锦凌水库施工期水流控制措施方案

任妍儒

(辽宁省观音阁水库管理局，辽宁本溪117100)

1 水文地质概况

1.1 水文气象

据多年统计资料表明，坝址多年平均气温9.2℃，多年平均降水量555 mm，降水年内分配极不均，主要集中在7、8月份，占全年降水的51.6%，降水年际间变化较大，丰枯水年降水量相差达2.4倍;多年平均蒸发量1747.8 mm;多年平均风速4.0 m/s，最大风速26.0 m/s;最大冻土深度113 cm。径流补给主要为大气降水，年际变化很大，年内分配极不均匀。

1.2 工程地质

锦凌坝址位于小凌河干流锦州市上游约9.5 km处，村屯距坝址较近，左岸上游600 m为沙河堡，右岸紧临后山河营子。坝址区基岩岩性主要为安山岩和熔岩。坝址区地下水主要为第四系松散层孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型，第四系含水层主要为圆砾层。基岩裂隙水含水层分布在坝址区两岸安山岩及熔岩中，地下水位较低。

2 导流时段标准及流量

2.1 导流时段

锦凌水库具体围堰施工时段为:2010年5月1日开始修建左岸一期“U”型挡围堰，采用已建成的明渠导流，要求围堰在2010年7月7日完成，保护左岸滩地149 m段土石坝填筑在汛期施工不受影响;2010年9月15日前，修建左岸二期一次围堰，导流明渠一次截流，进行左岸明渠及纵向围堰占压段土石坝(350 m)基础处理施工(左岸二期一次围堰和左岸明渠及纵向围堰占压段土石坝(350 m)基础处理由其他标段完成)，此期间河水从右岸底孔坝段过流，二期一次围堰在2011年3月16日前拆除;2011年9月11日至2011年9月20日进行左岸二期二次围堰施工，导流明渠二次截流，河水从右岸底孔坝段过流，保护左岸明渠及纵向围堰占压段土石坝填筑(350 m)施工，左岸二期二次围堰在2012年讯前拆除。2012年7月，大坝完建，施工导流任务完成。

2.2 导流标准及流量

根据招标文件，本工程左岸滩地149 m坝段施工时的挡水围堰(左岸一期围堰)为全年挡水，导流标准取10 a一遇洪水标准，Q=3460 m3/s，相应上游水位为37.3 m，下游水位为32.88 m;剩余350 m坝段施工时的挡水围堰(左岸二期围堰)为枯水期挡水，导流标准取10年一遇标准，Q=262 m3/s，相应上游水位为35.68 m，下游水位29.85 m。

3 大坝围堰及截流施工

3.1 导流建筑物布置

3.1.1 一期围堰

根据工期安排，本工程左岸一期围堰是左岸滩地149 m坝体施工的挡水围堰，挡水标准为全年10 a一遇。考虑不影响坝体填筑，一期围堰具体布置如下:一期上游围堰布置在距坝轴线上游120 m处，围堰围堰轴线长为180 m;一期下游围堰布置在距坝轴线下游140 m处，下游围堰轴线长为200 m;一期纵向围堰布置在主坝桩号0+209.00 m处，连接一期上下游围堰，纵向围堰轴线长为300 m。

3.1.2 二期围堰

左岸二期一次围堰主要为左岸明渠及纵向围堰占压段土石坝(350 m)基础处理施工(左岸二期一次围堰和左岸明渠及纵向围堰占压段土石坝(350 m)基础处理由其他标段完成)进行挡水。二期二次围堰是左岸明渠及围堰占压350 m坝体施工的挡水围堰，挡水标准为枯水期。考虑不影响坝体填筑，二期二次围堰具体布置如下:二期二次上游围堰布置在距坝轴线上游120 m处，围堰围堰轴线长为70 m，左岸连接左岸一期上游围堰，右岸连接右岸纵向围堰;二期二次下游围堰布置在距坝轴线下游140 m处，下游围堰轴线长为65 m，左岸连接左岸一期下游围堰，右岸连接右岸纵向围堰[1]。

3.2 围堰结构型式

3.2.1 左岸一期围堰

左岸一期围堰为全年挡水围堰，根据汛期10 a一遇洪水标准，Q=3460m3/s，相应上游水位高程为37.3 m，下游水位高程为32.88 m。由此确定左岸一期上游围堰顶高程为38.00 m，一期下游围堰顶高程为33.50 m，左岸一期纵向围堰顶高程为38.00 m变坡至33.50 m，与左岸一期上下游围堰衔接。上游围堰处地面平均高程为33.40 m，下游围堰处地面平均高程为32.50 m，纵向围堰处地面平均高程为33.10 m，可确定左岸一期上游围堰堰高为4.6 m，左岸一期下游围堰堰高为1.0 m，纵向围堰平均高度为2.65 m。

围堰采用土石围堰，考虑通车要求及边坡稳定，左岸一期围堰堰顶宽均为8 m，围堰两侧边坡为1∶2，围堰堰体防渗采用在应水面侧边坡铺设防渗土工膜，围堰基础不设防渗，对于围堰基础以下渗水采用在围堰内设泵站强排。为保证围堰边坡的稳定及抗冲刷能力，围堰迎水面边坡采用人工装草袋土防护。

3.2.2 左岸二期二次围堰

3.2.2.1 二期二次上游围堰

根据工期安排，截流时段安排在2011年大汛期以后，因此截流戗堤的防汛标准采用汛后期10 a一遇最高水为流量192 m3/s，相应水位高程约为30.50 m。由此确定截流戗堤堤顶高程为31.50 m。

由于本工程上游围堰的挡水时段为主汛期以后的汛后期至次年的汛前期结束，因此根据枯水期10 a一遇最高水位流量262 m3/s，相应水位高程为35.68 m，可确定上游围堰堰顶高程为36.1 m。

根据上游围堰布置位置，可确定围堰及戗堤底高程为28.23 m。围堰采用土石围堰，上游围堰堰顶考虑通车要求，确定围堰顶宽8 m，围堰上下游边坡为1∶2，围堰防渗采用在上游侧边坡铺设防渗土工膜，为保证围堰边坡的稳定及抗冲刷能力，围堰应水面边坡采用人工装草袋土防护。

3.2.2.2 二期二次下游围堰

下游围堰主要为围堰堰体填筑施工。下游围堰防汛标准为枯水期。根据招标文件，10 a一遇全年最高水为流量262 m3/s，相应下游水位高程约为29.85 m，由此确定围堰堰顶高程30.50 m。根据下游围堰布置位置，可确定围堰底高程为28.23 m。围堰采用土石围堰，下游围堰堰顶考虑通车要求，确定围堰顶宽8 m，围堰上下游边坡为1∶2，围堰防渗采用在下游侧应水面边坡铺设防渗土工膜，为保证围堰边坡的稳定及抗冲刷能力，围堰应水面边坡采用人工装草袋土防护。

3.3 围堰填筑方法

3.3.1 截流

选择单戗堤立堵截流方式。截流戗堤布置在大坝上游围堰的上游堰脚。截流采用由左岸向右岸单向单戗堤立堵进占方式。截流戗堤龙口宽度20 m。

3.3.1.1 抛石块径计算

根据抛石块径计算公式，结合本标的流域情况及水文特点计算为:

式中:d为石块粒径;g为重力加速度，9.8m/s2;rs，r分别为块石容重和水容重，2.6t/m3，1t/m3;v为计算流速，3.5m/s;K为稳定系数，K=0.86。

计算得:d=0.53 m，初步确定龙口抛石粒径最大为0.6 m，围堰戗堤填筑主要利用上坝公路及桥涵工程基础开挖石料。

3.3.1.2 块石储备

在围堰左岸滩地设置临时大块石储备场，料源为上坝公路及桥涵工程基础开挖石料。粒径为0.6 m，并根据截流前天气预报情况，预先制做钢筋石笼备用。确保截流工作顺利进行。

3.3.1.3 截流方法

用3.0 m3装载机装渣，20 t自卸汽车运输上堰，同时采用TY 220推土机平整振动碾压实。当戗堤填筑至龙口位置时，为防止戗堤头部石渣由于水流流速过快造成冲刷流失，可用抛填大块石的方法对已形成的戗堤头部进行块石裹头处理。

3.3.2 龙口合龙

1)龙口合龙前，首先对龙口水流情况进行认真测定分析，为了随时观测合龙过程中龙口上、下游侧水位落差和水面曲线变化情况，在龙口上、下游侧，左右岸分别设置4个水尺，设专人观测。同时对合龙料物、设备等情况进行详细的检查核对后方可进行施工。

2)合龙施工开始时由用2 m3反铲将4台预备车量提前装料并停放于施工道路一侧，合龙开始时采用单戗堤单向进占立堵形式，所用石料主要利用20 t自卸车从石料存放场运到施工现场，载渣车辆倒退倾填，用一台TY220推土机平料，并保证戗堤石料的连续抛投，龙口一次性合龙。

3)合龙施工时，根据以往施工经验，石料抛投采用上游抛投法。如发现戗堤下游脚出现淘刷现象，立即采用上、下游角均突出抛投进占法，随后中部抛投跟进，直至合龙成功。

3.3.3 围堰堰体施工

龙口和龙后，随即进行上游围堰的加高、加宽及下游围堰填筑施工。围堰填筑采用分层填筑、分层碾压的施工方法。上下游围堰填筑料源为一期纵向围堰拆除料。由3.0 m3装载机、2.0 m3反铲装料，装20 t自卸汽车直接运输至施工现场，垂平行围堰轴线方向采用后退法卸料每层铺料厚度为0.75 m，D 85推土机摊平，碾压采用13.5 t振动碾配2.8 kW蛙式打夯机压实，碾压方向平行于围堰轴线方向，边角部位采用小型手扶振动碾或人工夯实。

根据大坝工程工期安排，2011年汛期由大坝坝体挡水，因此围堰基础不设防渗，只对围堰堰体设防渗，对于围堰基础渗水采用设置水泵强排。围堰堰体防渗采用在围堰迎水面铺设防渗土工膜。围堰填筑结束后，分别在上下游围堰迎水面铺设防渗土工膜，由人工铺设。堰体两侧护坡采用人工装土编织袋分层错缝码护砌。

3.3.4 围堰拆除

3.3.4.1 左岸一期围堰拆除

左岸一期围堰拆除分上下游围堰及纵向围堰拆除两部分，纵向围堰一次性拆除，拆除料用于二期二次围堰填筑施工。左岸一期上下游围堰先降低拆除，左岸一期上下游围堰先拆除至左岸二期二次围堰顶高程后，与二期二次围堰形成联合挡水围堰并形成施工道路，最后与二期二次围堰一期拆除。围堰拆除采用围堰拆除采用2.0 m3液压反铲在围堰顶倒退直接开挖装车，20 t自卸车运料。

3.3.4.2 左岸二期二次围堰拆除

左岸二期二次围堰拆除分上、水下部分分别拆除，先拆除水上部分，再拆除水下部分。围堰拆除采用围堰拆除采用2.0 m3液压反铲在围堰顶倒退直接开挖装车，20 t自卸车运料至渣场。拆除时间为2012年汛前拆除。

3.4 截流安全准备

3.4.1 建立安全保障体系

实行责任人负责制，在截流过程中，使各种不安全因素得到查清和消除。对安全系统网络中的两级安全人员进行系统的安全管理培训，对参与截流工程施工的全体人员开展安全知识培训，提高全员的安全意识。

3.4.2 安全措施准备

根据施工组织设计中有关安全要求和有关安全规范，制定详细的安全规定和安全措施，并作为执行文件下发到各单位、各班组贯彻实施。

3.4.3 安全设施准备

根据施工安全规定和措施，提前配备截流施工所需的各种安全设施。

3.5 截流施工水文预报与监测

在河道截流期间和截流过程中，加强水文预报和观测，有利于截流合龙时机的选择、截流水力学参数的确定与复核、抛投料物规格和数量的确定等，为截流指挥提供可靠的依据。一般龙口开始进占后，其水流逐渐成为束窄河道水流。在戗堤头部作用下，形成带有旋涡的分离线，把龙口水域分为回流区、紊流区和主流区。龙口测速拟采用“哨兵”型ADCP法为主，流速仪法和浮标法为辅的方案。

[1]王跃峰，李天骄，成保才，刘超.青岛产芝水库除险加固工程施工期水流控制分析[J].水利水电工程设计，2005(04):24－25.