廣元市雷家河水庫施工導流設計

(四川沃土項目投資管理有限公司，成都，610096)

1 工程概況

廣元市雷家河水庫位于嘉陵江二級支流雷家河中游河段，距廣元市城區約7km，水庫開發任務是農業灌溉、鄉村供水等綜合利用，并作為廣元市城區應急備用水源。水庫樞紐工程攔河大壩為粘土心墻石渣壩，最大壩高72.40m，溢洪隧洞、取水隧洞和放空隧洞布置在大壩左岸山體內，均為城門洞型，放空隧洞由導流洞改建而成。

雷家河水庫樞紐工程導流建筑物主要有上、下游圍堰、上游子堰、左岸導流隧洞。上游圍堰為土石圍堰，堰頂高程578m，最大堰高26m；導流隧洞過水斷面為3.5m×4.5m(寬×高)，城門洞型，進口底板高程555.50m，隧洞長度502m。

水庫樞紐工程施工總工期36個月，其中主體工程施工期26個月。

施工導流布置詳見圖1。

圖1 施工導流平面布置

2 導流建筑物級別及導流標準

根據《水利水電工程施工組織設計規范》(SL 303-2004)的規定，由于大壩級別為2級，相應導流建筑物級別為4級。對于土石圍堰，其設計洪水重現期應為20～10年，考慮到壩址距離下游萬源新村僅4km，同時上游圍堰與大壩壩體結合，失事后將造成巨大的人員傷亡和財產損失，因此，采用20年一遇洪水標準，相應洪峰流量為248m3/s。

根據施工總進度計劃安排，第三年汛期(4月～11月)，大壩填筑高程超過圍堰，故采用壩體臨時斷面擋水，導流隧洞泄流。此時壩體臨時斷面攔洪庫容小于1000萬m3，度汛洪水標準在50～20年重現期之間選擇，考慮到大壩與下游萬源新村相距僅4km，失事后將造成巨大的人員傷亡與財產損失，因此，第三年汛期壩體度汛洪水標準采用50年重現期洪水，相應洪峰流量為327m3/s。

3 導流方式及導流程序

3.1 導流方式

雷家河水庫壩址兩岸地形陡峭，河谷狹窄，且大壩為粘土心墻壩，不具備分期導流的條件。大壩左岸具備布置導流隧洞的地形地質條件，因此，本工程采用土石圍堰一次性斷流、隧洞導流。

3.1.1 初期導流

初期導流如采用枯期導流，一枯大壩難以形成擋水斷面，需采取基坑過流，且汛后清淤工程量較大，總工期至少推遲4個月，技術經濟效益較差。如采用全年導流，上游全年圍堰可與大壩全結合，大大減少了導流工程的投資，且能夠保證主體工程開工后二汛仍然能進行大壩填筑，縮短總工期。綜合分析后，初期導流采用土石圍堰一次性斷流、隧洞全年導流方式。

3.1.2 后期導流

根據施工總進度計劃安排，第三年汛期壩體施工高程超過圍堰，采用壩體臨時擋水度汛，隧洞泄流的全年導流方式。

3.2 導流程序

根據施工總進度對截流、導流度汛、水庫初期蓄水及下游供水要求，經多方案導流程序及壩體施工進度綜合比較，選定的導流程序見表1。

表1 施工導流程序

4 導流建筑物及截流

4.1 擋水圍堰

4.1.1 圍堰型式及防滲型式

雷家河水庫大壩為粘土心墻石渣壩，根據壩體分區，死水位590.00m高程以下上游壩殼填筑料要求不高，可采用樞紐工程的開挖料填筑。根據心墻石渣壩的結構特點，為縮短導流泄水建筑物長度，節省投資，圍堰型式采用土石圍堰，堰體與壩體全結合作為壩體組成部分，總填筑量為7.9萬m3，占壩體總填筑量的6.7%。

初步設計階段，經過對粘土心墻、粘土斜墻、復合土工膜心墻土石圍堰進行綜合經濟技術比較，由于采用粘土心墻和粘土斜墻圍堰尺寸較大，且粘土施工較困難，干擾大等問題。而復合土工膜心墻土石圍堰具有地基適應性強，布置緊湊，技術經濟指標優，施工技術成熟簡單等優點，故上游圍堰采用復合土工膜心墻土石圍堰。

技施階段，由于施工單位進場開工較晚，致使導流隧洞于2018年2月底方具備過流條件。為加快圍堰填筑上升速度，確保在汛前2個月的時間完成上游圍堰26m的填筑施工任務，達到設計擋水度汛高程，經多方案的分析研究，將上游圍堰復合土工膜心墻防滲型式調整為復合土工膜與鋼筋網噴混凝土結合的面板防滲型式，面板基礎采用混凝土基座嵌入巖土中，經滲流穩定分析計算，防滲滿足要求。2018年汛期水庫上游圍堰實際最高擋水水位約566.00m，相應堰體擋水水頭14m，經現場觀測，基本無滲流，滿足設計防滲要求，防滲效果好。

由于壩址河段河道比降較大，上游子堰和下游圍堰擋水高度均未超過2m，采用主體工程開挖的粉砂質泥巖料填筑，滲流量小，滿足防滲要求，因此，不進行專門的防滲措施。

4.1.2 堰體斷面設計

上游圍堰堰頂高程為578m，堰頂寬8m，軸線長98m，上游坡比1∶2.5，下游坡比1∶2，最大堰高26m。上游圍堰典型橫剖面見圖2。

圖2 上游圍堰典型橫剖面

下游圍堰的上、下游坡比1∶2，堰頂高程548m，頂寬2m，最大堰高2m；上游子堰頂高程556.8m，堰頂寬3m，最大壩高2.8m，上下游坡比均為1∶2，上游迎水面采用1m厚塊石護坡。

4.2 導流隧洞

根據水庫樞紐建筑物布置情況，導流洞的總體布置既要滿足導流泄水的要求，又要考慮改建成放空隧洞的布置要求，結合壩區現場地形條件，壩區左岸為凸岸，右岸為凹岸，導流洞布置在左岸，洞身長約為502.00m，布置在右岸，洞身長約為630m，從經濟指標、工程布置上分析，導流隧洞選擇布置在左岸。

由于導流洞進口底板高程為555.50m，水庫放空高程為561.00m，兩者僅相差5.5m，因此，采用放空洞與導流洞完全結合的方式，導流隧洞進口布置進水豎井，隧洞結構按永久建筑物進行設計。施工期導流隧洞過水度汛，主體工程完工后，進水豎井前的閘門下閘封堵，將距隧洞進口82.5m～87.5m的洞身段改造為放空豎井閘室，運行期導流隧洞作為永久放空隧洞。

導流(放空)隧洞全長532.48m，其中洞身長度502m，隧洞比降1∶50。隧洞斷面為城門洞型，采用40cm厚C25鋼筋混凝土全斷面襯砌，斷面尺寸為3.5m×4.5m(寬×高)，邊墻直墻段高2.75m。

圖3 導流(放空)隧洞縱剖面

4.3 截流

根據《水利水電工程施工組織設計規范》(SL 303-2004)的規定，截流標準可采用截流時段重現期5～10年的月或旬平均流量。根據工程施工總進度計劃和現場實施情況，截流標準采用10年一遇平均流量，截流流量較小，上游圍堰截流采用單戧立堵方式，由右岸向左岸進占并直接合龍。下游圍堰在上游圍堰合龍后進行填筑。

5 結語

2016年1月29日，雷家河水庫樞紐工程施工導流設計順利通過了四川省水利廳的審查，項目于2016年12月開工建設。目前，項目取水隧洞、溢洪隧洞全面貫通，粘土心墻石渣壩正加緊填筑，導流建筑物結合工程實施的具體情況進行了一系列的設計優化，經受住了2018年洪水的考驗，保證了大壩按計劃有序施工。

雷家河水庫樞紐工程施工導流設計和實施階段的設計優化，尤其是導流隧洞、擋水圍堰均和主體工程永久建筑物進行充分結合，取得了良好的效果，可為同類中小型工程的施工導流設計提供一定的參考借鑒作用。