東風渠牟珠堰水毀修復工程設計方案與施工措施研究

胡勇，胡均，曾鵬宇

(四川省都江堰水利發展中心東風渠管理處，成都，610081)

引言

溢流堰作為水利樞紐的重要組成部分，具有過流能力強、調蓄水位、便于施工、攔砂、景觀性強等優點，受到了廣泛應用[1-2]。社會發展需以完善的防洪排澇體系為保障，堰體水毀將影響堰體周圍農業灌溉用水需要，甚至影響當地經濟發展和周邊居民生命財產安全。因此，堰體修復工程尤為重要。實踐也表明，溢流堰的布置能有效提升轄區防洪排澇能力，進一步凈化水體，改善生態環境[2-4]。

本文以東風渠灌區牟珠堰水毀修復工程為研究對象，對該項目中的工程設計、部分施工方案制定及施工措施等進行了研究和分析，便于為后期開展相關工作提供參考。

1 項目概況

2020年8月，四川省都江堰東風渠灌區連續出現極端暴雨天氣，形成了嚴重的洪澇災害，灌區內部分水利工程設施損毀嚴重。經現場踏勘，牟珠堰因水沖刷，堰體嚴重毀壞，為保證農業灌溉用水需求，擬對牟珠堰進行拆除重建。

牟珠堰位于成都市郫都區毗河K3+735處。牟珠堰支渠渠道全長10km，設計灌溉面積0.102萬hm2。此次洪水導致其沖沙閘沖毀，下游護坡垮塌約35m，堰體沖毀。

2 勘察與設計

2.1 地質條件

2.2 水文計算

牟珠堰位于毗河上，參考毗河類似工程經驗，以徐堰河～柏條河～石堤堰區間洪水為參照，通過水文比擬法將該區設計洪水移植到工程位置處。經計算，牟珠堰處各頻率下設計洪水流量如表1所示。

表1 牟珠堰各頻率設計洪水流量 單位：m3/s

2.3 泥沙量計算

該工程懸移質泥沙量計算采用集水面積乘以多年平均懸移質年輸沙模數，工程河段多年平均推移質輸沙量采用懸移質年輸沙量的10%進行估算，結果如表2所示。

表2 工程所在區域泥沙量計算

2.4 工程規模

牟珠堰支渠設計流量為4.0m3/s，引水樞紐工程設計流量大于2m3/s且小于10m3/s，屬于Ⅳ等工程，主要建筑物級別為4級，次要建筑物為5級，建筑物使用年限為30年。溢流堰修建使用C25混凝土，抗滲防凍等級W6F100。

3 施工布置

3.1 壩型選擇

根據溢流堰所在河道水文及地形地質情況，設計中選取液壓活動壩、混凝土壩進行比較。不同壩型方案對比如表3所示，兩種方案各比較項目結果相差不大。液壓升降壩體需定期維護，且在灌區范圍內應用較少，考慮后期管護方便，故采用混凝土壩進行施工。

表3 壩型選擇方案對比

壩型選用WES實用堰形式，最大壩寬7.25m，壩頂高程為486.60m，最大壩高5.95m，下游接坡比為1∶1的直線段，尾端則為R=2.0m的反弧線段。壩體前端齒墻深0.5m(底部高程為480.65m)，寬1.0m；尾端齒墻深設置同前端齒墻一致，寬2.0m。壩體采用C25混凝土現澆，表層設0.3m厚C40AF耐磨混凝土。溢流壩壩坡后接16.60m長的消力池，水平段長度15m，池深1.5m，底板厚1.0m，池后接10m長、0.5m厚C25混凝土海漫，末端為4.0m深、0.5m厚的C25混凝土防沖齒墻。

3.2 壩軸線選擇

牟珠堰溢流堰原為剪刀壩，新建施工方案綜合考慮地形條件、施工導流、工期、樞紐布置等因素，仍采取溢流壩斜交于河道的方式。即壩軸線沿原壩軸線方向布置，溢流壩軸線向上游方向傾斜38°，經水面線回水計算，該方案不需加高堤防，僅需新建扭面與原堤防相接。方案采用閘壩結合，左岸布置溢流壩，右岸設1孔泄洪沖沙閘，泄洪沖沙閘垂直于河道。

4 施工方法與技術措施

4.1 圍堰施工

基于安全可靠、滿足穩定、抗滲及抗沖的布置要求，結合工程實際情況，導流采用分期導流的方式，圍堰采用梯形斷面的土石圍堰，如圖1所示。

圖1 牟珠堰修復工程圍堰施工

4.2 土石方工程施工

針對砂卵石開挖，施工方法有：(1)石方開挖達到設計的清基線，設置開挖線加密樁及高程控制系統，兩側每20m建一個臨時樁點；(2)圍堰截流后，選擇斗容量為1m3的液壓反鏟挖掘機開挖，施工中，注意裝載機和人工相互協調配合；(3)砂卵石開挖時注意控制好邊線，并采用自上而下分層挖掘的方式。

針對砂卵石回填，施工方法有：(1)回填從底部開始，根據水平分層逐步向上填筑；(2)盡可能減少施工接縫，并采用每條施工縫通過挖機挖深0.6m，挖寬1m，再回填石方的方式處理，回填厚度0.3m以內，再用夯機夯實；(3)在夯實碾壓前進行級配砂石攤鋪，不定時灑水，確保砂石的最佳含水率在2.3%～5%之間。

4.3 關鍵部位質量控制措施

土石方工程質量控制措施：(1)施工前做好底部雜物清除工作，開挖時組織流水作業，做到分段突出；(2)選擇機械與人工共同挖掘的方式，并優先選擇機械開挖，基槽開挖時注意避免超挖，防止擾動基底；(3)對回填土進行分層壓實，并對各層壓實度進行檢測，控制邊坡周圍回填土的密實度，在四周寬0.3m、深0.5m范圍內用素混凝土回填。

模板施工質量控制措施：(1)支架布置在堅實的地基上，在地基土上安裝時加設墊板，同時確保基土堅實，并注意做好排水工作；(2)模板鋼拉桿保持相對筆直，混凝土外露出的拉桿端部需為可拆卸式；(3)施工過程中，為保證混凝土表面的平整和整體的密實，需確保模板同混凝土接觸處、模板接縫處的良好銜接。

主體混凝土工程為本項目實施重難點部分，主要措施有：(1)填筑施工嚴格控制含水量、鋪填厚度、控制碾壓遍數及碾壓方向等，填筑采用分層鋪筑、避免出現碾壓界溝；(2)落實澆筑監倉制度，確保所有澆筑倉從開倉至澆筑結束，均有專門人員監倉，整個過程受到實時監管；(3)混凝土澆筑時做到充分振搗，模板接合緊密，防止漏漿。

4.4 雨季施工措施

考慮地區氣候和部分工期處于汛期的實際情況，針對雨季施工制定了相應措施，主要有：(1)做好橫向排水，橫坡度設為3%，做到隨填隨壓，避免積水造成所用土含水量過大，影響填筑質量和施工進度；(2)雨季到來前，即將排水溝和水網疏通，確保水流通暢；(3)制定專項施工方案，成立雨季施工組織管理機構，強化責任意識，落實職工雨季施工的安全保障措施，確保施工安全，保證工程進度；(4)做好防汛教育培訓工作，宣傳避險路線和避險知識，提升防護意識，增強職工抗災自救能力；(5)做好設備維護工作，精密設備入庫保存，露天設備及時覆蓋，做好防雨措施。

5 結論

本文以實際工程為例，對溢流堰設計、施工布置和施工措施等進行了研究和分析，對更加全面地理解和把握工程問題、保證工程順利施工有重要意義，同時為后期類似工程的開展積累了實踐經驗。

牟珠堰是東風渠渠系配套建筑物的重要組成部分，該工程的實施將有效保障灌區農業用水需要，為實現地方農業可持續發展和鄉村振興奠定了基礎。