白獅水庫工程施工導流設計研究

董澤剛

摘 要：白獅水庫工程初步設計階段，詳細地論證分析了導流時段、流量、導截流方式以及導流建筑物結構等施工導流關鍵技術問題，提出了合理的施工導流方案。工程采用圍堰一次攔斷河床、左岸導流洞過流的導流設計方案，既能滿足工程施工現場導截流和安全度汛的需求，又可以使水庫大壩連續快速施工，為安全、可靠、節能、經濟且高效的施工奠定基礎，效果良好。

關鍵詞：白獅水庫;水文地質;導流時段;圍堰

中圖分類號：TV551.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）08-0069-03

Study on the Construction Diversion for Baishi Reservoir Project

DONG Zegang

（Guizhou New Zhongshui Engineering Co.，Ltd.， Guiyang Guizhou 550002）

Abstract： The key technical problems of construction diversion such as diversion period， flow rate， diversion and closure mode， diversion structure have been discussed in detail in the preliminary study stage， and a reasonable construction diversion scheme has been put forward. The cofferdam blocking all the river way in once and left tunnel flow river diversion scheme have been adopted， and this diversion scheme is feasible， which not only meet the safe flood-passing requirements but also could achieve the safe continuous， rapid， and energy-efficient economy character for the reservoir construction.

Keywords： Baishi reservoir; hydrogeology; diversion period; cofferdam

1 工程概況

白獅水庫位于貴州省遵義市正安縣流渡鎮的白花村境內，所在河流流渡河為芙蓉江一級右支流，屬長江流域烏江水系。大壩樞紐區距正安縣55 km，距貴陽市265 km，距大壩下游右岸約2.0 km的新橋村附近有X328縣級公路通過，對外交通條件較好。工程任務是解決正安縣濱江新區（現芙蓉江鎮）、流渡鎮區以及土坪鎮區周邊農村人畜用水及農田灌溉用水問題，年供水量1.396×107 m3。水庫規模為中型，屬Ⅲ等工程。工程擋水、泄水及取水建筑物等主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。樞壩區主體工程（含導流工程）土石方明挖1.731×105 m3，石方洞挖1.1×104 m3，混凝土1.672×105 m3，鋼筋制安1 709 t，固結灌漿總進尺1.1×104 m，回填灌漿0.3×104 m2，帷幕灌漿總進尺1.11×104 m，金屬結構安裝101 t，工程總工期30個月。

2 工程水文地質條件

白獅水庫庫區干支流匯口以上干流河段控制流域面積為17.3 km2，主河道河長8.03 km，河床平均比降35.6‰;支流河段控制流域面積為21.4 km2，主河道河長7.28 km，河床平均比降39.9‰。水庫所屬流域屬典型的山區雨源性河流，徑流主要由降水補給，徑流特性與降水特性基本一致[1-2]。水庫所在屬中亞熱帶季風濕潤氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，氣候溫和，四季分明，降水較豐沛，一般5月份進入汛期，10月份結束。流渡河徑流洪枯懸殊，年內分配不均，汛期5—10月徑流量占全年徑流量的76%左右，枯水期11月至次年4月徑流量占全年徑流量的24%左右。

河谷呈不對稱V形，河床水面寬為12 m，785 m高程處河谷寬為156.7 m，寬高比為4.6，河床高程為750.5～753.6 m，水深為0.5～1.5 m。左岸地形坡度為25°～45°，屬于逆向坡，無大的斷裂構造破壞，邊坡穩定;右岸地形坡度為35°～40°，屬于順向坡，坡角與巖層傾角基本一致，邊坡基本穩定，但壩肩開挖后，易產生順層滑動。大壩右岸至左岸出露地層巖性為志留系龍馬溪群（S1ln）灰色薄層鈣質粉砂巖、鈣質頁巖;石牛欄群（S2sh）灰色中厚層至厚層灰巖、瘤狀珊瑚灰巖及泥灰巖，底部夾泥質條帶灰巖;韓家店群（S2-3hn）灰綠色鈣質頁巖、泥頁巖。大壩坐落在S2sh和S1ln地層上，右壩肩為S1ln相對隔水層，左壩肩S2sh灰巖為巖溶透水層。

3 導流時段及流量

白獅水庫樞紐工程為Ⅲ等中型水庫，主要建筑物為3級，次要水工建筑物為4級。按照《水利水電工程施工組織設計規范》（SL 303—2017）規定，結合《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2017），導流建筑物級別為5級。導流建筑物級別定為5級，導流標準采用枯期5年一遇（概率P=20%）洪水標準[3]，導流時段選擇為11月至次年4月，相應的導流設計流量Q=35.7 m3/s。施工分期洪水成果如表1所示。

4 導截流方式

4.1 導流方式比選

根據白獅水庫壩區地形地質條件，結合施工進度及總布置安排[4]，導流方式如下。

4.1.1 分期導流法。適用于流量大、河床較寬、覆蓋層薄，尤其有河心洲的河床。本工程攔河壩為堆石混凝土重力壩，河床水面寬為12 m，兩岸地形坡度為25°～45°，無寬緩臺地或埡口，洪枯流量變幅較大，若采用分期導流法，則不利于發揮堆石混凝土快速筑壩的特點，故不適宜采用分期導流方式。

4.1.2 明渠導流法。適用于河床流量大、河床一側有較寬臺地、埡口或古河道的壩軸線及有通航要求的河道。而本工程河床側無較寬臺地、埡口與古河道，壩軸線附近沒有布置明渠的條件，也無通航要求，故不適宜采用明渠導流的方式。

4.1.3 隧洞導流法。適用于河床狹窄和地質條件允許的洞軸線。根據工程河床狹窄、兩岸巖石以砂巖為主，且樞紐無通航要求的條件，白獅水庫工程為堆石混凝土重力壩，隧洞位于壩外，可充分發揮堆石混凝土重力壩快速筑壩的特點，故選擇隧洞導流方式。

結合壩區地形地質條件，大壩左岸為凸岸，進出洞均較容易，因此白獅水庫采用圍堰一次攔斷河床、左岸導流隧洞過流的導流方式[5]。

4.2 壩區導流

白獅水庫工程壩區導流程序如表2所示。

4.3 截流及施工度汛

根據施工進度安排及當地的水文氣象特點，截流時段選擇在11月上旬，截流標準采用5年一遇洪水標準，截流設計流量采用11月平均流量Q=0.758 m3/s。白獅水庫選擇在上游圍堰子堰截流，采用單戧立堵法截流，圍堰填筑渣料主要利用岸坡壩肩開挖，圍堰截流從左岸向右岸推進，最后在河床右岸閉氣。

施工度汛方式為導流洞有壓流+壩體缺口聯合過流，導流隧洞過流為有壓流過流方式。預留缺口位于溢流壩段，缺口底部高程為758.70 m，低于上游圍堰頂高程761.00 m，缺口寬25 m。經調洪演算，當滿足全年10年一遇過流能力Q=225 m3/s時，相應水位為761.50 m，導流隧洞及大壩預留缺口過流流量分別為Q導流洞=59.1 m3/s、Q大壩缺口=165.8 m3/s。度汛水位低于工程截流后第一個汛期來臨之前壩體澆筑高程為763 m，滿足安全度汛要求。

5 導流建筑物設計

5.1 導流隧洞設計

導流隧洞布置在河床左岸，導流隧洞長為346.50 m，進口底板高程為756.00 m，出口高程為752.00 m，導流隧洞底坡1.15%，進口明渠長為31.617 m（含閘門井），出口明渠長35.628 m，進口設鋼閘門。導流隧洞斷面選擇為城門洞形，襯砌后斷面尺寸為3.0 m×3.65 m（寬×高），凈斷面面積為10.20 m2，頂拱中心角為118.16°，頂拱半徑為1.749 m。枯期由上游圍堰擋水，導流隧洞過流，上游圍堰上游側水位為759.90 m。

根據導流洞地質條件，考慮對導流洞開挖后立即進行噴錨臨時支護，Ⅲ、Ⅳ類圍巖段噴混凝土厚為10 cm，設C25 mm錨桿，長度為3 m，間排距為2 m，梅花型布置，永久襯砌厚度為45 cm，對應開挖斷面尺寸為4.1 m×4.65 m。不良地質洞段設超前錨桿為C25 mm，長度為4.5 m，間距為0.5 m×3.2 m（環×縱），設I14工字鋼支撐，排距為0.8 m，工字鋼之間采用連接鋼筋連接。

5.2 上游圍堰設計

經計算，枯水期5年一遇Q20%=35.7 m3/s通過導流洞下泄時，對應上游雍高水位為759.90 m，考慮波浪爬高與安全超高以及壩體缺口汛后施工需要，上游圍堰頂部高程為761.00 m，圍堰采用過水土石圍堰，圍堰上游面采用塊石護坡，頂部及下游面采用70 cm厚鋼筋混凝土面板，頂寬為4 m，堰頂長為53.20 m，最大堰高為7.20 m，迎水面坡度為1∶2，背水面邊坡為1∶4，圍堰采用黏土心墻防滲，基礎采用帷幕灌漿處理，帷幕孔深入弱風化下限為1 m。

5.3 下游圍堰設計

根據導流洞出口處水位和流量關系曲線，枯水期（11月1日至次年4月30日）5年一遇Q20%=35.70 m3/s通過導流洞下泄時，對應導流洞出口河床水位為747.71 m，消力池出口處自然地面高程為750.70 m，且大壩距離導流洞出口約280 m，回水不會影響大壩消力池施工，故白獅水庫工程不設下游圍堰。

5.4 導流洞封堵堵頭設計

導流洞軸線與大壩帷幕線在導0+146.275 m樁號相交，此處導流洞底板高程為754.31 m，而由水工設計圖得知該處帷幕底界高程為739.85 m，低于導流洞底板高程14.46 m。根據《水工隧洞設計規范》（SL 279—2016）第9.8.4條可知，導流隧洞軸線穿過水建筑物防滲帷幕時，封堵體應設置在防滲帷幕線上，采用輻射帷幕的搭接方式而不能擊穿隧洞。設計堵頭中心位于導流洞軸線與壩體防滲帷幕線相交導0+146.275 m樁號處，所處圍巖類別為Ⅲ類和Ⅳ類。白獅水庫校核水位為786.10 m，堵頭底部高程為754.31 m，作用在堵頭上的水頭為31.79 m。經計算，堵頭長度為2.63 m。為了增長滲徑，考慮封堵體施工條件、安全富余以及其他異常情況，并參照同類工程經驗確定堵頭長度為20 m，封堵段樁號為導0+136.275～導0+156.275 m。

5.5 基坑排水

基坑排水分為初期排水和經常性排水。初期排水為截流后基坑內的積水，主要包括基坑積水和圍堰滲水等，利用4臺7.5 kW，排水流量為100 m3/h的水泵同時排水。經常性排水主要包括滲水、降雨及施工廢水等其他途徑來水，考慮本工程規模與基坑大小，采用3臺7.5 kW，排水流量為100 m3/h的水泵排水。

6 結語

施工導流是水庫工程初步設計的重要內容之一，是控制施工進度工期的關鍵路線，貫穿于工程施工全過程。本文緊密結合白獅水庫工程所在流域的氣象、水文以及壩址地質等條件，對導流時段及流量、導截流方式以及導流建筑物結構等設計關鍵內容進行了詳細地論證分析。白獅水庫工程初步設計施工導流方案，充分考慮到工程總體布置和永臨工程的有機結合，節約工程投資，能夠滿足實際施工條件和工程特性要求，具有較強的現場施工指導意義。

參考文獻：

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