錦凌水庫施工期水流控制措施方案

任妍儒

(遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧本溪117100)

1 水文地質概況

1.1 水文氣象

據多年統計資料表明，壩址多年平均氣溫9.2℃，多年平均降水量555 mm，降水年內分配極不均，主要集中在7、8月份，占全年降水的51.6%，降水年際間變化較大，豐枯水年降水量相差達2.4倍;多年平均蒸發量1747.8 mm;多年平均風速4.0 m/s，最大風速26.0 m/s;最大凍土深度113 cm。徑流補給主要為大氣降水，年際變化很大，年內分配極不均勻。

1.2 工程地質

錦凌壩址位于小凌河干流錦州市上游約9.5 km處，村屯距壩址較近，左岸上游600 m為沙河堡，右岸緊臨后山河營子。壩址區基巖巖性主要為安山巖和熔巖。壩址區地下水主要為第四系松散層孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型，第四系含水層主要為圓礫層。基巖裂隙水含水層分布在壩址區兩岸安山巖及熔巖中，地下水位較低。

2 導流時段標準及流量

2.1 導流時段

錦凌水庫具體圍堰施工時段為:2010年5月1日開始修建左岸一期“U”型擋圍堰，采用已建成的明渠導流，要求圍堰在2010年7月7日完成，保護左岸灘地149 m段土石壩填筑在汛期施工不受影響;2010年9月15日前，修建左岸二期一次圍堰，導流明渠一次截流，進行左岸明渠及縱向圍堰占壓段土石壩(350 m)基礎處理施工(左岸二期一次圍堰和左岸明渠及縱向圍堰占壓段土石壩(350 m)基礎處理由其他標段完成)，此期間河水從右岸底孔壩段過流，二期一次圍堰在2011年3月16日前拆除;2011年9月11日至2011年9月20日進行左岸二期二次圍堰施工，導流明渠二次截流，河水從右岸底孔壩段過流，保護左岸明渠及縱向圍堰占壓段土石壩填筑(350 m)施工，左岸二期二次圍堰在2012年訊前拆除。2012年7月，大壩完建，施工導流任務完成。

2.2 導流標準及流量

根據招標文件，本工程左岸灘地149 m壩段施工時的擋水圍堰(左岸一期圍堰)為全年擋水，導流標準取10 a一遇洪水標準，Q=3460 m3/s，相應上游水位為37.3 m，下游水位為32.88 m;剩余350 m壩段施工時的擋水圍堰(左岸二期圍堰)為枯水期擋水，導流標準取10年一遇標準，Q=262 m3/s，相應上游水位為35.68 m，下游水位29.85 m。

3 大壩圍堰及截流施工

3.1 導流建筑物布置

3.1.1 一期圍堰

根據工期安排，本工程左岸一期圍堰是左岸灘地149 m壩體施工的擋水圍堰，擋水標準為全年10 a一遇?？紤]不影響壩體填筑，一期圍堰具體布置如下:一期上游圍堰布置在距壩軸線上游120 m處，圍堰圍堰軸線長為180 m;一期下游圍堰布置在距壩軸線下游140 m處，下游圍堰軸線長為200 m;一期縱向圍堰布置在主壩樁號0+209.00 m處，連接一期上下游圍堰，縱向圍堰軸線長為300 m。

3.1.2 二期圍堰

左岸二期一次圍堰主要為左岸明渠及縱向圍堰占壓段土石壩(350 m)基礎處理施工(左岸二期一次圍堰和左岸明渠及縱向圍堰占壓段土石壩(350 m)基礎處理由其他標段完成)進行擋水。二期二次圍堰是左岸明渠及圍堰占壓350 m壩體施工的擋水圍堰，擋水標準為枯水期?？紤]不影響壩體填筑，二期二次圍堰具體布置如下:二期二次上游圍堰布置在距壩軸線上游120 m處，圍堰圍堰軸線長為70 m，左岸連接左岸一期上游圍堰，右岸連接右岸縱向圍堰;二期二次下游圍堰布置在距壩軸線下游140 m處，下游圍堰軸線長為65 m，左岸連接左岸一期下游圍堰，右岸連接右岸縱向圍堰[1]。

3.2 圍堰結構型式

3.2.1 左岸一期圍堰

左岸一期圍堰為全年擋水圍堰，根據汛期10 a一遇洪水標準，Q=3460m3/s，相應上游水位高程為37.3 m，下游水位高程為32.88 m。由此確定左岸一期上游圍堰頂高程為38.00 m，一期下游圍堰頂高程為33.50 m，左岸一期縱向圍堰頂高程為38.00 m變坡至33.50 m，與左岸一期上下游圍堰銜接。上游圍堰處地面平均高程為33.40 m，下游圍堰處地面平均高程為32.50 m，縱向圍堰處地面平均高程為33.10 m，可確定左岸一期上游圍堰堰高為4.6 m，左岸一期下游圍堰堰高為1.0 m，縱向圍堰平均高度為2.65 m。

圍堰采用土石圍堰，考慮通車要求及邊坡穩定，左岸一期圍堰堰頂寬均為8 m，圍堰兩側邊坡為1∶2，圍堰堰體防滲采用在應水面側邊坡鋪設防滲土工膜，圍堰基礎不設防滲，對于圍堰基礎以下滲水采用在圍堰內設泵站強排。為保證圍堰邊坡的穩定及抗沖刷能力，圍堰迎水面邊坡采用人工裝草袋土防護。

3.2.2 左岸二期二次圍堰

3.2.2.1 二期二次上游圍堰

根據工期安排，截流時段安排在2011年大汛期以后，因此截流戧堤的防汛標準采用汛后期10 a一遇最高水為流量192 m3/s，相應水位高程約為30.50 m。由此確定截流戧堤堤頂高程為31.50 m。

由于本工程上游圍堰的擋水時段為主汛期以后的汛后期至次年的汛前期結束，因此根據枯水期10 a一遇最高水位流量262 m3/s，相應水位高程為35.68 m，可確定上游圍堰堰頂高程為36.1 m。

根據上游圍堰布置位置，可確定圍堰及戧堤底高程為28.23 m。圍堰采用土石圍堰，上游圍堰堰頂考慮通車要求，確定圍堰頂寬8 m，圍堰上下游邊坡為1∶2，圍堰防滲采用在上游側邊坡鋪設防滲土工膜，為保證圍堰邊坡的穩定及抗沖刷能力，圍堰應水面邊坡采用人工裝草袋土防護。

3.2.2.2 二期二次下游圍堰

下游圍堰主要為圍堰堰體填筑施工。下游圍堰防汛標準為枯水期。根據招標文件，10 a一遇全年最高水為流量262 m3/s，相應下游水位高程約為29.85 m，由此確定圍堰堰頂高程30.50 m。根據下游圍堰布置位置，可確定圍堰底高程為28.23 m。圍堰采用土石圍堰，下游圍堰堰頂考慮通車要求，確定圍堰頂寬8 m，圍堰上下游邊坡為1∶2，圍堰防滲采用在下游側應水面邊坡鋪設防滲土工膜，為保證圍堰邊坡的穩定及抗沖刷能力，圍堰應水面邊坡采用人工裝草袋土防護。

3.3 圍堰填筑方法

3.3.1 截流

選擇單戧堤立堵截流方式。截流戧堤布置在大壩上游圍堰的上游堰腳。截流采用由左岸向右岸單向單戧堤立堵進占方式。截流戧堤龍口寬度20 m。

3.3.1.1 拋石塊徑計算

根據拋石塊徑計算公式，結合本標的流域情況及水文特點計算為:

式中:d為石塊粒徑;g為重力加速度，9.8m/s2;rs，r分別為塊石容重和水容重，2.6t/m3，1t/m3;v為計算流速，3.5m/s;K為穩定系數，K=0.86。

計算得:d=0.53 m，初步確定龍口拋石粒徑最大為0.6 m，圍堰戧堤填筑主要利用上壩公路及橋涵工程基礎開挖石料。

3.3.1.2 塊石儲備

在圍堰左岸灘地設置臨時大塊石儲備場，料源為上壩公路及橋涵工程基礎開挖石料。粒徑為0.6 m，并根據截流前天氣預報情況，預先制做鋼筋石籠備用。確保截流工作順利進行。

3.3.1.3 截流方法

用3.0 m3裝載機裝渣，20 t自卸汽車運輸上堰，同時采用TY 220推土機平整振動碾壓實。當戧堤填筑至龍口位置時，為防止戧堤頭部石渣由于水流流速過快造成沖刷流失，可用拋填大塊石的方法對已形成的戧堤頭部進行塊石裹頭處理。

3.3.2 龍口合龍

1)龍口合龍前，首先對龍口水流情況進行認真測定分析，為了隨時觀測合龍過程中龍口上、下游側水位落差和水面曲線變化情況，在龍口上、下游側，左右岸分別設置4個水尺，設專人觀測。同時對合龍料物、設備等情況進行詳細的檢查核對后方可進行施工。

2)合龍施工開始時由用2 m3反鏟將4臺預備車量提前裝料并停放于施工道路一側，合龍開始時采用單戧堤單向進占立堵形式，所用石料主要利用20 t自卸車從石料存放場運到施工現場，載渣車輛倒退傾填，用一臺TY220推土機平料，并保證戧堤石料的連續拋投，龍口一次性合龍。

3)合龍施工時，根據以往施工經驗，石料拋投采用上游拋投法。如發現戧堤下游腳出現淘刷現象，立即采用上、下游角均突出拋投進占法，隨后中部拋投跟進，直至合龍成功。

3.3.3 圍堰堰體施工

龍口和龍后，隨即進行上游圍堰的加高、加寬及下游圍堰填筑施工。圍堰填筑采用分層填筑、分層碾壓的施工方法。上下游圍堰填筑料源為一期縱向圍堰拆除料。由3.0 m3裝載機、2.0 m3反鏟裝料，裝20 t自卸汽車直接運輸至施工現場，垂平行圍堰軸線方向采用后退法卸料每層鋪料厚度為0.75 m，D 85推土機攤平，碾壓采用13.5 t振動碾配2.8 kW蛙式打夯機壓實，碾壓方向平行于圍堰軸線方向，邊角部位采用小型手扶振動碾或人工夯實。

根據大壩工程工期安排，2011年汛期由大壩壩體擋水，因此圍堰基礎不設防滲，只對圍堰堰體設防滲，對于圍堰基礎滲水采用設置水泵強排。圍堰堰體防滲采用在圍堰迎水面鋪設防滲土工膜。圍堰填筑結束后，分別在上下游圍堰迎水面鋪設防滲土工膜，由人工鋪設。堰體兩側護坡采用人工裝土編織袋分層錯縫碼護砌。

3.3.4 圍堰拆除

3.3.4.1 左岸一期圍堰拆除

左岸一期圍堰拆除分上下游圍堰及縱向圍堰拆除兩部分，縱向圍堰一次性拆除，拆除料用于二期二次圍堰填筑施工。左岸一期上下游圍堰先降低拆除，左岸一期上下游圍堰先拆除至左岸二期二次圍堰頂高程后，與二期二次圍堰形成聯合擋水圍堰并形成施工道路，最后與二期二次圍堰一期拆除。圍堰拆除采用圍堰拆除采用2.0 m3液壓反鏟在圍堰頂倒退直接開挖裝車，20 t自卸車運料。

3.3.4.2 左岸二期二次圍堰拆除

左岸二期二次圍堰拆除分上、水下部分分別拆除，先拆除水上部分，再拆除水下部分。圍堰拆除采用圍堰拆除采用2.0 m3液壓反鏟在圍堰頂倒退直接開挖裝車，20 t自卸車運料至渣場。拆除時間為2012年汛前拆除。

3.4 截流安全準備

3.4.1 建立安全保障體系

實行責任人負責制，在截流過程中，使各種不安全因素得到查清和消除。對安全系統網絡中的兩級安全人員進行系統的安全管理培訓，對參與截流工程施工的全體人員開展安全知識培訓，提高全員的安全意識。

3.4.2 安全措施準備

根據施工組織設計中有關安全要求和有關安全規范，制定詳細的安全規定和安全措施，并作為執行文件下發到各單位、各班組貫徹實施。

3.4.3 安全設施準備

根據施工安全規定和措施，提前配備截流施工所需的各種安全設施。

3.5 截流施工水文預報與監測

在河道截流期間和截流過程中，加強水文預報和觀測，有利于截流合龍時機的選擇、截流水力學參數的確定與復核、拋投料物規格和數量的確定等，為截流指揮提供可靠的依據。一般龍口開始進占后，其水流逐漸成為束窄河道水流。在戧堤頭部作用下，形成帶有旋渦的分離線，把龍口水域分為回流區、紊流區和主流區。龍口測速擬采用“哨兵”型ADCP法為主，流速儀法和浮標法為輔的方案。

[1]王躍峰，李天驕，成保才，劉超.青島產芝水庫除險加固工程施工期水流控制分析[J].水利水電工程設計，2005(04):24－25.