江口县鱼粮水库施工导流设计

2013-06-26朱晓忠

黑龙江水利科技 2013年1期

关键词：导流洞围堰导流

朱晓忠

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

1 导流标准

江口县鱼粮水库工程首部枢纽由混凝土双曲拱坝、坝顶溢流表孔、放空底孔、放水管等主要建筑物组成。正常蓄水位高程449.00 m，坝顶高程454.00 m，双曲拱坝最大坝高54.0 m，库容 1 500万 m3。工程等别为Ⅲ等工程。[1]

主要建筑物大坝、溢洪道、灌溉取水口按建筑物设计。枢纽工程规模属中型，主要永久建筑物级别为3级。

1.1 初期导流标准

上、下游围堰均采用土石围堰。根据《水利水电工程施工组织设计规范 SL 303—2004》[2]规定，大坝导流建筑物为5级，本工程采用土石围堰，洪水重现期为10～5 a一遇，考虑到本工程导流建筑物使用年限短(仅一个枯水期)，围堰高度较低，失事后损失较小等因素，因此取下限值，确定本工程初期导流标准采用枯水期 5 a一遇洪水。[3]

1.2 后期导流标准

根据施工总进度的安排，第一年11月初大坝截流后至第一个汛期3月，大坝坝体混凝土浇筑到425 m高程(超高上游高程421.50 m)，坝前拦洪库容0.1亿m3，根据《水利水电工程施工组织设计规范(SL303—2004)》规定，本工程度汛库容＜0.1亿m3，因此度汛标准按P=10%的全年流量设计，其相应的洪峰流量为323 m3/s。

2 导流方式[4]

坝址处河床平均宽约40 m，河床比较狭窄，河谷为左陡右缓“V”形横向谷，河床覆盖层厚约5 m，故不宜采用分期导流。

鉴于坝址两岸山体雄厚，绝大部分岸坡基岩出露，岩性以白云岩为主，具有良好的隧洞布置条件;常态混凝土拱坝汛期可允许坝面过水;根据以上分析，结合本工程的施工特点和工期要求，拱坝方案采用枯期围堰挡水导流隧洞泄洪、汛期导流洞+坝面预留缺口过水方案是合适的。

3 导流时段[5]

山区性河流具有洪水流量与枯期洪水流量相差较大的特点，在施工进度及施工条件满足要求的前提下，选择枯期围堰可较大的减少导流费用占工程总投资的比例。通过对表1分析，主汛期(5—9月)5 a一遇洪水流量为215 m3/s，而12月—次年3月时段，相同洪水标准的洪水流量为Q=17.8 m3/s，二者流量相差约12倍，从而导致导流工程量增大。此外由于采用混凝土拱坝，施工度汛问题容易解决，施工强度满足进度要求。因此选用导流时段为11月—次年3月，相应的导流设计流量为Q=35 m3/s(P=20%)。

各施工时段不同重现期洪水流量见表1。

表1 鱼粮水库施工洪水成果表 m3/s

4 导流程序[6]

根据施工总进度计划安排和水库蓄水计划的分析，施工导流程序如下:

第一年1—10月，进行导流洞施工、大坝两坝肩开挖施工，此时原河床过水。

第一年11月—第二年3月，导流洞及两坝肩开挖完成，导流洞具备过水条件，进行大坝上下游围堰填筑、基坑开挖和坝体425.80 m高程以下混凝土浇筑，该施工期由上下游围堰挡水，导流洞过流。

第二年4—9月，大坝停止混凝土浇筑，汛期洪水由导流洞及大坝预留缺口联合泄洪度汛。

第二年10月—第三年3月，由大坝挡水，导流洞过水，继续浇筑425.80 m高程以上坝体混凝土。

第三年10月大坝接缝灌浆完成，11月大坝下闸蓄水。

5 导流建筑物[7]

5.1 围堰

坝址河段河床覆盖层相对深厚，不宜修建混凝土围堰。而土石类围堰能充分利用当地材料，结构简单，施工方便，能够适应深厚覆盖层基础，又可使用大型施工设备进行高强度堆筑，在短时间内完建，满足基坑提早开挖，故推荐上下游为土石类围堰。围堰采用黏土心墙+基础帷幕灌浆防渗。河床以上采用黏土心墙防渗，黏土心墙顶部宽度为1 m，上下游边坡均为1∶0.2，河床以下采用帷幕灌浆防渗。帷幕灌浆按单排布置，孔距1.5 m，平均孔深4.5 m，深入基岩1 m。

上游围堰堰顶高程为421.50 m，堰长78.21 m，最大堰高6.5 m，堰顶顶宽4.0 m，上游边坡1∶1.75，下游边坡1∶1.5。下游围堰堰顶高程为417.00 m，堰长31.397 m，最大堰高3 m，堰顶宽3.0 m，上游边坡均为 1∶1.5。

5.2 导流洞

5.2.1 布置原则

1)导流洞的布置应与水工枢纽布置相协调，优选洞线，减少导流洞长度，缩短导流洞工期，以利于提前供水受益。

2)导流洞应尽量考虑与水工永久建筑物结合布置，以减少工程投资。

5.2.2 导流洞布置

从坝址处河段地形条件比较，坝址上游河段向右岸弯折，右岸形成向左略为凸起，坝址段接近直线型。从工程地质条件比较，若布置在左岸，导流洞进出口地质条件较好，覆盖层较薄，且出口基岩出露，能及早挂洞，但是交通不便，施工期间需架设连接导流洞的简易施工便桥。若布置在右岸，导流洞进出口地质条件较差，地形较缓，覆盖层较厚，土石方明挖工程量大，边坡处理工程量较大，同时大坝右岸布置有放空底孔及灌溉取水管，导流洞对右岸水工建筑施工有干扰，另外还会截断右岸施工交通通道。根据地形和地质条件，结合水工布置，推荐了导流洞布置在左岸方案。

隧洞进口明渠段长37.174 m，洞身段长170.94 m，出口明渠段长24.828 m;导流隧洞由3个直线段和2个圆弧段组成，第一个直线段长20.699 m，第一个圆弧段长19.757 m，圆弧半径为20 m，转角56.6°，第二个直线段长73.249 m，第二个圆弧段长15.386 m，圆弧半径为20 m，转角44.07°，第三个直线段长41.849 m。

5.2.3 导流洞断面设计导流隧洞进、出口均为切向坡，出口基岩裸露，地形坡度分别为65～70°、78～83°。自然边坡及开挖边坡稳定，强风化厚度约3 m。隧洞最大埋深64 m，洞室围岩为∈2g1浅灰、灰色薄—中厚层细粒白云岩夹角砾状或鲕状白云岩，岩层产状N65～75°E/SE∠8～11°，主洞线与岩层走向夹角约70°。隧洞围岩类别以Ⅲ类为主，除Ⅳ类围岩洞段外，隧洞成洞条件较好。

导流洞按初期导流设计流量控制，经水力学计算，导流洞断3 m×3.5 m的城门洞型断面，隧洞进口底高程417.00 m，出口底高程416.00 m，洞底坡0.005 85。直墙高度2.634 m，顶拱中心角120°。

导流洞Ⅳ类围岩段初期采用系统锚杆+喷C20混凝土支护，喷混凝土厚度为0.1 m;后期采用钢筋混凝土衬砌进行二次支护，衬砌厚度为0.3 m。Ⅲ类围岩段考虑到该段围岩较为完整，为节省导流投资，考虑采用系统锚杆+喷混凝土支护，喷混凝土厚度为0.1 m，顶拱及边墙不进行衬砌，底板需用20 cm厚C20混凝土找平。

6 截流设计[8]

根据导流规划和施工进度安排，截流时间选在11月初，根据《水利水电施工组织设计规范(SL303—2004)》，截流标准可采用截流时段重现期5—10年的月或旬平均流量，本工程截流标准采用5 a一遇洪水标准，截流设计流量采用11月平均流量为Q=1.84 m3/s，截流方式采用单戗堤立堵右岸单向进占截流。截流戗堤与上游横向围堰相结合，由于流量较小，故截流较为简单，截流难度较小，采用一般石碴即可完成截流任务。