淺析大坳水庫除險加固工程圍堰方案變更

張樹德，張雄亮

（湖南百舸水利建設股份有限公司，湖南 長沙 410007）

1 工程概況

岳陽縣大坳水庫位于東洞庭湖水系新墻河二級支流饒港河中游，地理位置為115°20′～113°11′，北緯27°0′～29°2′。壩址坐落于湖南省岳陽縣饒村鄉蓮花村大坳組“V”型河谷口上，距岳陽縣城50 km。水庫大壩屬于漿砌塊石重力壩，于1965 年動工興建，1966 年6月建成，水庫樞紐工程由大壩、灌溉發電引水管、放空底涵、壩后電站等組成。

2 施工導流

2.1 除險加固設計情況

對大壩放空底涵、灌溉發電引水管及壩體裂縫修補等除險加固項目，需要在水庫壩前修筑圍堰導流施工，導流工程在水庫放空水后進行，導流時段在枯水期。

2.2 施工導流標準及工期安排

根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL 303-2004）的規定，導流臨時建筑物級別為5 級，相應的土石類導流建筑物設計洪水標準重現期為10～5 年。考慮到導流建筑物失事后對本工程工期影響較大，選擇10年一遇作為導流建筑物設計標準，相應的設計流量為21.7 m3/s。選擇10 月至次年4 月作為本工程導流時段。

根據工程項目的輕重緩急等，確定施工總工期為24 個月。本工程第一年7～9 月完成施工準備工作，包括防汛及上壩公路改造、場內三通一平、一期施工圍堰等工作。

第一年10 月至第二年4 月中旬完成各項主體工程，包括底涵加固、大壩灌漿、灌溉發電引水管、壩體裂縫修補、溢流段拆除重建、金屬閘門及啟閉設備安裝等。第二年4 月中旬至第二年5 月底完成掃尾工程。

3 圍堰方案的優化變更

3.1 原圍堰設計方案

施工圍堰為不過水均質土圍堰，一期圍堰放空底涵處圍堰頂高程92.29 m，頂寬3.5 m，圍堰頂高程高于當時施工水面0.3 m，迎水面坡比1∶2.0，背水面坡比1∶2.0，迎水面鋪設彩條布及袋裝粘土，透水層做深層水泥土攪拌樁防滲墻，厚0.25 m。二期圍堰灌溉發電引水管處圍堰頂高程91.5 m，頂寬3.5 m，迎水面坡比1∶2.0，背水面坡比1∶2.0，迎水面鋪設彩條布及袋裝粘土，透水層做深層水泥土攪拌樁防滲墻，厚0.25 m。

3.2 變更圍堰設計方案

3.2.1 方案變更原因

按大坳水庫除險加固工程施工圖計算一期圍堰土方量，約為3 萬m3。施工期來水流量為1.0～1.2 m3/s，即每天來水量約為8.6 萬m3，假設不采取任何導流措施，水位上升速度為2～2.5 m/d，由于圍堰土方量較大，圍堰土方填筑加高速度將落后于水位上升速度，根據大坳水庫實際情況，底涵開閘放空水后，依據實際地形優化原有圍堰結構形式及導流施工方案，可以增加圍堰安全性、穩定性、減小工程量、減小投資，建議變更圍堰施工方案。施工單位制定出新方案后，經過工程建設、設計、監理等參建單位的研究決定，一致同意對圍堰施工方案進行變更。

3.2.2 方案變更

根據實際地形，圍堰布置于大壩右岸靠上游30 m處，修筑方向為自東向西，至大壩左岸山體凸出部位，設計堰頂高程為89 m，堰腳高程為80 m，底寬為23 m，堰頂寬度為5 m，圍堰內外坡比均為1∶1，圍堰長度約為187 m，填筑方量約為16 778.87 m3，木樁間距1 m，分3 排，梅花型布置，下至強風化層，上至85.00 高程處；圍堰施工臨時通道約為200 m。圍堰填筑后在圍堰內側開挖排水明溝，排水溝挖深1.0～1.5 m，寬度2 m，并間隔50 m 設集水坑，用泥漿泵排除圍堰內的積水。具體布置如圖1。

圖1 變更圍堰平面示意圖

根據施工現場實際情況，開閘放水后，庫區內淤泥較多，圍堰施工時首先進行拋石擠淤處理。經底涵閘放水后，水庫內水流沖刷自然形成了一條排水溝，圍堰填筑至85 m 高程處時，在排水溝中和靠近右岸庫腳邊埋設5 根A650 mm 的特制鋼管，特制鋼管進水口安裝閥門，特制鋼管的作用是作為圍堰施工時的臨時導流，當底涵閘室混凝土澆筑時關閉閘閥止水。

圍堰土料使用庫區內棄土和附近土料場土料進行圍堰填土施工，為防止圍堰產生位移，對堰腳打松木樁或雜木樁施工；填土施工時，分層填筑，分層碾壓，為防止圍堰滲漏，在圍堰全段面鋪設彩條布，彩條布外攤鋪粘土；對迎水面堰腳處進行拋石護腳處理，防止水流沖刷。背水面打深集水井進行集中抽水。

當圍堰填筑至87 m 高程時，在圍堰右岸靠近臨時道路處埋設一根混凝土管溢洪道，溢洪道直徑1 m。

當圍堰填筑至89 m 高程時，準備3 臺55 kW 離心泵抽水機，將水抽送至發電洞泄出導流。

3.2.3 施工導流驗證

1）根據雨量站1997～2001 年共5 年統計，11 月份、12 月份、1 月份最大降雨量172.9 mm，大坳水庫集水面積為8×107m2，即月總來水量為：8×107×0.111=8.88×106m3；每秒來水量為：8×107×0.111/30/24/3 600=3.44 m3。

2）特制導流鋼管A650 mm 過水表面積為0.33 m2，流速擬定為2 m/s，過水流量為0.66 m3/s，4 根鋼管導流量為3.30 m3/s。

3）3 臺55 kW 離心泵流量為0.87 m3/s。

4）溢洪道過水面積為：3.14×0.5×0.5=0.785 m2，流速擬定為2 m/s，即過水流量為1.57 m3/s。綜上所述：導流量為3.30+0.87+1.57=5.74 m3/s，遠大于來水量3.44 m3/s，滿足最大泄洪要求。

5）大坳水庫死水位蓄水量為8×105m3，經推算圍堰施工允許儲水高程為88 m，可儲水6×105m3。

按目前來水量約9.3×104m3/d，若不進行抽水，需6天達到圍堰允許儲水高程，若3 臺離心泵排水量為7.5×104m3/d，即每天儲水量為1.8×104m3，即儲水至圍堰允許高程時間為：6×105m3/1.8×104m3=33.33 天，低涵閘室加固工程施工期為10 天，此時間滿足低涵安全施工。因此，圍堰堰頂高程設計為89 m 可行，圍堰方案滿足施工安全要求。

4 原方案與變更后方案分析

4.1 圍堰工程投資

通過工程量計算對比，圍堰變更后的土方填筑工程量比原設計少，總投資比原合同方案少了445 446.32元，變更后的方案更加便于施工，經濟更合理。

4.2 施工效果分析

變更后的圍堰，通過拋石擠淤，在堰底通過打木樁的方式對圍堰基礎進行處理，保證了圍堰整體的安全穩定；增加圍堰施工過程中的臨時導流設施，利用抽水泵導流的方式，在整個工程施工過程中，水庫內的蓄水量能控制圍堰安全的范圍內，能保證工程的安全。增加導流設施后，可以相應改變圍堰的結構型式，減小土石的用量，使工程在安全可靠的前提下，既方便施工，又減小工程投資。

事實證明，變更后的圍堰設計方案完全符合工程安全要求及施工導流要求，施工導流圍堰按計劃提前完成，運行安全穩定，未發現有滲漏現象。目前大坳水庫除險加固工程的圍堰施工部分已經全部按時完成，并已拆除施工圍堰。

5 結 語

目前中小型水庫除險加固工程正在加快進行，且工程項目多、投資大、工期短、任務緊，有些設計方案有可能未全面考慮到實際情況，不符合安全、高效、經濟的原則，應根據施工中遇到的實際問題采取最優的設計施工方法。岳陽縣大坳水庫除險加固工程圍堰導流施工過程中，根據實際情況，因地制宜，通過變更優化設計，制定了更安全可靠的方案，節省了投資，按工期完成了任務，保證了汛期工程防洪度汛的安全。