云华水库施工导流设计与施工进度

徐 超，王 娜

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 工程概况

云华水库位于云南省大理白族自治州云龙县白石镇云顶村的大龙河上游的江尾河上，江尾河为沘江二级支流，属澜沧江水系。工程区距离云龙县城86 km，距离兰坪县40 km，距离大理州240 km，境内以公路为主。

云华水库总库容637.84万m3，年总供水量704.1万m3，灌溉面积约0.09 万hm2。云华水库工程由枢纽工程和输水工程组成，水库枢纽工程主要包括拦河坝、溢洪道和输水洞。

本工程拦河坝坝型采用黏土心墙堆石坝，最大坝高66.8 m，坝顶上游侧设有混凝土防浪墙，坝顶长度315 m、宽7 m。上、下游坝坡均采用干砌石护坡。心墙上游侧设厚3.0 m混合砂反滤层，下游侧设厚1.5 m混合砂反滤层和1.5 m厚碎石反滤层。高程2 505 m以下心墙底部设混凝土齿墙，坐落于强风化基岩上，高1.0 m，基础厚1.0 m，宽10 m。帷幕灌浆在混凝土齿墙基础进行，高程2 525 m以下采用双排帷幕灌浆，孔、排距均为1.5 m，以上采用单排帷幕，孔距1.5 m。主要工程量为土石方开挖32 万m3，石方回填88万m3，黏土心墙回填19万m3，混凝土浇筑2万m3，帷幕灌浆20 888 m。

工程区属北温带半湿润严寒高原气候区。受地形条件及气候条件的影响，降水在年内分配不均。年降水量在年内的分布十分集中，6—10月（雨季）降水量占全年的79.5%，11月—次年5月（旱季）降水量仅占全年的20.5%。云龙气象站（石门）多年平均年降水量756.2 mm，多年平均年水面蒸发量1 853 mm，最长连续降水日数17 d、相应降水量138.9 mm。年平均气温16.0 ℃，多年平均年最大风速11.5 m/s。气象特征，见表1。

表1 云龙气象站（石门）气象要素特征

2 施工导流

2.1 导流标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），云华水库属小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，其主要建筑物拦河坝、溢洪道和输水洞级别为4级，消能防冲等次要建筑物为5级。

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）表2.2.1的规定，确定大坝导流建筑物的级别为5级，导流建筑物洪水重现期按5年选用，枯水期导流，导流洪峰流量为5.32 m3/s；确定导流洞进、出口导流建筑物级别为5 级，全年导流，导流洪峰流量为39.4 m3/s。施工期设计洪水成果，见表2。

表2 枯水期（施工期）设计洪水成果

2.2 导流方式

本工程拦河坝施工采用“全断面围堰挡水、隧洞导流”方式导流。本工程将导流洞与输水洞相结合布置，导流洞进口尺寸为2.5 m×2.5 m。工程施工时上游设枯水期围堰挡水，在一个枯水期拦河坝填筑上升至临时度汛高程，后续施工由度汛坝体挡水导流度汛。

导流泄洪洞进、出口施工采用“预留土埝挡水、原河道泄流”方式导流。进口预留土埝顶高程为2 506.89 m，出口预留土埝顶高程为2 487.02 m。

溢洪道安排在非汛期施工，枯水期水位均低于溢洪道进出口高程，施工不受来水影响，不需导流。

2.3 导流建筑物设计

大坝施工挡水建筑物围堰为土石围堰，泄水建筑物为导流洞。工程施工时首先施工导流洞，待导流洞施工完毕后填筑围堰。

（1）导流洞。导流洞与输水洞相结合。导流洞采用进口设置有压短管的无压洞，隧洞进口处河床高程约2 505 m，因此确定其进口底高程为2 505 m；根据出口的地形、地质条件、河底高程等，确定洞出口底高程为2 487 m，全洞长480.1 m，洞底纵坡按进出口高程确定为0.038 6。

导流洞进口尺寸由20年一遇洪水的度汛流量、拦河坝填筑能力及施工方便性进行综合确定，确定导流洞进口尺寸为2.5 m×2.5 m，施工期20年一遇洪水导流洞过流量为58.4 m3/s。

（2）围堰。通过导流洞泄量关系曲线可知，5年一遇施工期洪水位为2 506.32 m。

拦河坝上游围堰堰顶高程计算公式为：

式中：H1为设计洪水位（m），取H1＝2 506.32 m；H2为安全超高（m），取H2＝0.5 m；H3为波浪爬高（m），计算数值很小，忽略不计。

经计算，拦河坝上游围堰堰顶高程为2 506.82 m。

拦河坝上游围堰为土石围堰，梯形断面，迎水面填筑0.5 m草袋土，采用土工膜防渗。围堰顶宽5 m，边坡1∶2.5，高2.82 m，顶高程2 506.82 m，长50 m。

河道纵坡较大，下游无回水，不需要修筑下游围堰。

2.4 施工度汛

施工期度汛标准，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）表3.2.16，拦洪库容小于0.1亿m3，土石坝采用20年一遇洪水，流量为101 m3/s。通过导流洞泄洪，20年一遇洪水的调洪高程为2 514.47 m。导流洞调洪成果，见表3。

表3 导流洞调洪成果（起调水位2 505 m）

大坝施工度汛高程按照20年一遇洪水调洪高程加安全超高加波浪爬高计算。根据相关规范，安全加高取0.5 m，波浪爬高取1.0 m，经计算20年度汛拦河坝坝顶高程为2 515.97 m，取2 516.0 m。坝体度汛填筑量约39.4万m3。

大坝填筑的第一个非汛期大坝上升高程为2 516 m，后续工程利用大坝临时断面挡水度汛。

3 施工进度

3.1 施工有效天数分析

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定的停工标准及气象要素特征表，对本工程的年有效施工天数进行分析计算得出：黏土心墙年有效施工天数为235 d（黏土心墙雨季施工天数仅为38 d），堆石料年有效施工天数为294 d，混凝土浇筑年有效施工天数为331 d，反滤料年有效施工天数为301 d。雨日停工标准，见表4。

3.2 关键性工程项目分析

根据工程特点，确定本工程控制性工程为拦河坝工程。这里，只对控制性工程的关键性工程项目进行分析。

表4 雨日停工标准

通过工程区自然条件、施工有效天数分析，可知黏土心墙填筑为拦河坝填筑的控制性工程。工程区属北温带半湿润严寒高原气候区，年降水量集中分布在6—10月，加之6—10月施工有效天数很少，确定6—10月不进行拦河坝填筑施工。

根据拦河坝结构，如果按照“拦河坝基础开挖→混凝土盖板浇筑→帷幕灌浆→大坝填筑”的顺序施工，其中拦河坝基础开挖、帷幕灌浆占用直线工期较长。通过分析，安排大坝基础开挖与导流洞施工同时进行，在导流洞具有导流功能前，拦河坝开挖不受河水影响的部位。经过这样安排，大坝基础开挖只占不到1个月的直线工期。帷幕灌浆施工安排在拦河坝填筑的第一个非汛期末尾开始进行，也就是说等度汛坝体填筑完成后再进行帷幕灌浆施工，在下一个非汛期到来前完成帷幕灌浆施工，这样安排优点是节省工期、汛期均衡施工，缺点是帷幕灌浆钻孔量增加，通过比较优点带来的效益远大于缺点带来的费用增加。

本工程拦河坝填筑总量107万m3。由于填筑量较大，需要安排在非汛期进行施工。本工程拦河坝填筑安排在两个非汛期进行，每月平均填筑强度为9.3万m3。

通过上述自然条件、主体建筑物的施工特性及主体建筑物工程量分析，确定本工程控制性工程关键性工程项目为：导流洞工程（拦河坝基础开挖）→围堰填筑工程→拦河坝基础开挖工程（受河水影响部位）→混凝土盖板浇筑→大坝填筑、帷幕灌浆工程→坝顶及其他附属工程。

3.3 施工进度计划

本工程施工计划总工期36 个月，即第1年1月至第3年12月。

施工准备工程计划在第1年1—3月进行，历时3 个月，主要完成施工道路、施工用电、生产生活用房及各项生产设施的修建。右岸导流（输水）洞计划从第1年3月开始施工，10月底完工，计划总工期8个月。枯水期导流截流计划在第1年11月上旬进行，第2年5月中旬完成度汛坝体填筑，度汛坝体顶高程满足度汛要求；第3年5月底完成大坝填筑，导流结束，5月底拆除导流围堰。拦河坝控制性工程为黏土心墙填筑，拦河坝填筑施工在雨季（6—10月）停工。拦河坝基础开挖计划在第1年3月开始，11月底完成基础开挖，共计9 个月。帷幕灌浆工程在第2年4月开始，10月底完成，共计7 个月。拦河坝填筑安排在2个枯水期进行。第2年1—4月中旬为第1 个枯水期施工时间，完成度汛坝体填筑及上游度汛高程下的护坡工程，历时4.5 个月；第2年11月至第3年5月底为第2个枯水期施工时间，完成剩余坝体填筑工程，历时7 个月。拦河坝填筑总工期11.5 个月。拦河坝干砌石护坡、坝顶及其他附属工程安排在第3年6—10月，历时5个月。完建工程计划在第3年11—12月进行，工期为2个月。

4 结语

（1）施工导流利用拦河坝度汛，降低了导流标准，减少了施工临时量，并相应地减少了工程投资。

（2）导流洞与输水洞相结合，导流洞进出口施工导流利用预留土埝挡水，减小了施工临时量，节省了工程投资。

（3）控制性关键工程项目的合理安排，减少了施工工期。