金魚灣塘壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

蘇　剛，張　昕，田思達(dá)

（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014；2.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250014）

金魚灣塘壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

蘇剛1，張昕1，田思達(dá)2

（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014；2.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250014）

金魚灣塘壩壩址位于山區(qū)峽谷中，對(duì)外交通不便，施工條件較差。壩址兩側(cè)山體陡峻，植被茂盛，山區(qū)河谷狹窄，壩址上游無其他泄流出路，并且塘壩屬于小型蓄水工程，導(dǎo)流工程的投資有所限制。因此，采取的導(dǎo)流方案既要保證大壩壩體能夠安全施工，導(dǎo)流工程投資還要經(jīng)濟(jì)合理。

施工導(dǎo)流；導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)；導(dǎo)流方式；導(dǎo)流流量

萊蕪金魚灣塘壩工程位于雪野湖以西，北鄰小三峽景區(qū)，南鄰金泥灣景區(qū)，東鄰濟(jì)萊高速，濟(jì)萊高速以東為邢家峪村和雪野湖。

塘壩為漿砌石重力壩，壩長115 m，總庫容為7.06萬m3，正常蓄水位為325.0 m，死庫容為0.1萬m3，死水位為307.85 m。工程主要任務(wù)是以供水為主，兼顧防洪、生態(tài)、旅游等諸方面。水庫由漿砌石重力壩、壩下放水管、溢流壩段交通橋等建筑物組成，其中壩體漿砌石共13 470 m3，壩基墊層、上游防滲面板、下游溢流面等混凝土澆筑共2 392 m3，壩下放水管為Φ300鋼管，進(jìn)口底高程308.00 m。

1　工程條件

庫區(qū)位于低山丘陵區(qū)的溝谷內(nèi)，溝谷呈“V”型，四面環(huán)山，山頂高程在390～500 m間，低山坡陡，地面比降較大。塘壩壩址位于溝谷中，谷底寬度約4.0 m，底高程302.50～303.23 m。

塘壩壩址處除溝谷內(nèi)的回填土和第四系洪積堆積物外，主要揭露基巖為二長花崗巖，巖性單一。回填土厚度為0.80～1.00 m，底高程為298.13～302.96 m，分布在溝谷內(nèi)。二長花崗巖在壩址處均有分布，在壩基開挖范圍內(nèi)，根據(jù)鉆探資料揭示，強(qiáng)風(fēng)化帶在左側(cè)壩肩處厚度1.0 m，右側(cè)壩肩處厚度約0.8 m，底高程318.10～326.70 m。中等風(fēng)化帶上部左側(cè)壩肩厚度7.30 m，底高程310.80 m，右側(cè)壩肩厚度5.30 m，底高程321.40 m。中等風(fēng)化帶下部為壩基主要持力層，在整個(gè)壩址區(qū)分布穩(wěn)定，該層厚度4.00 m，底高程297.59 m。

金魚灣所在雪野水庫流域多年平均降水量為725.5 mm。降水量年際之間變化較大，年降水量最大的1964年為1 373.9 mm，最小的1989年僅為316.2 mm，豐枯比為4.35。降雨量年內(nèi)分配也不均勻，主要集中在6～9月份，其多年平均值約占多年平均年降水量的75.3%。受季風(fēng)影響，降雨量有顯著的季節(jié)性，表現(xiàn)為春旱夏澇，晚秋又旱的特點(diǎn)。

2　施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

金魚灣塘壩主要建筑物級(jí)別為5級(jí)，根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2004）的規(guī)定，臨時(shí)導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)。考慮到本流域水文實(shí)測系列長、圍堰采用土石圍堰等因素，確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用5年重現(xiàn)期洪水。

施工時(shí)段安排于非汛期的10月～次年5月，根據(jù)混凝土澆筑、帷幕灌漿、壩體砌筑等單項(xiàng)工程施工強(qiáng)度，施工導(dǎo)流期安排5個(gè)月，導(dǎo)流時(shí)段選擇在河水流量較小的12～4月，經(jīng)水文計(jì)算，施工期5年一遇流量為5.0 m3/s。

塘壩位于山谷中，除壩址所在山谷外，無其它泄流出路，為保證施工期間河道上游來水不影響工程施工，須采取合理的方式進(jìn)行導(dǎo)流。

根據(jù)主體工程布置情況，結(jié)合壩址處地形、地貌特點(diǎn)，本工程采用壩下埋管的導(dǎo)流方式，采用圍堰一次攔斷河床，利用壩下埋設(shè)的導(dǎo)流管泄流。導(dǎo)流管進(jìn)口布置于上游圍堰堰前，導(dǎo)流管同時(shí)穿過上游圍堰和大壩底部。導(dǎo)流管進(jìn)口底高程306.00 m，在壩底處底高程為303.00 m。

主體工程施工期安排在12～4月，因此，10～11月須完成壩基及壩肩的土石方開挖，開挖期間河水流量極小，不影響土石方挖運(yùn)，可不必考慮導(dǎo)流措施，11月底之前將圍堰填筑完畢，并將導(dǎo)流管鋪設(shè)完成，然后在導(dǎo)流管泄流的情況下，進(jìn)行壩體砌筑施工。

1）導(dǎo)流管設(shè)計(jì)。為降低導(dǎo)流工程投資，壩底埋管采用鋼管，長20 m，上游圍堰與大壩之間可采用鋼筋混凝土管，長約40 m。導(dǎo)流管管徑的選擇本著安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，既要考慮增大導(dǎo)流管的泄流量，以降低圍堰高度，又盡量采用較小管徑的管道，減少導(dǎo)流管的造價(jià)，需通過導(dǎo)流工程量和投資的比較確定導(dǎo)流管管徑，詳見表1。

表1　導(dǎo)流管管徑比選表

根據(jù)上表對(duì)不同管徑對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流工程量和投資進(jìn)行對(duì)比，在同樣能夠滿足導(dǎo)流要求的條件下，確定采用1.0 m管徑的導(dǎo)流管。

2）圍堰設(shè)計(jì)。圍堰頂高程按下式確定：

式中：H為圍堰堰頂高程，m；h為圍堰堰前靜水位，307.40 m；hω為波浪爬高，計(jì)算后約0.6 m；δ為圍堰的安全超高m。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2004）規(guī)定，圍堰的安全超高為0.5 m。

根據(jù)上式計(jì)算，上游圍堰堰頂高程為308.50m。由于河道坡降較陡（約1∶20），壩址下游河道基本無回水，不必修筑下游圍堰，施工時(shí)可疏通壩址下游河道，使導(dǎo)入下游的河水順利下泄。

上游圍堰采用均質(zhì)土圍堰型式，利用庫內(nèi)表層第四系覆蓋層填筑。考慮到施工機(jī)械的交通要求，堰頂寬確定為4.0 m，堰底河床高程304.60～305.50 m，最大堰高3.9 m，堰頂長度36 m，圍堰上、下游邊坡均為1∶2.5，迎水坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，并在堰底向上游延伸3.0 m，以增強(qiáng)防滲效果，膜上采用編織袋裝土護(hù)砌。

3）封堵蓄水。導(dǎo)流管僅封堵壩下的導(dǎo)流鋼管，其封堵安排于次年4月底進(jìn)行，此時(shí)，壩體填筑已完成，且河水流量較小。封堵時(shí)首先采用法蘭將管道出口封閉，然后利用管道自身斜度向管道內(nèi)回填混凝土，最后灌漿填縫，為增加混凝土與管壁的摩阻力，可在鋼管中間設(shè)幾道垂直鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與管壁焊接在一起。

4　結(jié)語

導(dǎo)流方案采用壩底埋設(shè)導(dǎo)流管的方式導(dǎo)流，既保證了壩體砌筑安全施工、河水順利下泄，還節(jié)省了導(dǎo)流工程投資，從而使得工程施工達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、合理和安全的目標(biāo)。本方案簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理，可為山區(qū)峽谷型的小型水庫施工提供借鑒和參考經(jīng)驗(yàn)。

（責(zé)任編輯遲明春）

TV551.1

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1009-6159（2016）-05-0026-02

2015-10-08

蘇剛（1976—），男，高級(jí)工程師