廣元市雷家河水庫施工導流設計

(四川沃土項目投資管理有限公司，成都，610096)

1 工程概況

廣元市雷家河水庫位于嘉陵江二級支流雷家河中游河段，距廣元市城區(qū)約7km，水庫開發(fā)任務是農(nóng)業(yè)灌溉、鄉(xiāng)村供水等綜合利用，并作為廣元市城區(qū)應急備用水源。水庫樞紐工程攔河大壩為粘土心墻石渣壩，最大壩高72.40m，溢洪隧洞、取水隧洞和放空隧洞布置在大壩左岸山體內，均為城門洞型，放空隧洞由導流洞改建而成。

雷家河水庫樞紐工程導流建筑物主要有上、下游圍堰、上游子堰、左岸導流隧洞。上游圍堰為土石圍堰，堰頂高程578m，最大堰高26m；導流隧洞過水斷面為3.5m×4.5m(寬×高)，城門洞型，進口底板高程555.50m，隧洞長度502m。

水庫樞紐工程施工總工期36個月，其中主體工程施工期26個月。

施工導流布置詳見圖1。

圖1 施工導流平面布置

2 導流建筑物級別及導流標準

根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》(SL 303-2004)的規(guī)定，由于大壩級別為2級，相應導流建筑物級別為4級。對于土石圍堰，其設計洪水重現(xiàn)期應為20～10年，考慮到壩址距離下游萬源新村僅4km，同時上游圍堰與大壩壩體結合，失事后將造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，因此，采用20年一遇洪水標準，相應洪峰流量為248m3/s。

根據(jù)施工總進度計劃安排，第三年汛期(4月～11月)，大壩填筑高程超過圍堰，故采用壩體臨時斷面擋水，導流隧洞泄流。此時壩體臨時斷面攔洪庫容小于1000萬m3，度汛洪水標準在50～20年重現(xiàn)期之間選擇，考慮到大壩與下游萬源新村相距僅4km，失事后將造成巨大的人員傷亡與財產(chǎn)損失，因此，第三年汛期壩體度汛洪水標準采用50年重現(xiàn)期洪水，相應洪峰流量為327m3/s。

3 導流方式及導流程序

3.1 導流方式

雷家河水庫壩址兩岸地形陡峭，河谷狹窄，且大壩為粘土心墻壩，不具備分期導流的條件。大壩左岸具備布置導流隧洞的地形地質條件，因此，本工程采用土石圍堰一次性斷流、隧洞導流。

3.1.1 初期導流

初期導流如采用枯期導流，一枯大壩難以形成擋水斷面，需采取基坑過流，且汛后清淤工程量較大，總工期至少推遲4個月，技術經(jīng)濟效益較差。如采用全年導流，上游全年圍堰可與大壩全結合，大大減少了導流工程的投資，且能夠保證主體工程開工后二汛仍然能進行大壩填筑，縮短總工期。綜合分析后，初期導流采用土石圍堰一次性斷流、隧洞全年導流方式。

3.1.2 后期導流

根據(jù)施工總進度計劃安排，第三年汛期壩體施工高程超過圍堰，采用壩體臨時擋水度汛，隧洞泄流的全年導流方式。

3.2 導流程序

根據(jù)施工總進度對截流、導流度汛、水庫初期蓄水及下游供水要求，經(jīng)多方案導流程序及壩體施工進度綜合比較，選定的導流程序見表1。

表1 施工導流程序

4 導流建筑物及截流

4.1 擋水圍堰

4.1.1 圍堰型式及防滲型式

雷家河水庫大壩為粘土心墻石渣壩，根據(jù)壩體分區(qū)，死水位590.00m高程以下上游壩殼填筑料要求不高，可采用樞紐工程的開挖料填筑。根據(jù)心墻石渣壩的結構特點，為縮短導流泄水建筑物長度，節(jié)省投資，圍堰型式采用土石圍堰，堰體與壩體全結合作為壩體組成部分，總填筑量為7.9萬m3，占壩體總填筑量的6.7%。

初步設計階段，經(jīng)過對粘土心墻、粘土斜墻、復合土工膜心墻土石圍堰進行綜合經(jīng)濟技術比較，由于采用粘土心墻和粘土斜墻圍堰尺寸較大，且粘土施工較困難，干擾大等問題。而復合土工膜心墻土石圍堰具有地基適應性強，布置緊湊，技術經(jīng)濟指標優(yōu)，施工技術成熟簡單等優(yōu)點，故上游圍堰采用復合土工膜心墻土石圍堰。

技施階段，由于施工單位進場開工較晚，致使導流隧洞于2018年2月底方具備過流條件。為加快圍堰填筑上升速度，確保在汛前2個月的時間完成上游圍堰26m的填筑施工任務，達到設計擋水度汛高程，經(jīng)多方案的分析研究，將上游圍堰復合土工膜心墻防滲型式調整為復合土工膜與鋼筋網(wǎng)噴混凝土結合的面板防滲型式，面板基礎采用混凝土基座嵌入巖土中，經(jīng)滲流穩(wěn)定分析計算，防滲滿足要求。2018年汛期水庫上游圍堰實際最高擋水水位約566.00m，相應堰體擋水水頭14m，經(jīng)現(xiàn)場觀測，基本無滲流，滿足設計防滲要求，防滲效果好。

由于壩址河段河道比降較大，上游子堰和下游圍堰擋水高度均未超過2m，采用主體工程開挖的粉砂質泥巖料填筑，滲流量小，滿足防滲要求，因此，不進行專門的防滲措施。

4.1.2 堰體斷面設計

上游圍堰堰頂高程為578m，堰頂寬8m，軸線長98m，上游坡比1∶2.5，下游坡比1∶2，最大堰高26m。上游圍堰典型橫剖面見圖2。

圖2 上游圍堰典型橫剖面

下游圍堰的上、下游坡比1∶2，堰頂高程548m，頂寬2m，最大堰高2m；上游子堰頂高程556.8m，堰頂寬3m，最大壩高2.8m，上下游坡比均為1∶2，上游迎水面采用1m厚塊石護坡。

4.2 導流隧洞

根據(jù)水庫樞紐建筑物布置情況，導流洞的總體布置既要滿足導流泄水的要求，又要考慮改建成放空隧洞的布置要求，結合壩區(qū)現(xiàn)場地形條件，壩區(qū)左岸為凸岸，右岸為凹岸，導流洞布置在左岸，洞身長約為502.00m，布置在右岸，洞身長約為630m，從經(jīng)濟指標、工程布置上分析，導流隧洞選擇布置在左岸。

由于導流洞進口底板高程為555.50m，水庫放空高程為561.00m，兩者僅相差5.5m，因此，采用放空洞與導流洞完全結合的方式，導流隧洞進口布置進水豎井，隧洞結構按永久建筑物進行設計。施工期導流隧洞過水度汛，主體工程完工后，進水豎井前的閘門下閘封堵，將距隧洞進口82.5m～87.5m的洞身段改造為放空豎井閘室，運行期導流隧洞作為永久放空隧洞。

導流(放空)隧洞全長532.48m，其中洞身長度502m，隧洞比降1∶50。隧洞斷面為城門洞型，采用40cm厚C25鋼筋混凝土全斷面襯砌，斷面尺寸為3.5m×4.5m(寬×高)，邊墻直墻段高2.75m。

圖3 導流(放空)隧洞縱剖面

4.3 截流

根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》(SL 303-2004)的規(guī)定，截流標準可采用截流時段重現(xiàn)期5～10年的月或旬平均流量。根據(jù)工程施工總進度計劃和現(xiàn)場實施情況，截流標準采用10年一遇平均流量，截流流量較小，上游圍堰截流采用單戧立堵方式，由右岸向左岸進占并直接合龍。下游圍堰在上游圍堰合龍后進行填筑。

5 結語

2016年1月29日，雷家河水庫樞紐工程施工導流設計順利通過了四川省水利廳的審查，項目于2016年12月開工建設。目前，項目取水隧洞、溢洪隧洞全面貫通，粘土心墻石渣壩正加緊填筑，導流建筑物結合工程實施的具體情況進行了一系列的設計優(yōu)化，經(jīng)受住了2018年洪水的考驗，保證了大壩按計劃有序施工。

雷家河水庫樞紐工程施工導流設計和實施階段的設計優(yōu)化，尤其是導流隧洞、擋水圍堰均和主體工程永久建筑物進行充分結合，取得了良好的效果，可為同類中小型工程的施工導流設計提供一定的參考借鑒作用。