浅谈土石围堰及明渠导流在小型水闸中的应用

上官宗盼　胡之昂

摘 要：该文结合永嘉县瓯江治理工程胜丰水闸的实际情况，对土石围堰及明渠导流在水闸临时导流工程中的应用进行阐述。根据现场地形情况及工程特点选择合适的导流方式，同时分析工程导流需要解决的主要难点，并综合考虑经济性、合理性对导流建筑物进行设计。通过本工程导流的实际应用情况体现该种导流型式的特点，并且通过实际施工布置过程中暴露出的相关问题，反映出该种导流型式可能存在的缺陷，在今后的工程中更加科学合理的加以应用。

关键词：土石围堰 明渠 导流 水闸 临时工程

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0080-01

1 工程概况

永嘉县瓯江治理工程涉及温州市永嘉县桥头镇、桥下镇和黄田街道，位于瓯江下游北岸及支流楠溪江下游，堤（岸）线全长18.577 km，涵闸11座，涵洞14座。堤防工程等级为IV等，防洪标准为20年一遇，工程任务以防洪为主，结合排涝、景观等综合利用，工程概算总投资10.29亿元。

桥头下村片汇水面积8.71 km?，设计结合现状支流在该片区设置有2座水闸1座涵洞，胜丰涵闸为其中一座三孔水闸，设计洪水标准为20年一遇，闸外侧设计洪水位6.80 m。该闸根据运行要求，当瓯江洪水上涨形成外江水倒灌，则关闸挡洪，当瓯江洪水回落低于围区水位，重新开闸排涝。

胜丰涵闸由与内河连接段、闸室段、穿堤箱涵段及与外江连接段组成。闸室段长7.00 m，共3孔，单孔孔口尺寸4.00 m×4.00 mm，胸墙布置在工作闸门前（内河侧）；与内河连接段由C35F50钢筋砼箱涵、C35F50钢筋砼挡墙及厚35cm的生态网垫组成；穿堤箱涵采用C25F50钢筋砼结构，孔口尺寸4.00 m×5.27 m（宽×高），共3孔，长4 m，箱涵与两岸堤防相接；与外江连接段由厚100 cm（共两层）的大块石水平防冲平台组成，平台高程为1.50 m。设计平台控制高程以下根据需要采用抛石填筑，抛石迎水坡坡比为1∶4。

根据地勘剖面，水闸地基土以粉细砂及砂砾卵石为主，上部砂质粉土、粉细砂和含泥砂砾卵石较为松散。地基承载力满足要求，但在洪水期闸底板及闸室两侧易发生渗透破坏，在闸室段地板下采用高压旋喷桩进行垂直防渗处理。

2 导流施工方案

2.1 导流方式

胜丰水闸闸址接近支流河口段，外江侧比内河侧稍宽，而内河河宽变化不大，水闸中线基本在河道中心线，河流右岸（上游侧）地势较高，且均为滩林，河流左岸（下游侧）地势较低，土质较松散，亦为滩地。考虑到施工成本同时便于施工，本水闸导流方式采用“一次围堰断流、明渠导流”，即涵闸内江侧、外江侧分别布置围堰挡水，非汛期来水由明渠导流。

2.2 难点分析

根据水闸特点并结合工程现场实际，胜丰涵闸导流施工存在的主要难点：1、施工内河侧及外江侧临时围堰位置选择；2、施工临时围堰的高程确定；3、导流明渠的线路布置；4、导流过水断面的确定；5、围堰防渗措施以及迎水面防冲刷措施；6、基坑渗水的解决方式。

2.3 导流标准

本工程堤防工程级别为4级，防洪标准为20年一遇，堤防及交叉建筑物（包括水闸及涵洞等）等建筑物级别为4级。

根据主体建筑物所处的工程位置、布置特点及地形、地质条件，本工程施工围堰采用土石混合结构。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）和《堤防工程施工规范》（SL260-98）等规定，施工围堰临时性建筑物为5级，相应设计洪水标准：土石类建筑物为5～10年一遇。本工程度汛标准采用全年10年一遇设计洪水。

根据工程总体施工进度计划，涵闸等交叉建筑物基础土方开挖和基础混凝土浇筑等均安排在非汛期施工。综合考虑安全、经济、水文等因素，工程区处于瓯江河口强感潮河段，涵闸规模小，所以相应围堰设计洪水标准按非汛期3年一遇高潮位设计。

2.4 导流建筑物

根据胜丰涵闸位置的现有地形条件，上游侧地形地势较高，与原河岸相接不需要修建围堰，涵闸外江侧、内河侧和下游侧均需修建围堰。

涵闸外江侧采用土石结构不过水围堰，为减少堰体长度，结合现场实际地形，围堰布置在理砌大块石区域，围堰顶高程5.02 m（按非汛期3年一遇高潮位加安全超高0.7 m设计），围堰高5～6 m，堰顶宽4 m，外江侧坡比设置为1∶3.0，内江侧坡比1∶2.0，堰长58 m。堰体为石碴填筑，防渗体为2.0 m厚粘土斜墙，斜墙外江侧为1.0 m厚块石护坡，粘土与块石之间铺设土工布。内侧施工区，为防止透水，在基坑内放置水泵进行排水。

涵闸内河侧围堰采用土围堰，尽量减少堰体长度，同时考虑明渠的长度，结合上游河宽，围堰布置在生态网垫部位外侧，围堰顶高程5.02 m，围堰高3.5 m，顶宽2.0 m，两侧边坡均为1∶2.5，堰长40 m。内河侧围堰同时作为明渠的起始段，为防止水流冲刷，围堰外侧斜坡铺设土工布。内侧施工区，为防止透水，在基坑内放置水泵进行排水。

下游侧围堰与导流明渠相结合，采用土围堰，即利用明渠开挖料加高明渠上游侧边坡，堰顶与内河侧围堰高相同。为减少导流明渠长度，保证堰体稳定，将下游侧围堰顶宽设为3.0 m，两侧边坡均为1∶2.5。

导流明渠布置在涵闸下游侧，导流明渠自内江围堰外侧开始，止于外江围堰外侧，渠底宽3.0 m，渠底高程0.0 m，两侧边坡坡比为1∶2.5，顶高程5.02 m，过流断面面积78 ㎡，满足非汛期河道过水。为防止水流冲刷，渠底及边坡均铺设土工布，同时在明渠表面铺设10 cm素砼，增加抗冲刷能力。

3 应用情况

胜丰涵闸导流工程于2014年12月实施完成，在非汛期水闸施工中，导流明渠能满足河道正常过水，明渠表层浇筑素砼，未出现冲刷破坏的情况，内河侧及外江侧围堰渗水量较少，通过水泵排水基本能保证干地施工，日常少量降雨亦通过水泵排出基坑。但另一方面，也暴露了一些问题：导流明渠占地面积较大，在地形狭窄的施工区使用受限；土石围堰容易造成水土流失，对河道造成影响，需要有针对性的进行防护。

4 结语

土石围堰及明渠导流因其适用面广，在有较宽阔滩地或有溪沟、老河道等均能采用该种导流型式，且导流流量可根据实际调整明渠过流面积，其施工较方便，取材容易，造价相对较低，在水闸施工中应用较为广泛。本次实际工程的成功应用，一方面验证了导流明渠适用条件，对明渠导流特点及其关键因素的一次实践；另一方面，针对本次应用存在的问题需要进一步进行探讨和总结，更加科学的指导实践。

参考文献

[1] 浙江省水利水电勘测设计院.永嘉县瓯江治理工程初步设计报告[R].2012.

[2] 张云生，张文倬.导流明渠设计问题探讨[J].云南水力发电，2010（2）：1-5.

[3] 王英华，陈晓东.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社，2010.endprint