萊陽市王宋攔河閘除險加固施工導流設計

馬 闊，張 超，徐玉涵

（1.山東省水利工程有限公司，山東 濟南 250000；2.山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250014；3.山東水務招標有限公司，山東 濟南 250014）

萊陽市富水河王宋攔河閘位于萊陽市萬第鎮(zhèn)境內(nèi)王宋村北0.4 km 的富水河上，是一座以蓄水灌溉為主的水利工程。本次除險加固的主要建設內(nèi)容包括：拆除原攔河閘，新建2 孔橡膠壩，單孔凈寬43 m，橡膠壩總凈寬86.0 m，改建后的王宋橡膠壩位于富水河20+792 樁號處，主要由上游連接段、橡膠壩段、下游連接段、充排水泵房及取水井等組成，新建機房橋頭堡并配套相應水力機械和機電設備；改建交通橋工程。

1 導流標準

萊陽市富水河王宋攔河閘樞紐工程橡膠壩主要建筑物級別為3 級，次要建筑物級別為4級。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）、《水利水電工程圍堰設計規(guī)范》（SL645-2013）及《水利水電工程施工導流設計規(guī)范》（SL623-2013）中強制性條文對導流建筑物的保護對象、失事后果、使用年限和圍堰工程規(guī)模等因素的要求，綜合分析，工程的導流建筑物級別為5 級，相應洪水重現(xiàn)期為10～5 年。本工程的水文觀測資料系列為1953—2016 年，約64 年，且導流建筑物采用當?shù)爻Ｒ姷耐潦Y(jié)構，規(guī)模較小，結(jié)構型式簡單，施工期間基坑破壞后對工程的影響相對較小，為了降低施工期間的導流風險，本工程導流建筑物的洪水標準采用10 年一遇重現(xiàn)期洪水。

2 導流流量及導流方式

2.1 導流流量

根據(jù)王宋攔河閘所處流域的降雨資料和河道的統(tǒng)計觀測流量資料，經(jīng)水文計算，王宋攔河閘工程所處河道10 月至次年1 月10 年一遇洪峰流量為23.2 m3/s，2 月至5 月10 年一遇洪峰流量為22.3 m3/s。

2.2 導流方式

1）一次性攔斷河床導流方案：項目區(qū)所在附近的河道兩側(cè)基本無灘地，且堤外多為基本農(nóng)田，如在擬建閘址處的上下游修筑圍堰一次性攔斷河床，在主河槽一側(cè)開挖導流明渠過流，需破堤開挖、占用大量的基本農(nóng)田，地方政府協(xié)調(diào)附近村民土地難度大，社會穩(wěn)定風險評估系數(shù)大，難于實施。

2）分期導流方案：分期導流一、二兩期圍堰均布置于河道征地紅線以內(nèi)，不涉及附近村民土地征占問題；擬建閘址處河床斷面較寬，約為89 m，河道底部較為平緩，導流時段內(nèi)10 年一遇最大洪峰流量約為23.2 m3/s，具備采用分期施工的條件。

3） 交通橋工程位于橡膠壩軸線上游39 m處，施工期間可與橡膠壩工程同步施工，不再采取其他導流措施。

3 導流建筑物設計

3.1 分期方案

攔河閘除險加固主體工程安排在一個非汛期內(nèi)實施，采用分期導流方式，分左、右兩段進行施工。非汛期的10 月至次年1 月先施工右岸的橡膠壩段，利用左側(cè)的河床進行導流，非汛期的2月至5 月利用已建成的橡膠壩導流，施工剩余的橡膠壩工程。

一期圍堰圍封主河槽右岸約45 m，河床束窄率約65.7%，河水從被束窄后的左岸河床通過，圍堰總長約270 m。

二期圍堰圍封主河槽左岸約41 m，河床束窄率約61.1%，河水從已完建的右岸橡膠壩段通過，圍堰總長約250 m。

每期圍堰均包括上游圍堰、下游圍堰和縱向圍堰。壩袋安裝可利用非汛期低水位時段擇機施工，不再其他考慮導流措施。

3.2 圍堰堰高確定

根據(jù)導流明渠水力計算，確定堰前正常擋水位。一、二期上游圍堰堰高按下式確定：

式中：H 為圍堰堰高，m；h 為圍堰堰前水深，m；hw 為波浪爬高及壅高，m；δ 為圍堰的安全超高，m。根據(jù)相關規(guī)范中強制性條文對不過水圍堰堰頂高程和堰頂安全加高的要求，確定安全加高采用0.5 m。

一、二期下游圍堰堰高按H＝h＋δ 確定，一、二期縱向圍堰堰高分別按一、二期上、下游圍堰堰高的平均值確定，詳見表1。

3.3 圍堰結(jié)構型式

圍堰結(jié)構型式采用當?shù)氐耐潦瘒?，圍堰斷面尺寸為：圍堰頂? m，邊坡采用1∶3。圍堰填筑土料取自河道上下游，土質(zhì)類別以礫質(zhì)粗砂為主，抗沖、防滲性能較差，需在圍堰迎水面采用150 g/0.2 mm/150 g 復合土工膜防滲，并充分做好堰體與堰基之間的防滲處理工作，其上采用編織袋裝土護砌（0.3 m），考慮到礫質(zhì)粗砂允許滲流坡降值比較小，約為0.15，易發(fā)生滲透變形破壞，還需對圍堰背水坡的堰腳處采取編織袋裝土防護。施工導流工程量詳見表1。

表1 施工導流工程量匯總表

3．4 圍堰管護

在工程施工期間，要安排專人對圍堰的安全運行進行日常巡視和檢測。主要觀測圍堰整體的穩(wěn)定性和圍堰的滲漏情況。

3.5 圍堰填筑和拆除

一、二期圍堰填筑所需土料均自擬建閘址處的河道上、下游取土，采用挖掘機配自卸車挖運，綜合運距約200 m，圍堰填筑完成后，采用拖拉機壓實；攔河閘除險加固主體工程完成后，一、二期圍堰均采用挖掘機拆除，自卸車回運至河道上、下游取土料場內(nèi)用于回填，運距200 m。

3.6 穩(wěn)定計算結(jié)果

圍堰穩(wěn)定計算結(jié)果見表2。

表2 圍堰穩(wěn)定計算成果

4 結(jié)語

王宋攔河閘除險加固主體工程導流方式的確定充分考慮了擬建閘址處移民征遷的影響，分析了場區(qū)周圍的水文特性、地形、地貌等基本條件，合理選取了適合本項目的分期導流方案；根據(jù)擬建閘址處河道上、下游可利用土料資源情況，確定了導流建筑物的土石結(jié)構型式，為工程的順利完成提供了技術支撐。