物[7]

5.1 圍堰

壩址河段河床覆蓋層相對深厚，不宜修建混凝土圍堰。而土石類圍堰能充分利用當地材料，結構簡單，施工方便，能夠適應深厚覆蓋層基礎，又可使用大型施工設備進行高強度堆筑，在短時間內完建，滿足基坑提早開挖，故推薦上下游為土石類圍堰。圍堰采用黏土心墻+基礎帷幕灌漿防滲。河床以上采用黏土心墻防滲，黏土心墻頂部寬度為1 m，上下游邊坡均為1∶0.2，河床以下采用帷幕灌漿防滲。帷幕灌漿按單排布置，孔距1.5 m，平均孔深4.5 m，深入基巖1 m。

上游圍堰堰頂高程為421.50 m，堰長78.21 m，最大堰高6.5 m，堰頂頂寬4.0 m，上游邊坡1∶1.75，下游邊坡1∶1.5。下游圍堰堰頂高程為417.00 m，堰長31.397 m，最大堰高3 m，堰頂寬3.0 m，上游邊坡均為 1∶1.5。

5.2 導流洞

5.2.1 布置原則

1)導流洞的布置應與水工樞紐布置相協調，優選洞線，減少導流洞長度，縮短導流洞工期，以利于提前供水受益。

2)導流洞應盡量考慮與水工永久建筑物結合布置，以減少工程投資。

5.2.2 導流洞布置

從壩址處河段地形條件比較，壩址上游河段向右岸彎折，右岸形成向左略為凸起，壩址段接近直線型。從工程地質條件比較，若布置在左岸，導流洞進出口地質條件較好，覆蓋層較薄，且出口基巖出露，能及早掛洞，但是交通不便，施工期間需架設連接導流洞的簡易施工便橋。若布置在右岸，導流洞進出口地質條件較差，地形較緩，覆蓋層較厚，土石方明挖工程量大，邊坡處理工程量較大，同時大壩右岸布置有放空底孔及灌溉取水管，導流洞對右岸水工建筑施工有干擾，另外還會截斷右岸施工交通通道。根據地形和地質條件，結合水工布置，推薦了導流洞布置在左岸方案。

隧洞進口明渠段長37.174 m，洞身段長170.94 m，出口明渠段長24.828 m;導流隧洞由3個直線段和2個圓弧段組成，第一個直線段長20.699 m，第一個圓弧段長19.757 m，圓弧半徑為20 m，轉角56.6°，第二個直線段長73.249 m，第二個圓弧段長15.386 m，圓弧半徑為20 m，轉角44.07°，第三個直線段長41.849 m。

5.2.3 導流洞斷面設計導流隧洞進、出口均為切向坡，出口基巖裸露，地形坡度分別為65～70°、78～83°。自然邊坡及開挖邊坡穩定，強風化厚度約3 m。隧洞最大埋深64 m，洞室圍巖為∈2g1淺灰、灰色薄—中厚層細粒白云巖夾角礫狀或鮞狀白云巖，巖層產狀N65～75°E/SE∠8～11°，主洞線與巖層走向夾角約70°。隧洞圍巖類別以Ⅲ類為主，除Ⅳ類圍巖洞段外，隧洞成洞條件較好。

導流洞按初期導流設計流量控制，經水力學計算，導流洞斷3 m×3.5 m的城門洞型斷面，隧洞進口底高程417.00 m，出口底高程416.00 m，洞底坡0.005 85。直墻高度2.634 m，頂拱中心角120°。

導流洞Ⅳ類圍巖段初期采用系統錨桿+噴C20混凝土支護，噴混凝土厚度為0.1 m;后期采用鋼筋混凝土襯砌進行二次支護，襯砌厚度為0.3 m。Ⅲ類圍巖段考慮到該段圍巖較為完整，為節省導流投資，考慮采用系統錨桿+噴混凝土支護，噴混凝土厚度為0.1 m，頂拱及邊墻不進行襯砌，底板需用20 cm厚C20混凝土找平。

6 截流設計[8]

根據導流規劃和施工進度安排，截流時間選在11月初，根據《水利水電施工組織設計規范(SL303—2004)》，截流標準可采用截流時段重現期5—10年的月或旬平均流量，本工程截流標準采用5 a一遇洪水標準，截流設計流量采用11月平均流量為Q=1.84 m3/s，截流方式采用單戧堤立堵右岸單向進占截流。截流戧堤與上游橫向圍堰相結合，由于流量較小，故截流較為簡單，截流難度較小，采用一般石碴即可完成截流任務。

7 下閘蓄水設計

根據施工進度計劃安排，大壩接縫灌漿施工完畢，導流洞即可下閘封堵，封堵時段選定第三年12月，封堵洪水標準為5 a一遇，相應的設計流量為0.865 m3/s。

8 結論

對修建在高山峽谷地區的混凝土拱壩，施工條件差、其所在河流洪枯流量相差較大，施工導流設計時，應重點分析和研究枯水時段的洪水資料，在滿足施工導流及進度的要求下，宜選擇合適的枯水時段導流，以節省導流工程量。

[1] 貴州省水利水電勘測設計研究院.江口縣魚糧水庫工程初步設計報告[R].貴陽:貴州省水利水電勘測設計研究院，2011.

[2] 中水東北勘測設計研究有限責任公司.SL303—2044水利水電工程施工組織設計規范[S].北京:中國水利水電出版社，2004.

[3] 水利電力部水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊:第一卷[S].北京:水利水電出版社，1996.

[4] 劉亞鳳，張本秋，王力軍.施工導流方式的選擇[J]. 黑龍江水利科技，2005，33(2):61.

[5] 王勝，孫濱，鄧學海.磨盤山水庫施工導流設計[J]. 黑龍江水利科技，2006，34(2):58-59.

[6] 孫濱，楊久玖，馬蘊清.西山水庫施工導流設計[J]. 黑龍江水利科技，2007，35(1):40-41.

[7] 張志成，李晶卉，李俊.龍頭橋灌區施工組織設計[J]. 黑龍江水利科技，2006，34(1):98-99.

[8] 王立秀，曲麗萍，尚哲民.西山水庫截流設計與成功實施綜述[J].黑龍江水利科技，2010，38(2):33-35.