水庫(kù)建設(shè)期施工導(dǎo)流調(diào)整與安全防護(hù)措施研究

王雄雄 林風(fēng)雷 王細(xì)都

（泰順縣水利局，浙江溫州 325500）

1 工程概況

水庫(kù)壩址區(qū)位于浙南中低山區(qū)，地勢(shì)高峻，峰巒突起、綿延不斷、被河流深切呈V形的狹谷、谷底基巖出露較好，山坡林木茂密。本工程樞紐建筑物主要由水源工程的攔河壩大壩、溢洪道、防空洞，供水系統(tǒng)的樟嶺隧洞、嶺北溪管橋、嶺泰隧洞、加壓泵站、下游壓力管道等部分組成。

攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂長(zhǎng)196.00 m，最大壩高80.5 m，壩頂寬6.0 m，壩頂高程587.00 m，防浪墻頂高程588.00 m，上下游壩坡均為1∶1.4。泄水建筑物結(jié)構(gòu)采用岸邊溢洪道，布置于攔河壩左岸，為有閘門(mén)控制的正槽溢洪道，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、挑流消能段等組成，泄洪閘為3孔正堰，每孔凈寬8.00 m，堰頂高程582.00 m。

本工程為Ⅳ等工程，主要建筑物（攔河壩、溢洪道、放空洞、供水隧洞、管橋、加壓泵站等）為4級(jí)建筑物?；炷撩姘宥咽瘔螇胃叱^(guò)70 m，根據(jù)規(guī)范《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252—2017）。對(duì)于2級(jí)、3級(jí)的永久性水工建筑物，水庫(kù)大壩建筑物提高一級(jí)，但洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。設(shè)計(jì)時(shí)，由于攔河壩較高，且較重要，故將攔河壩建筑物級(jí)別提高至3級(jí)建筑物，洪水標(biāo)準(zhǔn)不予提高，次要建筑物（如施工導(dǎo)流等臨時(shí)建筑物）為5級(jí)建筑物。

2 壩址區(qū)原施工導(dǎo)流方案

壩址區(qū)采用“圍堰一次斷流、隧洞導(dǎo)流”方式，非汛期上游天然來(lái)水由上下游圍堰擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流；汛期上游天然來(lái)水則由壩體填筑斷面擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流。

根據(jù)導(dǎo)流水利成果，結(jié)合施工控制性進(jìn)度安排，攔河大壩工程的導(dǎo)流方案及施工期臨時(shí)度汛方案可分為幾個(gè)階段。

（1）第一階段。

2019年汛期，為溢洪道基礎(chǔ)開(kāi)挖、施工及導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖期，期間上游天然來(lái)水由“原河床過(guò)流”。

（2）第二階段。

2019年10月16日～2020年4月15日，為壩體基礎(chǔ)開(kāi)挖、基礎(chǔ)處理、趾板混凝土澆筑及壩體堆石填筑初期，來(lái)水由圍堰擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流，期間上游天然來(lái)水由導(dǎo)流隧洞過(guò)流，上下游土石圍堰擋水，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)按非汛期5年一遇（P=20%）洪水設(shè)防。

（3）第三階段。

2020年4月16日～2020年7月15日，為壩體堆石填筑期，期間的上游天然來(lái)水可由壩體填筑斷面擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流，因壩前攔洪庫(kù)容小于0.1 億m3，故壩體施工期臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用梅汛期20年一遇（P=5%）洪水，梅汛期最高庫(kù)水位分別為522.50 m。汛期來(lái)臨之前，壩體堆石梅汛期必須填筑至高程524.00 m以上，故施工期臨時(shí)度汛采取“壩體填筑斷面擋水、導(dǎo)流隧洞過(guò)流”的方式。壩體墊層料表面采用混凝土擠壓邊墻（或砂漿護(hù)坡），以確保壩體臨時(shí)度汛安全。

（4）第四階段。

2020年7月16日～2020年10月15日，為壩體堆石填筑期，期間的上游天然來(lái)水可由壩體填筑斷面擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流，因壩前攔洪庫(kù)容小于0.1 億m3，故壩體施工期臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用臺(tái)汛期20年一遇（P=5%）洪水，臺(tái)汛期最高庫(kù)水位分別為541.20 m。汛期來(lái)臨前，壩體堆石臺(tái)汛期必須填筑至高程543 m以上，故施工期臨時(shí)度汛采取“壩體填筑斷面擋水、導(dǎo)流隧洞過(guò)流”的方式。壩體墊層料表面采用混凝土擠壓邊墻（或砂漿護(hù)坡），以確保壩體臨時(shí)度汛安全。

（5）第五階段。

2020年10月15日后，完成壩體填筑及面板等工程施工。由于某些原因造成施工進(jìn)度滯后，按照原施工導(dǎo)流方案，難以實(shí)現(xiàn)在2020年4月15日大壩填筑至524 m（梅汛期度汛高程，填筑量約20 萬(wàn)m3），為了保證工程能夠按期完工，需要研究施工導(dǎo)流調(diào)整方案以及保證大壩安全度汛措施。

3 壩址區(qū)施工導(dǎo)流調(diào)整方案研究

3.1 調(diào)整思路

在隧洞導(dǎo)流方式及壩體施工期度汛標(biāo)準(zhǔn)不變的前提下，適當(dāng)調(diào)整施工導(dǎo)流程序，以滿(mǎn)足施工總進(jìn)度、主要關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及其施工度汛形象面貌要求。延長(zhǎng)大壩上、下游圍堰擋水時(shí)段，提高上游圍堰高程，滿(mǎn)足梅汛期圍堰擋水，大壩在圍堰保護(hù)下施工，臺(tái)汛期由大壩臨時(shí)斷面擋水度汛。

3.2 施工導(dǎo)流調(diào)整方案

（1）梅汛期度汛方案調(diào)整。

延長(zhǎng)大壩上、下游圍堰擋水時(shí)段，提高上游圍堰高程，滿(mǎn)足梅汛期圍堰擋水，大壩在圍堰保護(hù)下施工，臺(tái)汛期由大壩填筑斷面擋水度汛。梅汛期度汛可采用加高上游圍堰至梅汛期度汛高程的方案，減緩大壩填筑至524 m度汛高程的工期壓力。上游圍堰按照過(guò)水圍堰設(shè)計(jì)，以確保發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)仍可確保圍堰不潰，保證大壩施工時(shí)間，將上游土石圍堰改為C7.5W4膠凝砂礫石圍堰。

膠凝砂礫石因其有著經(jīng)濟(jì)、安全、便捷、環(huán)保等特點(diǎn)，所以在國(guó)外的水利工程中應(yīng)用廣泛，膠凝砂礫石是由膠凝材料和砂礫石拌和而成，是一種抗壓耐剪的新型筑壩材料[1-2]。

因骨料是連續(xù)級(jí)配的砂礫石，因此需要隨時(shí)監(jiān)測(cè)骨料變化以調(diào)整配合比。膠凝砂礫石配料用量（kg/m3）可考慮暫定為水97 kg、水泥77 kg、粉煤灰33 kg、砂礫料2 200 kg，砂礫料最大粒徑25 cm，砂率不小于20%。

碾壓遍數(shù)暫定為靜碾兩遍、動(dòng)碾6遍，具體指標(biāo)要求通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定以滿(mǎn)足強(qiáng)度C7.5、抗?jié)B等級(jí)W4的要求，碾壓前兩側(cè)采用C20混凝土預(yù)制塊作為模板，預(yù)制塊尺寸為1 m×1 m×1 m，吊機(jī)安裝。因?qū)Я鞫催M(jìn)口位置及高程調(diào)整（進(jìn)口高程由原511 m調(diào)整為513.5 m），梅汛期度汛高程應(yīng)相應(yīng)調(diào)整為526.5 m。

上游圍堰兩邊坡比取1∶0.7，上下游最大寬度31.5 m，大壩趾板距離導(dǎo)流洞距離為90 m。上游圍堰在填筑前，于上游坡腳處設(shè)一處4 m高的C20混凝土擋渣坎，以防止上游施工道路開(kāi)挖產(chǎn)生的石渣順河道下沖對(duì)圍堰產(chǎn)生破壞。

（2）臺(tái)汛期度汛方案調(diào)整。

臺(tái)汛期度汛與原方案略有區(qū)別，采用壩體臨時(shí)填筑斷面擋水、導(dǎo)流隧洞過(guò)流的方案。

（3）調(diào)整后的導(dǎo)流時(shí)段分析。

根據(jù)導(dǎo)流水力計(jì)算成果和施工進(jìn)度安排，調(diào)整后的導(dǎo)流時(shí)段可分為4個(gè)階段。

①2019年汛期至2019年12月5日前，為庫(kù)區(qū)道路施工、溢洪道基礎(chǔ)開(kāi)挖、導(dǎo)流隧洞襯砌，期間上游天然來(lái)水由“原河床過(guò)流”。

②2019年12月6日～2020年7月15日，為壩體基礎(chǔ)開(kāi)挖、基礎(chǔ)處理、趾板混凝土澆筑及壩體堆石填筑初期，來(lái)水由圍堰擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流，上下游采用膠凝砂礫石圍堰擋水，度汛標(biāo)準(zhǔn)采用梅汛期20年一遇（P=5%）洪水，梅汛期最高庫(kù)水位分別為525.0 m。

③2020年7月16日～2020年10月15日，為壩體堆石的填筑期，期間的上游天然來(lái)水可由“壩體臨時(shí)填筑斷面擋水，導(dǎo)流隧洞過(guò)流”，因壩前攔洪庫(kù)容小于0.1 億m3，故壩體施工期臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用臺(tái)汛期20年一遇（P=5%）洪水，臺(tái)汛期最高庫(kù)水位分別為543.70 m。汛期來(lái)臨之前，壩體堆石臨時(shí)斷面臺(tái)汛期必須填筑至高程545.50 m以上。

④2020年10月15日以后，圍堰+擋水，導(dǎo)流洞過(guò)流，完成壩體填筑及面板等工程施工。

4 安全防護(hù)措施

充分利用已貫通的導(dǎo)流洞，2019年8月完成混凝土澆筑，具備過(guò)流和過(guò)車(chē)條件。在導(dǎo)流洞出口上游的河道內(nèi)分級(jí)修筑擋渣坎，攔擋上游庫(kù)區(qū)道路及壩肩、溢洪道必須提前開(kāi)挖的落渣，做到洪水時(shí)不啟動(dòng)，保證度汛安全[3]。

4.1 壩肩安全防護(hù)

根據(jù)調(diào)整后的壩址區(qū)施工方案及進(jìn)度計(jì)劃，壩址區(qū)各工作面同步開(kāi)工，交叉干擾大，特別是邊坡開(kāi)挖對(duì)下部人員、設(shè)備通行造成極大安全隱患，需要在左右岸壩肩邊坡中部各設(shè)置鋼筋籠防護(hù)墻兩道[4-5]。

每層鋼筋石籠防護(hù)墻防護(hù)范圍約150 m，設(shè)置高程約為580、540 m，具體位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形條件調(diào)整。鋼筋石籠鋪2層，高2 m，石籠規(guī)格1 m×1 m×5 m，下層鋪2個(gè)，上層鋪1個(gè)，鋼筋石籠防護(hù)墻通過(guò)鋼筋全部連接形成整體。

4.2 開(kāi)挖河床渣料防護(hù)

方案調(diào)整后，庫(kù)區(qū)道路施工時(shí)間由169 d縮短為90 d，原計(jì)劃由壩前單頭施工，開(kāi)挖料運(yùn)至棄渣場(chǎng)，現(xiàn)施工時(shí)間縮短，由壩前和壩區(qū)同時(shí)施工，壩區(qū)至料場(chǎng)道路開(kāi)挖料只能棄于河道中。

2019年9月底道路具備運(yùn)輸條件前，壩肩及溢洪道的部分開(kāi)挖料會(huì)落至壩區(qū)基坑內(nèi)。

為了防止洪水時(shí)造成沖刷，確保度汛安全，需要在河道內(nèi)分級(jí)做鋼筋石籠攔渣坎對(duì)渣料進(jìn)行防護(hù)，防止啟動(dòng)，按每100 m設(shè)置一處，防護(hù)長(zhǎng)約800 m，約4 000 m3（包括壩區(qū)）。

4.3 導(dǎo)流洞底板混凝土保護(hù)

在溢洪道開(kāi)挖前期，因上游道路未通，渣料堆積于壩址基坑位置，造成上下游交通中斷，只能從導(dǎo)流洞通行，需要對(duì)導(dǎo)流洞底板混凝土進(jìn)行保護(hù)，計(jì)劃采取的措施為鋪設(shè)鋼板，鋼板面積暫估500 m2，厚度0.8 mm，防護(hù)時(shí)段3個(gè)月。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）導(dǎo)流工程是本工程的關(guān)鍵線(xiàn)路之一，實(shí)施成功與否直接影響后續(xù)工程項(xiàng)目的實(shí)施。

（2）該導(dǎo)流調(diào)整方案在做好各項(xiàng)安全措施的情況下，能夠較大限度提前本工程延誤的工期，對(duì)本工程采取何種方式保障工期具有參考和借鑒意義，對(duì)類(lèi)似工程施工導(dǎo)流方案優(yōu)化、節(jié)約工期等具有一定參考意義。

（3）該導(dǎo)流調(diào)整方案在縮短工期的同時(shí)會(huì)造成工程投資成本的大幅增加，需要根據(jù)各方意見(jiàn)綜合考量。

（4）施工導(dǎo)流方案是水庫(kù)工程建設(shè)實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，確定工程開(kāi)工節(jié)點(diǎn)日期、施工時(shí)段、施工程序時(shí)，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)劃的導(dǎo)流方案，以降低施工期安全風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省工程投資。