磨河水庫施工導流方案設(shè)計簡述

梁錦陶

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

磨河水庫位于太行山脈南端磨河之上，行政區(qū)劃歸陵川縣馬圪當鄉(xiāng)原大磨河村。距離磨河南部出山口約40 km，距離陵川縣城約45 km。壩址以上主河道長33.6 km，控制流域面積161.9 km2。

磨河水庫的建成將極大緩解陵川縣及周邊城鎮(zhèn)由于供水能力不足而制約經(jīng)濟發(fā)展的問題。工程主要包括樞紐工程和上壩道路兩部分，下面主要介紹樞紐部分施工導流工程。

2 水文氣象

陵川縣位于山西省東南部，太行山南端最高地帶。工程區(qū)氣候類型屬半干旱溫帶大陸性季風氣候，冬季嚴寒，夏季炎熱。春秋季多風，夏季多雨，年降雨量分布極不均勻，主要集中在7—9月，約占年均降水量的70%，多年平均降水量560 mm，多年平均蒸發(fā)量1200 mm，年平均氣溫7.8℃，屬半干旱地區(qū)。冬季主導風向為西北風，春秋多東南風，區(qū)內(nèi)最大凍土深度約0.6m。枯水期為10月—次年5月。

3 地形地貌及工程地質(zhì)條件

磨河供水擴建改造地處太行山脈南端，山頂高程一般在1200～1600m之間，最高峰位于東北部的板山山峰頂高程1784m，相對高差300～700m，屬剝蝕構(gòu)造低中山，地形起伏大，山勢陡峭，溝谷發(fā)育，山脈水系明顯受地質(zhì)構(gòu)造和巖性所控制。根據(jù)地貌成因、形態(tài)組合將地貌劃分為構(gòu)造剝蝕、侵蝕中山區(qū)和河流侵蝕堆積區(qū)兩個區(qū)。

庫區(qū)為基巖山區(qū)，絕大部分為基巖裸露，侵蝕剝蝕作用強烈，河谷呈狹窄“U”字形峽谷，河谷寬約40m，谷深達數(shù)百米。河床縱坡34‰，河流總體流向為N向S方向。庫區(qū)出露地層巖性以古生界寒武系中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r局部夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r為主。河谷中分布有新生界第四系全新統(tǒng)松散堆積物。庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，褶曲不發(fā)育，未見斷裂構(gòu)造。地層整體上呈單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為N60°E/NW∠5°～7°。巖體中主要發(fā)育有兩組節(jié)理裂隙，無充填物，少數(shù)有石灰華、巖屑充填。地下水類型有松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水兩種類型。

4 施工導流

施工導流是指在水域（大多數(shù)指活水河道）內(nèi)修建水利工程的過程中，為創(chuàng)造干地施工條件，前期用圍堰圍護基坑，將河道水流通過預(yù)定方式繞過施工場地導向下游的工程措施。

4.1 導流標準

根據(jù)其工程規(guī)模、效益以及國民經(jīng)濟重要性，水庫樞紐工程主體建筑物級別為Ⅳ等，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，確定導流建筑物級別為5級，導流建筑物設(shè)計洪水標準為10～5年洪水重現(xiàn)期，由于大壩為堆石混凝土重力壩，基坑淹沒損失不嚴重，下游沒有大的廠礦和城市，為降低工程成本，并結(jié)合風險度綜合分析，最終確定工程采用5年洪水重現(xiàn)期全斷面枯水期導流，水庫P=20%枯水期流量為3.88m3/s。

4.2 導流方式

導流方式對分段圍堰法導流和全段圍堰法導流進行比較。分段圍堰法導流是利用圍堰將水工建筑物分段分期圍護起來進行施工的方法，可分為束窄河床導流和通過已建或在建建筑物導流。全段圍堰法導流是指在河床內(nèi)距主體工程軸線上下游一定距離，修筑攔河堰體，一次性截斷河流，使河流中的水流經(jīng)河床外修建的臨時泄水道或永久泄水建筑物下泄的方法，可分為明渠導流、隧洞導流及涵管導流等。由于磨河水庫壩址處河谷狹窄，兩岸地形陡峻，河床底寬度40m左右，且山巖堅實，符合全段圍堰法隧洞導流的適用條件，因此本工程采用全斷面圍堰擋水、導流洞泄洪的方案較為合理。

本工程施工期為3年，圍堰修筑兩次。第一年汛期來臨前修建導流洞，汛期主要進行大壩兩岸削坡，汛期后修筑圍堰，第二年汛前大壩澆筑至地面，汛期停工，汛后重新修筑圍堰并繼續(xù)施工，第三年汛前大壩澆筑至壩頂。

4.3 導流建筑物設(shè)計

樞紐導流建筑物包括上游圍堰、下游圍堰和導流洞三部分。

4.3.1 導流洞設(shè)計

導流洞布置在大壩右岸，為城門洞型斷面，設(shè)計流量3.88m3/s，水深及底寬可由渠道水力計算得到。經(jīng)試算得，當流量為3.88m3/s時，取隧洞底寬1.5m，水深0.62m，直墻高取1.25m（隧洞施工最小斷面），頂拱半徑0.75m；導流洞實際最大過流能力為14m3/s。導流洞邊墻及頂拱采用噴錨支護防護，噴混凝土厚度10 cm，錨桿間距1.2m，排距2.0m，長度1.5m。進口底高程903.80m，出口底高程893.70m，縱坡36‰，洞長276.14m。

工程完工后采用C20混凝土對導流洞進行封堵。

4.3.2 上下游圍堰設(shè)計

上游圍堰位于導流泄洪洞進口下游，距壩軸線約70m，圍堰長37.50m，按枯水期5年一遇標準設(shè)計，設(shè)計洪峰流量3.88m3/s，經(jīng)渠道水力計算得相應(yīng)水位903.52m，超高0.5m，堰頂高程904.02m，最大堰高1.12m，鑒于堰頂應(yīng)高于導流洞頂高程（905.80m），堰頂高程取905.90m，最大堰高3m，頂寬3m，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡1∶2.0，圍堰利用開挖砂礫石料填筑，迎水面鋪設(shè)0.3m厚的干砌石護坡。堰體采用土工膜防滲，基礎(chǔ)采用高噴防滲墻防滲。主體工程完工后拆除圍堰。

導流泄洪洞出口距壩址400m，最大下泄流量3.88m3/s，相應(yīng)水位893.95m，低于施工區(qū)的最低高程898.00m，因此不需要修建下游圍堰。

4.4 導流建筑物施工

導流洞洞口石方明挖：風鉆鉆爆，洞臉部位預(yù)裂控制爆破，石渣采用1m3挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸7 km至上游棄渣場。

導流洞石方洞挖：采用全斷面風鉆鉆爆開挖，人工裝斗車運至洞口，1m3裝載機機裝，8 t自卸汽車運輸7 km至上游棄渣場。

噴錨支護：錨桿安裝、造孔、吹沖干凈、安插錨桿、注漿、與鋼筋網(wǎng)鏈接、噴混凝土。

導流洞噴混凝土：根據(jù)具體情況采用濕式和干式相結(jié)合的方式噴射混凝土。

圍堰高噴防滲墻：采用地質(zhì)鉆機鉆孔，泥漿固壁，高噴臺車噴施灌漿。

圍堰填筑：利用大壩開挖砂礫石料，59 kW推土機平料，振動碾碾壓。

土石填筑：先對河岸兩側(cè)高臺地進行回填，然后進行主河床段的回填。

圍堰拆除：用1m3反鏟挖掘機挖裝，8 t自卸汽車運輸，用于大壩基坑回填。

4.5 基坑排水

大壩基坑開挖后將形成深度約17m的深基坑，其中覆蓋層邊坡高度可達10余m，基巖邊坡高度約為7m。由于磨河河谷中地表水及地下水較為豐沛，基坑開挖涌水量為1159.1m3/d?；优潘捎脻撍?臺，其中1臺備用。

5 結(jié)語

施工導流是修閘筑壩工程所特有的一項十分重要的工程措施，在水利工程施工中，正確選擇施工導流方案尤為重要，它不僅影響永久建筑物的施工，而且在很大程度上影響整個工程實施的進度和工程造價的控制。因此，周密詳細的施工導流方案設(shè)計對后續(xù)主體工程的順利施工起著關(guān)鍵性作用。