李家?guī)r水庫(kù)上游圍堰設(shè)計(jì)與施工

李夏牧，周 艷

(1.四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072；2.四川省水利規(guī)劃研究院，成都，610072)

1 前言

李家?guī)r水庫(kù)位于文井江山區(qū)河段，壩址位于四川省成都市崇州市懷遠(yuǎn)鎮(zhèn)青峰嶺社區(qū)境內(nèi)青峰嶺大橋上游約1.3km處。工程開(kāi)發(fā)任務(wù)以城鄉(xiāng)供水為主，并為成都市提供應(yīng)急備用水源，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用。

水庫(kù)總庫(kù)容17346萬(wàn)m3，大壩采用混凝土面板堆石壩，最大壩高123.0m。工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大(2)型，大壩建筑物級(jí)別為1級(jí)，其他主要建筑物為2級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 303-2017)規(guī)定，導(dǎo)流臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)。

本工程施工圍堰設(shè)計(jì)級(jí)別為4級(jí)，設(shè)計(jì)流量1150m3/s。

2 上游圍堰設(shè)計(jì)

2.1 上游圍堰布置

上游圍堰布置考慮了以下各方面的需求：①兼顧城鄉(xiāng)引水隧洞施工作業(yè)，引水隧洞洞口高程低于全年洪水水位，需在圍堰保護(hù)下全年施工，大壩施工圍堰的布置考慮城鄉(xiāng)引水隧洞作業(yè)面的需求；②為節(jié)省投資，降低造價(jià)，將圍堰布置在相對(duì)平直、狹窄的河段，并盡量與河道垂直布置，圍堰長(zhǎng)度最短；③圍堰布置同時(shí)兼顧基坑各建筑物開(kāi)挖作業(yè)、施工交通、壩料運(yùn)輸?shù)缆凡贾玫纫蟆?/p>

綜合交通、布置及經(jīng)濟(jì)實(shí)用等需要，將上游圍堰布置在大壩開(kāi)口線上游約200m處。上游圍堰平面布置見(jiàn)圖1。

2.2 上游圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

截流戧堤結(jié)合枯期圍堰：截流戧堤采用粘土斜墻閉氣，形成枯期圍堰，戧堤頂高程679.0m，頂寬20m。上游邊坡坡比1：3.0，設(shè)1m厚鋼筋石籠護(hù)坡，并在坡腳處向上游延伸10m；下游邊坡坡比1∶2.0。

上游圍堰：上游圍堰與枯期圍堰結(jié)合布置，堰頂高程707.0m，最大堰高約43m，軸線長(zhǎng)292.14m，頂寬10.0m；圍堰上下游邊坡坡比均為1∶2.0，戧堤以上迎水面設(shè)0.8cm厚大塊石護(hù)坡，下游邊坡設(shè)2級(jí)馬道，馬道高程分別為687.0m和670.0m，馬道寬度6m，馬道設(shè)排水溝，下游坡面撒播當(dāng)?shù)剡m生草籽(狗牙根、彎葉畫(huà)眉草等)；土工膜上下游兩側(cè)各設(shè)0.5m寬墊層料及1.0m寬過(guò)渡料；混凝土基座置于較完整巖石上，底寬3m，厚1.5m，兩側(cè)開(kāi)挖邊坡坡比為1∶1.0。上游圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 上游圍堰縱剖

2.3 圍堰防滲設(shè)計(jì)

堰體全斷面采用土工膜防滲。土工膜采用兩布一膜形式，土工膜主膜厚度0.5mm，設(shè)計(jì)最大擋水水頭約40m，鋪設(shè)時(shí)采用“Z”字形斜鋪至堰頂軸線。土工膜與基礎(chǔ)的連接采用現(xiàn)澆C20混凝土基座，基座底寬3m，深1.5m，兩側(cè)放坡1∶1.0。土工膜深入基座長(zhǎng)度不小于0.4m，并采用膨脹螺栓錨固在混凝土內(nèi)。土工膜與岸坡的防滲連接同樣采用混凝土基座進(jìn)行連接。土工膜心墻頂部埋入混凝土預(yù)制件中，埋入長(zhǎng)度不小于0.4m，并采用C20細(xì)石混凝土進(jìn)行回填固定?；炷粱拭嬉?jiàn)圖3、土工膜基座連接見(jiàn)圖4、土工膜心墻頂部防滲結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖3 混凝土基座

圖4 土工膜基座連接

圖5 土工膜心墻頂部防滲結(jié)構(gòu)

3 上游圍堰施工

3.1 截流戧堤

根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)展情況，李家?guī)r水庫(kù)工程截流時(shí)間安排在2019年12月下旬，計(jì)算的龍口水力指標(biāo)表明，本工程截流難度不大，拋投材料以中石和大石為主。由于壩址處河道狹窄且導(dǎo)流隧洞位于右岸，左岸交通較方便，上游沖溝口附近地形相對(duì)平坦，便于堆放大粒徑拋投料和停放施工機(jī)具，故采用從左岸往右岸進(jìn)占的單戧立堵截流方案。戧堤頂寬為20m。本工程戧堤填筑量較小，截流合龍歷時(shí)較短，不考慮預(yù)進(jìn)占時(shí)間，實(shí)際截流約用時(shí)5h。

戧堤上游邊坡坡比為1∶1.25，下游邊坡為1∶2.0，進(jìn)占方向邊坡為1∶1.25。

3.2 堰體施工

堰體施工順序?yàn)椋夯炷粱_(kāi)挖及澆筑、固定土工膜、土工膜“Z”字形鋪設(shè)，土工膜兩側(cè)墊層料、過(guò)渡料及堰體石渣填筑隨土工膜鋪設(shè)同時(shí)上升。土工膜與混凝土基座采用膨脹螺栓壓扁鐵壓條的形式可靠連接，并回填二期C20混凝土，形成完整封閉體系。土工膜的鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進(jìn)行，土工膜的連接采用膜焊布縫的方式，采用自動(dòng)爬行熱焊機(jī)，土工膜頂部埋入C20混凝土預(yù)制件內(nèi)、并回填C20細(xì)石混凝土，頂部形成可靠固定。堰體石渣填筑采用自卸汽車(chē)上堰，推土機(jī)平整，振動(dòng)碾壓實(shí)，依次按卸料、鋪平、碾壓3道工序流水作業(yè)施工。土石料碾壓施工時(shí)，松鋪厚度100cm，20t振動(dòng)碾靜壓2遍后振壓6遍，土石料碾后滿足壓實(shí)干密度≥1.95g/cm3的要求。

上游圍堰施工自2020年1月初至2020年5月中旬，施工時(shí)間約4.5個(gè)月。

4 圍堰穩(wěn)定分析

上游圍堰最大堰高43m，圍堰迎水面及背水面坡比均為1∶2.0。上游圍堰上、下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用河海大學(xué)AUTOBANK程序計(jì)算，計(jì)算方法采用畢肖普法。圍堰填筑料主要為導(dǎo)流泄洪放空洞和壩肩開(kāi)挖出的石渣料，結(jié)合地質(zhì)報(bào)告中有關(guān)開(kāi)挖料的巖土參數(shù)進(jìn)行選用計(jì)算。

圍堰屬臨時(shí)建筑物，穩(wěn)定計(jì)算中不考慮地震荷載的影響，上游圍堰邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算了穩(wěn)定滲流期和上游水位驟降兩種工況。穩(wěn)定滲流工況計(jì)算所得上游邊坡最小安全系數(shù)為1.42，下游最小安全系數(shù)為1.36；水位驟降工況計(jì)算所得上游邊坡最小安全系數(shù)為1.30，下游最小安全系數(shù)為1.28，均滿足規(guī)范最小安全系數(shù)1.15的要求。

5 結(jié)論

(1)李家?guī)r水庫(kù)上游圍堰經(jīng)歷了2020年汛期近1000m3/s，超10年一遇、接近20年設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水考驗(yàn)，圍堰在汛期運(yùn)行正常。汛后對(duì)圍堰進(jìn)行滲壓觀測(cè)及外部變形觀測(cè)，均判斷上游圍堰整體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，說(shuō)明圍堰的設(shè)計(jì)是合理的，堰體結(jié)構(gòu)安全可靠。這也保證了后續(xù)壩體施工的順利進(jìn)行。

(2)李家?guī)r水庫(kù)上游圍堰采用混凝土基座對(duì)土工膜下部進(jìn)行固定，上部采用預(yù)埋混凝土槽對(duì)土工膜頂部進(jìn)行固定，整體采用土工膜進(jìn)行防滲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在43m高圍堰上取得了良好的防滲效果，堰體和堰肩滲漏量均較小，基坑內(nèi)排水量較小，為基坑的干地施工創(chuàng)造了條件。

(3)李家?guī)r水庫(kù)上游高圍堰的設(shè)計(jì)與施工滿足了工程建設(shè)需要，圍堰穩(wěn)定，防滲性能良好，可供類(lèi)似工程參考、借鑒。