涇河亭口供水管道施工導流預案探討

孟亦峰

（咸陽市羊毛灣水庫管理局 陜西 乾縣 713304）

1 導流方式及洪水標準確定

本工程所處涇河亭口段主河槽下切較深，右岸有較為寬闊的灘（涂）地，故供水管道工程施工導流擬采用在主河段分期導流圍堰，利用灘（涂）開挖明渠導流河道常流量的方式進行施工。

受施工場地和水文條件局限，本工程可分為一、二期圍堰導流。一期圍堰導流從第二個熱壓彎頭處開始，開挖圍堰導流明渠，完成管道安裝后，封堵管道，回填溝槽到原始地面。然后進行二期圍堰導流明渠開挖，利用縱、橫向圍堰攔擋主河槽洪水，完成全部管道安裝施工任務。

因建設工期限制，二期施工導流時段還處在主汛末期，基于施工導流設計缺少相關水文資料，故參照涇河多年平均流量（42.2m3/s），采用截流前一月日平均最大流量為施工導流的洪水標準。依據實地調查和近期觀測數據，確定導流洪水標準為70m3/s。

2 導流圍堰設計

（1）一期圍堰

一期上、下游及縱向圍堰堰頂高程859m，采用土石圍堰，堰頂寬為4.0m，迎水坡比1∶2，背水坡比1∶1.5，圍堰總長320m，最大堰高2.0m，堰體迎水面采用塊石及編制沙袋護坡。

（2）二期圍堰

二期上游橫向采用土石圍堰，堰頂高程859m，堰頂寬度6.0m，迎水坡比1∶2.0，背水坡比1∶1.5，圍堰高度2m～4m，長度100m；二期縱向土石圍堰堰頂高程859m～858.5m，堰頂寬度5.0m，長度80m，迎水坡比1∶2.0，背水坡比1∶1.5；二期下游橫向采用土石圍堰，堰頂高程858.5m，堰頂寬度4.0m，圍堰高度2m～4m，迎水坡比1∶1.5，背水坡比1∶1。導流明渠下底寬30m，上口寬45m，進口底高程857m，縱向坡比1/1000，深約6m，長約100m。

3 導流預案及評估

3.1 導流時段的選擇

據涇河近期流量，導流時段擬選定在2014年10月上旬，并隨流量預報適時選擇截流日期。

3.2 戧堤軸線及龍口位置選擇

本預案選擇涇河亭口水位落差平緩的區段，并使戧堤軸線垂直于主流。但圍堰導流區段左岸場地狹窄，且呈高陡坎，進料通道狹窄，故考慮只在預進占時拋投石料及鉛絲籠石作裹頭。右岸經導流明渠架橋修通至上游圍堰的施工道路，截流擬由右岸預進占，故龍口設在靠近河道中間偏左岸的主河道段。

3.3 導流方式

采用自卸汽車自戧堤前緣后退卸料、裝載機配合的單戧單向立堵方案，一次形成截流戧堤，戧堤的進占采用“上游角突出型拋投法”截流戧體總長約90m，預進占長度約70m，堤頭推進邊坡1：1.5，預留龍口寬度20m。

3.4 導流估算

3.4.1 截流水力計算

（1）繪制龍口泄水曲線QL=f▽HB（上游水位與不同龍口寬度B的泄流量關系）：

QL——龍口泄流量（m3/s）；

m——流量系數，取m＝0.35；

g——重力加速度；

H0——龍口上游水頭；

在導流初始階段，上游橫向圍堰龍口水位為857.8m高程時，導流明渠開始分流，計算并繪制龍口流量Qg～B▽H0曲線。流量為40m3或60m3/s。

圖1 龍口泄水曲線

圖2 導流明渠流量曲線

表1 龍口不同寬度的水利參數計算表

表2 口門落差和龍口平均流速表

（2）根據給出的導流明渠上游水位計算出導流明渠流量，繪制泄流曲線如圖2所示。

（3）按圖解法求出幾組相應的龍口寬度B、與水位▽H的關系：列表計算導流過程中的水力參數見表1。

由于龍口寬度大于20m時，導流明渠不分流，屬于非龍口段進占，采用導流施工流量，按一般束窄河床水利學計算公式

求算口門落差和龍口平均流速如表2。

3.4.2 拋投材料穩定計算

則d＝0.034V2

將上述求得的對應流速V1=1.5,V2=2,V3=2.5,V4=3.6,V5=4.6代入上式,求得拋投材 料 的 折 算 直 徑 ：d1=10cm，d2=15cm，d3=25cm，d4=50cm，d5=80cm。

3.4.3 龍口水力特性確定

根據水力學計算結果，綜合考慮拋投物料的運輸、起吊能力，參考以往類似工程經驗，并按設計條件（即設計導流水位與流量）確定龍口特性，將整個導流過程分為三個階段：

（1）預進占階段：龍口寬度從80m～20m，對應的流速V在1.1m/s～2.0m/s范圍。

（2）導流預進占階段：龍口寬度從20m～10m，對應的流速V在2.0m/s～2.5m/s，此時上游水位壅高到858m。

（3）龍口口門封堵階段：龍口寬度小于10m，對應的流速V在3.6m/s，最后封堵口門寬度為5.0m,對應流速大于4.0m/s。

3.4.4 導流拋投料確定

根據水力學計算結果，參考以往類似工程經驗，流速V在1.0m/s范圍內采用拋填土料，流速V在1.0m/s～3.0m/s范圍內拋投塊石（大于 40kg），流速 V在3.0 m/s～4.0m/s，拋投鋼筋石籠（2t），流速大于4.0m/s，則拋投石籠串（5t）封堵口門。

4 導流工程施工

4.1 料場規劃

圍堰用土主要利用在右岸開挖流明渠的土方，多余土方堆放在縱向圍堰內，以作圍堰加高培厚之用。左岸預進占石料從左岸高坎修路運進，土方從左岸就近取土或場外運輸。

4.2 道路規劃

導流明渠過流前搭建鋼管樁便橋，以便人員通行。材料、設備協調左岸小區道路，從岸邊修筑便道至上游圍堰區間，大型機械在導流前從右岸提前進場，待二期施工完成后，從左到右拆除圍堰后，從右岸撤離現場。

4.3 導流施工

4.3.1 施工時間

上下游導流戧堤預進占：2014年9月26日～2014年9月28日；

上下游圍堰預進占時間：2014年9月28日～2014年9月30日；

龍口合龍時間：2014年10月5日。

上下游圍堰防滲墻施工：2014年10月6日～2014年10月7日；

基坑抽排水：2014年10月8日～2014年10月9日

4.3.2 口門封堵設計（截流合龍階段）

戧堤導流合龍階段預留口門頂寬5.0m，深約1.5m，坡比為1∶1.5的三角堰，合龍封堵拋填工程量約50m3，考慮安全系數為2，則拋填工程量為60m3，預備籠石40m3，每輛車裝載10m3，則需要10車，按4輛準備。計劃每2min拋投一車，則最少拋投時間為20min，最多拋投時間為30min。

4.3.3 施工方法

裝車，自卸汽車運至填筑工作面附近的回車場，調轉車向，倒車至工作面并卸土，裝載機平土立堵進占；拋石施工時裝載機控制堤頂高程應低于土方填筑高程50cm，拋石體頂部50cm采用土料跟進找平，以利車輛進占，最后的鉛絲石籠與大塊石料封堵口門，要壓低作業面，減少拋投工作量，提高封堵速度，以利降低流速。石料裝車采用裝載機，籠石或籠石串提前裝車，以備急用。右岸布置兩臺3.0m3裝載機和兩抬挖掘機及4輛自卸車。

5 注意事項

（1）本次導流的指揮中心為項目經理部，合龍前及時召開現場調度會，明確任務，統一號令，有的放矢地作好安全、技術交底，嚴格按照確定的方案進行施工導流工作。

（2）本次導流流量、流速較大，受天氣情況制約，導流期間安排專人注意上游支流降雨、水情變化，同時隨時保持與上游水文站聯系，作好水情監測預報。

（3）根據導流時的天氣情況和流量變化確定導流時間，調整導流流量。如遇天氣或流量變化，超過導流設計流量時，推遲導流時間，確保導流安全。

（4）龍口口門封堵階段，如果流速大于3m/s時，采用鉛絲籠石（單塊5t）進行口門封堵。

（5）導流后要專人晝夜觀測圍堰、明渠的水情變化，發現滲漏，邊坡失穩、坍塌等情況，要及時組織搶險，防止事態進一步擴大。

（6）由于施工處于陰雨季節，基坑排水后，要加大管道施工投入，保證24小時不間斷作業，盡量縮短工期，降低圍堰過流風險。

（7）做好防汛安全值班，隨時注意水情變化，詳細編制圍堰過洪監測和人員、機械、設備撤離預案，保證遇事不驚，處置不慌。

6 結語

2014年9月26 日至 2014年10月 10日，彬長煤田煤電化開發中心所屬供水管道穿越涇河主河道的圍堰導流工程順利實施。整個施工過程中，建設各方會同轄區河道主管部門聯合定點檢測，達到預期效果。目前，主體工程按時竣工、交付使用，各項技術經濟指標達到設計要求。陜西水利