大埔縣山豐水庫工程導流建筑設計研究

張 濤

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

1 工程概況

山豐水庫位于大埔縣縣城西部湖寮鎮山豐村，梅潭河二級支流山豐水河段，距離縣城 10 km，屬于韓江流域。山豐水庫工程總庫容297.14萬m3，以灌溉為主，新建的主要水工建筑物包括大壩、溢洪道、上壩公路、輸水涵管等。大壩、溢洪道及輸水管道等主要建筑物級別為4級。溢洪道為河岸式溢洪道，溢洪道尺寸 10 m×5 m×1(凈寬×高×孔數)，布置在右岸山體上；進口段采用八字形混凝土擋墻，長12.5 m；隧洞總長約266.8 m，凈空尺寸2.8 m(直徑)，最小開挖斷面為3.5 m×3.8 m(城門洞型)，水陂上游鋪蓋頂高程 176.0 m，陂頭頂高程 178.0 m，下游護底高程 174.50 m。水陂斷面采用 WES 型實用堰，水陂下游設置 20 m 長的混凝土護底[1-5]。

2 施工導流方案

本工程施工期間需導流的主要水工建筑物有：大壩、溢洪道出口、水陂、導流洞進出口。本工程屬于新建水庫，施工期間沒有現有泄水通道，需另建專門的泄水建筑物。因此施工期間兩者需分別進行導流。根據《水利水電工程施工組織設計規范》(SL 303—2017)，對于5級土石結構的導流建筑物，采用5～10年一遇洪水重現期，本工程擬采用5年一遇洪水標準[6]。

(1)大壩。壩址處河床狹窄，河谷底寬僅3～5 m，兩岸山坡陡峭，地形上不具備分期導流條件；壩型為均質土壩，不宜分期分段施工。因此本工程可行的導流方式為河床一次攔斷、岸邊導流方式。采用隧洞導流方式。壩址右岸為凸岸，山體較厚，導流洞布置在右岸。導流時間時段為2017年12月14日—2018年1月1日。

(2)溢洪道。據調洪計算及施工進度安排，P=20%全年庫內最高水位約189.7 m，溢洪道進口高程為 215 m，故溢洪道進口在水面以上施工，不需要設置圍堰。溢洪道出口與原河床相接需設圍堰。溢洪道出口采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導流。導流時間時段為2017年12月14—18日。

(3)水陂。水陂利用導流洞下閘后施工，水陂下游采用岸邊圍堰圍護形成基坑后施工。導流時間時段為2018年7月6日—2017年7月10日。

(4)導流洞進出口。導流洞進口明渠底高程為184 m，導流洞進口地面高程為 186～190 m，由于進口處地勢較高，采用預留土埂擋水，原河床泄流方式導流。導流洞出口采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導流。導流時間時段為2017年9月12—16日。

3 導流建筑物結構形式設計

本工程導流建筑物分為6處，分別為導流隧洞、大壩上游圍堰、溢洪道出口圍堰、水陂下游圍堰、導流洞進、出口施工圍堰[7-8]。

導流隧洞布置在大壩右岸的山體，由進口明渠段、閘室段、洞身段和出口段組成，全長 405.6 m，其中洞身段長266.8 m(含漸變段長 25 m)，斷面為城門洞型，由2.8 m×4.1 m(寬×高)漸變到2.8 m×3.5 m(寬×高)。

(1)進口明渠段。樁號導0-093.50 m～導0-007.50 m，梯形斷面，底寬4.8 m，兩側邊坡1∶1.5，混凝土護坡厚100 mm，明渠底高程184.0 m。

(2)閘室段。樁號導 0-007.50～導0+000.00，底板高程 184.0 m。閘頂高程 220 m，閘室為 2.8 m×4.1 m(寬×高)的矩形斷面，門槽中心線樁號導 0-003.5，封堵閘門為鋼閘門。

(3)漸變段。樁號導 0+000.00～0+025.00，隧洞由 2.8 m×4.1 m(寬×高)的城門洞型斷面漸變為 2.8 m×3.5 m(寬×高)城門洞型斷面，導 0+000.00～0+010.00 為后期封堵段。

(4)洞身段。樁號導0+025.00～導0+266.8，為2.8 m×3.5 m(寬×高)的城門洞型斷面，底坡i=0.023，全斷面400～500 mm 厚鋼筋混凝土襯砌；導流洞地質主要為Ⅲ、Ⅳ、V 類圍巖，導流洞初期支護方式為：Ⅲ類圍巖區邊墻和頂拱設L=3.0 m、間排距1.5 m的φ20錨桿，噴100 mm厚C20混凝土支護；Ⅳ類圍巖區邊墻和頂拱設L=3.0 m、間排距1 m的φ20錨桿，掛Ф6鋼筋網，間距150 mm×150 m、噴100 mm厚C20混凝土支護；Ⅴ類圍巖區采用Ⅰ14 鋼拱架(間距 1000)結合 Ф25 超前錨桿(環向@300，縱向@2000，單根長 6000)、掛網噴混凝土等加強支護方式，邊墻和頂拱設L=3.0 m、間排距 1.0 m 的 φ20 錨桿，掛 φ6 鋼筋網、噴 150 mm 厚 C20 混凝土支護，圍巖進行固結灌漿[9-11]。

(5)出口消力池段。樁號導0+266.8～導 0+305.1，長54.1 m，其中消力池長25.0 m，擴散段長29.1 m，消力池深1.5 m，底寬3～7 m。

(6)出口明渠段。樁號導0+305.1～導0+405.1，長100 m，梯形斷面，底寬 4.8 m，兩側 邊坡 1∶1.5，混凝土護坡厚 100 mm，明渠底高程 178.302 m[12-15]。

4 導流設計

4.1 大壩上游圍堰設計

圍堰堰體填料直接利用大壩開挖料。大壩上游圍堰堰頂高程189.0 m，調洪后堰前水位188 m，堰頂寬度5 m，堰頂長度77.8 m，最大堰高7 m，迎水側坡比1∶2.75，背水側坡比1∶2.50。圍堰上游坡腳采用拋石護腳，上游設0.6 m厚石渣護坡，下游采用400 mm厚土袋護坡，如圖1所示。

圖1 大壩上游圍堰剖面(單位：mm)

4.2 溢洪道出口圍堰設計

溢洪道出口圍堰堰頂高程為178.5 m，堰前水位為177.5 m，堰頂寬度為3 m，迎水側、背水側坡比均為1∶2.00，如圖2所示。

圖2 溢洪道出口圍堰剖面(單位：mm)

4.3 水陂下游圍堰設計

水陂下游圍堰堰頂高程為 178.3 m，堰前水位為 177.3 m，堰頂寬度為 3 m，迎水側、背水側坡比均為 1∶ 2.00，如圖3所示。

圖3 水陂下游圍堰剖面(單位：mm)

4.4 導流洞進、出口施工圍堰設計

導流洞進口明渠底高程為 184 m，導流洞進口地面高程為 186～190 m，由于進口處地勢較高，采用預留土埂擋水，不另設圍堰。

根據施工進度安排，導流洞安排在枯水期施工。 導流洞出口圍堰5年一遇設計水位為 178.3 m，堰頂高程為179.3 m，采用不過水土石圍堰。圍堰堰頂長約63 m，最大堰高1.5 m，上、下游坡坡比均為1∶2.0，采用600 mm厚土袋護坡，如圖4所示。

圖4 導流洞出口圍堰剖面(單位：mm)

5 結 論

本文對山豐水庫工程施工期間導流建筑物設計進行了相關研究。研究結果認為，壩址處河床狹窄，兩岸山坡陡峭，壩型為均質土壩，不宜分期分段施工，因此采用隧洞導流方式；溢洪道進口在水面以上施工，溢洪道出口與原河床相接需設圍堰，因此采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導流；水陂利用導流洞下閘后施工，水陂下游采用岸邊圍堰圍護形成基坑后施工；導流洞由于進口處地勢較高，采用預留土埂擋水，原河床泄流方式導流，而導流洞出口采用岸邊圍堰擋水，原河床泄流方式導流。研究結果可為相關導流設計工程提供借鑒參考。