明渠導流施工方案研究

□張士新 □劉春芳 □郝學剛

(1 河南省豫北水利勘測設計院；2 河南省安陽縣水務局）

0 前言

在水利工程施工過程中，施工導流是不可缺少一步，比如水閘工程、河道治理工程、水庫樞紐工程等。施工導流方式較多，并且各個工程各有差異，施工導流成為了影響工程各項目標實現(xiàn)的因素之一，也是施工前期施工單位致力解決的問題之一。文章根據(jù)洹河于曹閘工程現(xiàn)場實際地形情況和圖紙，橫向全斷面圍堰，充分利用開挖明渠土料，造價低，施工簡便。確定本工程的施工導流方案為：洹河左岸明渠導流，導流溝長度為300m。通過工程實踐，采取的上述導流方式是比較成功的，保證了工程各項目標的實現(xiàn)，具有較強的借鑒意義。

1 導流標準

洹河于曹閘工程為II 等2 級建筑物，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），施工臨時工程等級為4級，土石結(jié)構(gòu)設計洪水標準為10-20a 一遇。施工導流設計洪水標準確定為10a 一遇。經(jīng)計算，主體工程施工期（11—5月）設計流量為23.74m3/s 設計。

2 導流方式

根據(jù)工程部位及施工要求，主體工程全部安排在非汛期施工。根據(jù)工程位置所處河床的寬度及地形地貌條件，導流方式“全斷面截流圍堰擋水、明渠泄水”。在工程上游各設一道圍堰，與兩岸連接，全斷面截流擋水，并根據(jù)地形條件，在河道左岸開挖一條導流明渠泄水。

洹河常年水流不斷，河道與河岸高程差約9m 河床狹窄，洪水具陡長陡落的特點。工程為河道建筑物工程，適合整體澆筑施工，結(jié)合工期安排，于曹節(jié)制閘施工，采取全斷面截流一次性導流。在一個枯水期內(nèi)把主體工程完工，保障工程度汛安全。

3 導流建筑物設計

3.1 導流泄水建筑物設計

導流泄水建筑物型式為導流明渠，根據(jù)現(xiàn)狀地形，閘址處兩岸地形均平坦開闊，適宜布置導流明渠。左岸地層分布有第（2）單元砂層，高程在60.55～67.0m 之間，存在滲漏及邊坡穩(wěn)定問題，但是施工臨時征地及施工交通較方便。經(jīng)業(yè)主綜合分析選定，導流明渠布置在洹河左岸外側(cè)空地上。導流明渠設計要素見表1。

表1 導流明渠設計要素見表

導流明渠水力學計算

式中：Q-設計流量（m3/s），Q=23.74m3/s；A-過水斷面面積（m2）；R-水力半徑（m）；I-渠道比降；C-謝才系數(shù)，采用公式：粗糙系數(shù)，采用0.03。

導流明渠位置位于洹河左岸：上游進水口位于34+606.5處，下游出水口位于34+842 處，布置導流明渠長300m，斷面型式為梯形斷面，底寬3～4m 高處設平臺1m 寬，導流明渠底至4m 高邊坡為1:1.50，4m 高以上邊坡為1:1，設計水深2.70m。導流渠進口渠底高程為62.49m，出口高程62.19m，明渠底平均高程62.34m,縱坡1/1000。為防滲及風浪淘刷,平臺以下部位邊坡及渠底用防滲土工膜鋪設，上邊用編織袋裝土壓護。

3.2 導流擋水建筑物設計

上游擋水建筑物型式為土石圍堰，布置在距上游護砌30m處；下游利用于曹橡膠壩擋水。根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2004），不過水土石圍堰堰頂高程不低于設計洪水的靜水位與波浪高度及堰頂安全加高值之和，經(jīng)計算，堰高≥3.40m。設計圍堰橫斷面為梯形，采用土方修筑，高4m，頂寬5m，外邊坡坡度為1:2，迎水面邊坡為1:1，圍堰迎水面鋪設防滲土工膜，土工膜錨固堰頂1m。圍堰迎水面采用兩層編織袋裝土全斷面防護。上游圍堰長度為75m，堰頂高程為65.89m。圍堰位置：右岸位于34+595 處；左岸位于34+630 處。

3.3 建筑物施工導流方式及原則

采用明渠導流，明渠導流溝計劃在河道左側(cè)。橫向圍堰軸線與縱向圍堰軸線的交角控制在90～120°之間，邊坡穩(wěn)定系數(shù)K≥1.05。上游明渠轉(zhuǎn)彎半徑為80m，下游明渠轉(zhuǎn)彎半徑為80m。

4 導流工程施工

4.1 基礎清淤

施工前先探明圍堰基淤泥情況，如淤泥較厚，填筑前用拋石擠淤法清淤。若僅有少量淤泥，則采用填土擠淤法施工。

4.2 圍堰填筑

圍堰填筑土料采用黃粘土或亞粘土，水下填筑用進占法施工，其水面0.80m 以上部分分層夯實達到干容重1.60t/m3以上。可利用導流溝開挖的土料，用10～20t 自卸汽車運至填筑現(xiàn)場，推土機推至指定填筑點并整平壓實，填筑前先布置、規(guī)劃好做好臨時道路盡量創(chuàng)造雙向進占條件，為龍口順利合攏閉氣提供保證。

4.3 龍口施工

根據(jù)計算的土料進料強度，合龍時配備多輛自卸汽車集中供料，保證合龍時有充足的土源，確保龍口施工順利完成。

4.4 鋪設土工膜

兩塊土工膜之間采用膠接，施工時重疊寬度>100cm。膠接間無皺折、氣孔等現(xiàn)象。整個接縫強度不小于原材料強度。土工膜垂直于堤軸線橫向鋪設。鋪設前，在堰頂將土工膜、布縫成幅寬10m 長度滿足設計要求的大塊布，然后卷在鋼筋上。現(xiàn)場鋪放時在堰上部設計位置將土工膜的一側(cè)壓住，卷筒由施工人員向下滾鋪，滾到底后從底往上編織袋裝土袋壓護，低于圍堰底≥1m，錨固1.50m。土工膜鋪設到位后，立即用編織袋裝土壓護。

4.5 基坑排水

圍堰合龍閉氣后即組織排水設備試排水，試排期間觀察水面下降值與理論計算值否相符，若有明顯差異，則考慮圍堰是否滲水嚴重，及時派人找出原因，采取對策。試排結(jié)束后正式抽排水，擬投入的排水機械主要排水泵、泥漿泵，具體數(shù)量視當時堰內(nèi)存水量及排水時間而定。排水時應注意水面下降速度不可過快，否則易引起堰體失穩(wěn)。排水時派人24h 值班，時刻關(guān)注圍堰的安全情況（控制在0.50～1m/d），發(fā)現(xiàn)問題立即向有關(guān)人員匯報，及時采取措施。

背水坡整坡：基坑排水結(jié)束后，按要求將背水坡整至設計斷面。

4.6 圍堰維護

為防止潮汐及風浪的沖刷侵蝕，在圍堰迎水側(cè)鋪設400g/m2土工膜防滲防沖，膜頂標高錨固于堰頂1m，壓入土中，土工膜頂、底、中間部位各折疊20cm，圍堰施工完畢后，派專人日常維護檢查、值班，特別是主汛期，派人24h 值班，備足夠數(shù)量的防汛搶險材料及設備，發(fā)現(xiàn)險情立即組織搶險，防止意外事件的發(fā)生。

4.7 圍堰拆除

圍堰拆除嚴格按要求挖至設計高程，圍堰采用長臂液壓反鏟挖掘機開挖、自卸汽車運輸?shù)姆椒ú鸪Ｑ唧w水上部分一層一次挖完；水下部分按兩層進行，隨水位下降逐層挖除。對于部分合格的圍堰拆除土方進行重復利用，含水率較大的土方充分晾曬再加以利用。