光山縣龍山大閘導流工程設計與應用

□諶永強

（河南省水利第二工程局）

光山縣龍山大閘導流工程設計與應用

□諶永強

（河南省水利第二工程局）

水利工程中的導流工程是整個水利工程能夠順利實施的重要保證，導流圍堰、導流建筑物的設計關系到整個施工節點目標能否順利實現，同時導流工程也是整個工程在汛期內安全的重要保證，文章結合光山縣龍山大閘工程實例，介紹了工程現場實際情況，施工導流設計過程及實際應用過程，以期為今后類似工程導流設計施工提供相關的技術參考。

龍山大閘；導流工程；導流設計

0 引言

光山縣龍山大閘坐落在淮河支流潢河上，位于光山縣城西南約7 km的槐店鄉珠山村，是一座防洪、灌溉、供水、發電等綜合利用的水利樞紐工程。設計洪水標準為50 a一遇，設計洪水位57.79 m，校核洪水標準為200 a一遇，校核洪水位58.12 m。該地區最小年降水量為620.60 mm，最大年降水量為1 660.20 mm，降雨集中在6-9月份，最大一般發生在7月份，一次洪水歷時一般在24 h左右，平均徑流深為400～500 mm。

1 導流要求

圍堰要利于排水，不應過多壓縮流水斷面，以免壅水過高；圍堰內要滿足基礎施工的尺寸要求；堰身尺寸斷面要保證有足夠的強度和穩定性，基坑開挖后圍堰不發生破裂、滑動或傾覆；采取有效措施防止滲漏，減少排水工作，對圍堰外圍邊坡的沖刷進行防護。

2 導流設計

2.1 上游導流設計

2.1.1 斷面設計

龍山大閘圍堰設計標準為10 a一遇，此標準下施工期閘上水位為55.16 m。故設計如下：上游采用均質土圍堰，由于上游圍堰填高超過5 m，故頂寬設計5 m，頂部高程為56.16 m，水位高程55.16 m。兩側水下邊坡為1：5，水上邊坡為1：3，迎水側設0.30 m厚編織袋裝土壓蓋土工膜（150 g/m2～0.30 mm～150 g/ m2）防護，編織袋防護高程為55.16 m。土工膜起底防護至頂，頂部預留1 m寬度，并用長1 m、直徑6 cm的木樁固定，木樁間距2 m，距堰肩0.50 m，土工膜頂端埋入堰體30 cm，背水面設0.60 m厚編織袋防護，防護高度為2 m。

2.1.2 位置選址

圍堰位置靠上游，距離鋪蓋段約85 m。現場情況，左岸地勢平坦，右岸在漿砌石翼墻上游，能與山體直接結合，提高圍堰的穩定性和安全系數，為上游鋪蓋段和閘室段提供較大工作面，有利于施工進度安排。

2.1.3 防滲設計

圍堰處水面寬度200 m左右，水深4.10～7.70 m，地層由人工填土、中細砂和安山巖組成，圍堰基礎左岸約150 m范圍內位于砂層（alQ4）中，右岸50 m范圍內位于強風化和弱風化安山巖中，砂層結構較疏松，具中等～強透水性，抗沖刷、抗滲透能力較差。根據現場情況，上游左、右岸各一條老河道，其中右岸50 m范圍內河道較窄，水流較急。為確保上游圍堰穩定，對圍堰基礎和部分堰體設單排高壓旋噴套接截滲墻，截滲墻底部入巖0.50 m，平均頂部高程為54.16 m，樁徑1.00 m，孔距0.95 m。

2.2 下游圍堰設計

2.2.1 斷面設計

下游水位高程47 m時滿足設計過流要求。由于下游圍堰是珠山村鄉村交通及施工主干道，車量及人流量較大，結合文明施工要求，故設計如下：下游采用均質土圍堰，設計頂寬8 m，兩側各50 cm路肩，頂部高程為48.30 m（碎石路面30 cm厚），水位高程47.00 m，兩側邊坡為1：3。圍堰兩側安裝防護柱，柱斷面尺寸15 cm×15 cm，長2 m，間距2 m，埋入路肩50 cm深，外漏部分刷紅白相間漆。

2.2.2 位置選址

地方村民在下游圍堰附近河道內種植了大量樹木，故圍堰選址有限。根據初設方案及現場情況，該圍堰對應龍山大閘樁號為0+260，中心坐標見圖紙。

2.3 導流明渠進口圍堰設計

根據初設方案，導流明渠進口圍堰頂部高程53 m，設計擋水位52 m，頂寬3 m，水上邊坡為1：3，水下邊坡為1：5，迎水面設30 cm裝土編織袋防護至52 m高程。擋水圍堰設計指標匯總表見表1。

表1 擋水圍堰設計指標匯總表

2.4 導流明渠設計

初設期北干渠向光山縣城供水，目前城市供水水源地更換為潑河水庫。初設期導流明渠下游為河灘地，目前該河灘地被開發成度假村，下游排水通道被填筑成堤，原始地形地貌發生較大變化，過水斷面不能滿足設計要求。因此，結合實際情況與厄爾尼諾現象（2014年春汛及秋汛過流量超過10 a一遇標準），故設計如下：

第一，導流明渠分進口段、泄槽段、消力池及出口海幔段，各接縫填塞2 cm厚聚乙烯閉孔泡沫板，下游排水通道增加一個出水口。第二，進口段長48 m，進口底板高程51 m，出口底板高程50.95 m，底寬20 m，底板為30 cm厚C20混凝土護底，下設10 cm厚碎石墊層；邊坡為10 cm厚C20混凝土護坡，坡度1：3，下設10 cm厚碎石墊層；護坡高程56 m，左、右岸各設3 m寬一級馬道，平臺以上坡度為1：2。第三，泄槽段長24 m，坡降1：4，底板為90 cm厚混凝土護底，下設10 cm厚碎石墊層，邊坡為10 cm厚C20混凝土護坡，坡度1：3，與進口段和消力池順接，下設10 cm厚碎石墊層；第四，消力池段長18.50 m，底板高程45 m，為1.20 m厚C20混凝土護底，下設60 cm反濾層，底板凈寬25 m，下游側設四排Φ100PVC冒水孔（梅花型布置，孔排距均為2.50 m，距離邊線1.25 m，孔內3～4 cm碎石填塞）。消力池兩邊設重力式漿砌石擋墻，擋墻頂高程47 m，頂寬50 cm，起坡護砌，邊坡為10 cm厚C20混凝土護坡，坡度1：3，護坡頂高程50.50 m，下設10 cm厚碎石墊層；第五，海幔段長28 m，底部高程47 m，底寬25 m，為30 cm厚C20混凝土護底，邊坡為10 cm厚C20混凝土護坡，坡度1：3，護坡頂高程50.50 m，下設10 cm厚碎石墊層。第六，下游段兩側導堤采用土方填筑，計劃8月份開始下游段明渠施工，大壩此時仍不能開挖，故需從取土場取土。導堤頂寬3 m，內坡1：3，外坡1：2，堤頂高程56.00～50.50 m。第七，鋼筋設計。根據初設方案和《水工混凝土結構設計規范》：為保證施工進度和工程質量，特采用三級鋼。導流明渠工程等級為5級，安全級別為Ⅲ級。HRB400鋼筋強度為360 N/mm2其強度應不低于95%的保證率。導流明渠鋼筋保護層為5 cm。鋼筋混凝土構件縱向受力鋼筋最小配筋百分率如表2。

截面配筋面積計算：

式中：As：截面配筋面積；K：結構物安全系數取1.15；ρmin:最小配筋率為0.40%；b:截面寬度fy：鋼筋抗拉設計值取360 N/mm2；M：彎矩設計值，其計算公式如下(鋼筋混凝土自重25 kN/m3，其截面線荷載為25×0.90×20=450 kN/m)：

表2 鋼筋混凝土構件縱向受力鋼筋最小配筋百分率表

以20m底寬截面計算配筋面積:

間距250 mm，寬20 m，雙層配筋，需要鋼筋的根數：

本工程安全系數取1.20，直徑為16.10 mm，綜上所述，導流明渠泄槽底板縱向鋼筋直徑為18 mm，橫向鋼筋直徑為20 mm；消力池底板縱向鋼筋直徑為20 mm，橫向鋼筋直徑為22 mm。

2.5 新增導流出水口設計

導流明渠地形地貌變化較大，現狀出水口不能滿足過流要求，需增加一個出水口。出水口設計參照導流明渠出口海幔段標準，控制指標包括底部高程47 m，底寬≥25 m。根據現場情況，目前唯一出水口是下游橋梁及向下通道，其現有條件如下：

底部高程45 m；最小底寬12 m（橋梁下游過水卡口）；

計算高度：3 m（不超過下游圍堰高程）；

Q為流量，A為斷面面積，V為流速，C為謝才系數，n為粗糙系數取0.02，b為底寬，m為邊坡系數取1，R為水利半徑，P為濕周，h為水深，i為坡降取1/1000。

經研究在明渠樁號0+280處新增一出水口，出水口經樹林穿過景區道路。施工期間，本道路不僅要滿足過流條件，還應滿足施工機械、車輛及行人通行。出水口設計最大流量為362-117=245 m3/s。新增出水口涵管內徑1.80 m，外徑2.00 m，長2 m，設8排，每排4個。

3 施工方法

3.1 圍堰及導堤施工

根據初設，選取北干渠下游左岸王洼村取土場土料，采用分層填筑，填筑過程中適當削坡，填筑完成檢驗合格后再進行下道工序。上游圍堰填筑完成后進行土工膜鋪設，土工膜整體覆蓋后再用編織袋裝土防護。下游圍堰碎石層直接填筑，完成后用114 kW推土機壓實。

3.2 混凝土澆筑

導流明渠混凝土施工時，底板采用25 t吊車配2 m3吊斗送料，入倉、振搗安排專人負責，確保施工質量及安全。護坡采用定型鋼模板（特制滑模），混凝土由溜槽入倉。

3.3 涵管安裝

新增出水口底板及側墻澆筑完成后開始安裝涵管，按照設計圖紙一次性安裝到位。采用25 t吊車吊裝，由人工配合擺放并對接緊密。擺放完成后兩端用模板封堵，驗收合格后用C20混凝土回填，回填時振搗密實并控制回填高程，回填完成后進行路面施工。

3.4 截滲墻施工

上游圍堰采用單排高壓旋噴套接截滲墻，樁徑1.00 m，孔距0.95 m，墻體搭接厚度≥300 mm。采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥配制漿液，自上而下連續作業。滲透系數≤5×10-6cm/s，鉆孔取樣室內試驗抗壓強度≥1.00 MPa。

3.5 場地恢復

導流工程結束后開始場地恢復。混凝土需破碎拆除并將殘渣運至指定棄渣場。圍堰及導堤土方盡可能利用，剩余料運至指定棄渣場；新增導流口漿砌石及路面恢復至原狀。

4 結論

經過設計、實施，該導流工程能保證龍山大閘施工順利進行，有效控制施工過程中可能出現的安全隱患，確保人員、機械設備及工程主體的安全，將可能出現的損失降到最低，為龍山大閘的安全生產和進度計劃的順利實施提供了保障，確保了總進度目標的實現，并為該地區同類項目導流提供了實施依據。

編輯：劉青

TV222

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1673-8853（2017）07-0051-03

2017-05-15