碧江區(qū)竹田水庫(kù)施工導(dǎo)截流設(shè)計(jì)綜述

張虎杰，龍遠(yuǎn)莎

(1.銅仁市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，貴州 銅仁 554300；2.銅仁學(xué)院，貴州 銅仁 554300)

0 引 言

位于我國(guó)貴州省銅仁市碧江區(qū)竹田水庫(kù)工程，主要是以當(dāng)?shù)貐^(qū)域找農(nóng)田灌溉作為主要的服務(wù)對(duì)象，同時(shí)還兼顧到了周圍農(nóng)村地區(qū)的人畜飲用水供給功能。竹田水庫(kù)工程屬于小型水利工程工程，由水庫(kù)和灌區(qū)構(gòu)成。竹田水庫(kù)工程的正常蓄水位高度為411.40m，對(duì)應(yīng)的水庫(kù)容量為312.4萬(wàn)m3，水庫(kù)死水位高度為382.50m。該水庫(kù)工程總灌溉面積達(dá)到了766.7hm2，其中包含了水田300.0hm2，旱地433.3hm2。在工程的設(shè)計(jì)工作中，工程施工單位針對(duì)竹田水庫(kù)施工導(dǎo)截流的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了一系列分析和研究，對(duì)不同的導(dǎo)流設(shè)計(jì)工作方式進(jìn)行了對(duì)比，從中選擇出效果更加明顯的分期導(dǎo)流設(shè)計(jì)方法，有效保證竹田水務(wù)工程的蓄水和供水安全性，對(duì)推動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)以及人畜的正常用水打下了良好的基礎(chǔ)。

1 水庫(kù)工程基礎(chǔ)概況

竹田水庫(kù)工程位于我國(guó)貴州省銅仁市碧江區(qū)壩黃鎮(zhèn)苗哨溪村境內(nèi)，竹田水庫(kù)的壩址位于大江的一級(jí)支流之上，大江作為錦江河上游區(qū)域的干流條件，屬于長(zhǎng)江流域的沅江水系。水庫(kù)壩區(qū)和大部分灌區(qū)公路之間直接相通，工程交通條件良好。該水庫(kù)工程主要由水庫(kù)與灌區(qū)兩大主體工程所構(gòu)成，工程建成之后總共為周圍8個(gè)村落的大部分耕地提供水體資源，解決了大量農(nóng)村人畜用水問題，水庫(kù)工程建設(shè)涉及的主要土建工程量如表1所示。

表1 主要土建工程量匯總表

續(xù)表1 主要土建工程量匯總表

2 施工導(dǎo)截流設(shè)計(jì)工作方案比選

2.1 施工導(dǎo)截流設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)

水庫(kù)工程的等級(jí)為IV等，工程規(guī)模較小，其中主要涉及到的建筑體為4級(jí)建筑物，要根據(jù)SL303-2017《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流臨時(shí)建筑物設(shè)定為5級(jí)。

2.1.1 一次性全斷面圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

依照SL303-2017《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，水庫(kù)工程倒接流建筑等級(jí)設(shè)定為5級(jí)，在采用土石類結(jié)構(gòu)壩進(jìn)行施工中，導(dǎo)流建筑體的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10-5a一遇。在使用混凝土漿砌石結(jié)構(gòu)類型時(shí)，導(dǎo)截流建筑體的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為5-3a一遇。竹田水庫(kù)工程建筑體使用的是土石壩圍堰結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流建筑設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為5a一遇[1]。

2.1.2 壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)

依照SL303-2017《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，水庫(kù)工程到洪水?dāng)r截容量<0.1億m3時(shí)，水庫(kù)工程重力壩壩體施工過程中，臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)需要設(shè)定為20-10a一遇。在工程壩體施工過程中，臨時(shí)施工度汛洪水<0.1億m3，同時(shí)水庫(kù)工程的臨時(shí)度汛作為一個(gè)汛期，因此在施工過程中大壩的渡汛標(biāo)準(zhǔn)選擇為20a一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)洪水的峰值流量大小為94.6m3/s。

2.1.3 截流、下閘、蓄水標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SL303-2017《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，在水庫(kù)工程到截流、下閘標(biāo)準(zhǔn)方面，運(yùn)用的是10a一遇的平均流量標(biāo)準(zhǔn)，蓄水標(biāo)準(zhǔn)采用的是80%保證率的月平均流量大小。根據(jù)圍堰高度、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧虾褪┕すて谝蠼Y(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，上游圍堰設(shè)計(jì)為剛性圍堰。上游圍堰處有一處漿砌石交通涵，下部埋設(shè)φ600過水涵管過流，上游圍堰可將原砌體加高，在迎水面采用30cm厚C15混凝土防滲層。下游圍堰高度小、填筑量少，且土石圍堰堰體可利用壩肩開挖石渣的進(jìn)行填筑，具有施工方法簡(jiǎn)單、就地取材、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)，并要求圍堰具有一定的抗沖能力，故下游圍堰選擇黏土心墻土石圍堰結(jié)構(gòu)型式[2]。

2.2 導(dǎo)流方式及導(dǎo)流方案選定

由于工程壩址所處的河床區(qū)域?qū)挾认鄬?duì)較窄，成V字形合股結(jié)構(gòu)，河床的寬度為13-17m，擬定的基壩為C15混凝土重力壩結(jié)構(gòu)，施工過程中的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量范圍在14.5-26.2m3/s，枯水期時(shí)間為5a一遇，水體流量相對(duì)較小，同時(shí)洪枯流量差異相對(duì)較大，不具備全年的導(dǎo)流施工條件。因此，充分考慮到了枯水期的導(dǎo)流設(shè)計(jì)情況，大壩設(shè)定為重力混凝土壩工程的施工周期較緊，依照具體的工程施工地形條件和地理?xiàng)l件，如果使用河床一次攔截隧洞導(dǎo)流施工工程在工程的施工過程中，需要將其進(jìn)行加大處理。隧洞工程施工的難度較大并且前期的投資量較高，對(duì)工程的施工周期會(huì)形成一定的影響。因此，經(jīng)過工程施工單位的深度對(duì)比分析之后，將選用分期導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案來(lái)替代全斷面圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。通過分期導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案整體的工程施工周期較短，受到外部環(huán)境因素的影響較小，導(dǎo)流工程的投資量更低，因此分期導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3 分期導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案的具體實(shí)施

3.1 分期導(dǎo)流流程

1)在開工第1年9月-12月底之間，有效運(yùn)用原河道的過流條件，對(duì)兩個(gè)壩體的上部和河床到368.08m以上部分來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)開挖工作，并且在第1年到12月1日-次年到1月20日，正式完成了縱向圍堰工程施工。在第2年的1月16日到，1月30日進(jìn)行了下游圍堰工程施工，河水沿著右岸河床直接過流，并且隨時(shí)對(duì)右岸河床道368.05，高程以下的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行開挖工作，并且同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)明渠進(jìn)出口施工，4月30日完成370.0m高程施工之后，下壩體混凝土的澆筑和導(dǎo)流明渠施工也相繼完成[3]。

2)第2年的5月1日到9月底，為該水庫(kù)工程施工的汛期在汛期范圍內(nèi)主體工程需要暫停施工，同時(shí)采用了原河道導(dǎo)流明渠過水聯(lián)合的方法來(lái)度過汛期，為了有效保證工程的整體施工進(jìn)度，汛期范圍內(nèi)需要不斷加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)以及導(dǎo)流建筑體的臨時(shí)防護(hù)工作。

3)第2年10月進(jìn)行了上下游二期圍堰工程施工，依照本次工程的施工特性，對(duì)工程的施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行了分析，截流日期作為第2年10月截流，圍堰工程施工完成之后通過導(dǎo)流明渠將河水直接引入到下游河道的二期導(dǎo)流施工區(qū)域范圍內(nèi)，并且立即結(jié)束河床右岸的基坑開挖工作，在第2年11月底徹底完成了基坑開挖，同時(shí)在右岸的河床壩體和溢流壩的下方區(qū)域進(jìn)行混凝土施工。

4)在370.0m高程以下的壩體混凝土施工完成之后，在第3年的2月份正式開始對(duì)左右岸水庫(kù)大壩混凝土的同步施工，并且在8月底正式完成大壩的砌筑工作。在大壩混凝土澆筑工作完成之后需要對(duì)圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除，同時(shí)在10月初需要使用疊梁閘門，對(duì)明渠進(jìn)行封堵處理，水庫(kù)大壩正式開始蓄水，第3年12月底大壩開始對(duì)外供水，整個(gè)工程施工結(jié)束[4-6]。

3.2 導(dǎo)流時(shí)段及導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，本流域4月中下旬開始降水量明顯增大而進(jìn)入汛期，10月下旬汛期基本結(jié)束，大暴雨及大洪水主要集中在6-7月?？萜谑┕r(shí)段在10-3月、10-4月、11-3月、11-4月之間作比選。施工洪水成果見表7.3.1-1。

表2 竹田水庫(kù)施工期設(shè)計(jì)洪水

根據(jù)壩區(qū)水文特性，枯期施工時(shí)段在10-3月、10-4月、11-3月、11-4月之間作比選，時(shí)段長(zhǎng)度為5-7個(gè)月，5a一遇洪峰流量為14.3m3/s-26.1m3/s。故本階段推薦采用的枯水時(shí)段為10月-次年4月，時(shí)段長(zhǎng)7個(gè)月[7]。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過竹田水庫(kù)工程的施工導(dǎo)截流設(shè)計(jì)分析可以看出，選用分析導(dǎo)流設(shè)計(jì)工作方案，整體的導(dǎo)流工作表現(xiàn)效果更加明顯,整個(gè)工程的施工進(jìn)度較快，并且施工質(zhì)量符合水庫(kù)工程的節(jié)流工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).水庫(kù)工程在正式投入使用之后，整體的工作效果非常明顯，對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域的農(nóng)田灌溉以及人畜用水，提供了充足的水資源保障，不斷推動(dòng)當(dāng)?shù)貐^(qū)域的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速向前發(fā)展。