云河水库施工导流围堰设计浅析

付立

（陕西省汉中市水利水电建筑勘测设计院，陕西汉中723000）

云河水库施工导流围堰设计浅析

付立

（陕西省汉中市水利水电建筑勘测设计院，陕西汉中723000）

云河水利水电工程河段存在河床砂卵石覆盖层较厚，河床透水性强，渗水量大的状况，导流设计中存在着导流围堰在汛期要能过水，围堰断面形式要经济合理，围堰要能够有效保护大坝基坑安全施工等要求。根据以上要求，选择全段围堰隧洞导流方式，合理确定围堰高程，采用钢筋石笼护面的过水土石围堰，围堰内部采用伸入基岩的混凝土防渗墙，石渣堰体填筑施工速度快。稳定可靠的导流围堰将使导流度汛任务顺利完成，为大坝安全、快速施工创造良好条件。工程建设建设后，效益显著。

云河水库；导流围堰；防渗；设计

1 工程概况

云河水利水电工程位于陕西省南郑县西南40 km的两河镇，系由云河（即漾家河上段）筑坝引水，向濂水河红寺坝灌区补水并结合发电的小（1）型跨流域引水综合利用工程，主要建筑物为4级。

云河水库大坝主体为碾压混凝土，碾压混凝土重力坝的施工为控制工程施工总进度的关键，而导流工程则是大坝快速安全施工的重要保证。碾压混凝土坝在施工期间必须采取严格的温控措施控制坝内温度，防止产生大量的温度裂缝。施工仓面过水会扰乱对大坝内部的温度控制，极易形成温度裂缝，要避免这种情况出现，因此要对导流方案设计准确，避免施工初期水流漫坝；大坝仓面出强约束区以后，通过坝体预留缺口宣泄洪水，既达到了联合导流隧洞安全度汛的目的，同时通过控制过流范围，避免洪水漫坝对坝体产生不良影响，因此要确保导流方案能保障基坑内快速、安全施工，在汛期前坝体达到缺口溢流的形态。

2 设计原则

工程中围堰的施工质量关乎到大坝施工的总体质量，本工程围堰设计应本着以下原则：（1）根据导流时段来水量，计算合理的堰顶高程和稳定可靠的断面形式，要在枯水期能保证大坝基坑施工安全，这就要求设计堰顶高程不能定得过高，增加投资，又要避免堰顶高程不够，出现大坝出强约束区以前水流漫坝的状况；（2）导流围堰填筑能够就地取材，经济合理，构造简单，便于修建、维护；（3）工程河段砂卵石覆盖层较厚，河床透水性强，渗水量大，要注重选择高效的防渗措施，避免大量渗水影响大坝主体施工速度。

3 导流方式及围堰型式的确定

3.1 导流方式

根据云河水库大坝坝址地形地质情况，由于河谷狭窄，河床最窄处仅25 m左右，若采用分期围堰，施工场地小，施工仓面狭窄，不利于快速施工，在汛期坝体没有出强约束区情况下坝面过水会对坝体质量产生影响；河床强透水层深度达6 m，修筑分期围堰防渗处理工程量大；且枯水期导流流量不大，不宜采用分期围堰导流。

全段围堰隧洞导流方案，使得施工场地范围大，干扰小，有利于加快施工进度，故选择全段围堰导流方式。

3.2 围堰基本型式及构造

施工导流常用有土石围堰、草土围堰、混凝土围堰、钢筋混凝土围堰等[1]。普通土石围堰、草土围堰不能达到汛期过流的要求；混凝土与钢筋混凝土围堰抗冲与防渗能力强，但开挖方量及浇筑混凝土量大，造价较高；混凝土护面过水土石围堰符合汛期过水要求，但施工过程中需要分期施工，防渗工艺复杂，不利于加快施工进度；钢筋石笼护面的过水土石围堰，采用垂直混凝土防渗墙防渗，防渗结构简单，混凝土防渗墙与石渣填筑堰体施工同步进行，施工速度快。故选择钢筋石笼护面过水土石围堰进行设计。

4 导流围堰设计

4.1 工程等级及洪水标准

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2004）[2]和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）[3]的规定，综合分析保护对象、失事后果、导流建筑物使用年限、围堰高度和库容，确定导流建筑物级别为5级；根据围堰结构类型确定导流建筑物洪水标准，可用5~10年洪水重现期。考虑到云河水库大坝为刚性坝，施工期设计洪水标准选用规范规定的下限值，即采用5年一遇洪水标准设计。

云河水库坝址以上控制流域面积128 km2，主河道长18.95 km，河道比降20.4‰。流域呈阔叶状，河道两岸山势陡峭，河谷狭窄，大部分为深山水源涵养区，植被良好，水土流失较小，年降雨量大于1400 mm，河流水量充沛，因流经灰岩地区，有多处泉水补给，枯水期水量比较平稳。根据汉中地区河流洪水变化规律及本工程施工安排，确定枯水期为6个月（1~2月、3~4月、11~12月），分三个时段，计算得出枯水期各时段流量分别为Q1~2月=3.04 m3/s，Q3~4月=48 m3/s，Q11~12月=27.6 m3/s。

按枯水期流量Q20%=48 m3/s计算上游围堰水位为842.40 m，取超高0.5 m，确定堰顶高程842.90 m。按枯水期流量Q20%=48 m3/s计算下游围堰水位为839.80 m，考虑下游围堰能起到临时交通的作用，取超高0.7 m，确定堰顶高程840.50 m。

4.2 设计内容

根据导流洞布置、基坑施工开挖和上游围堰运行要求，上游围堰布置于大坝上游约20 m处，堰体上游坡脚距导流洞进口约25 m，结构型式为石碴填筑和干砌石护面组成的过水围堰。堰体过水保护体系采用干砌石护面，护面厚0.5 m，再利用Φ10@200钢筋网固面，钢筋网锚入河道两岸山体岩石内。堰顶高程842.90 m，河床面以上最大堰高5.7 m。设计堰顶宽度3.5 m，长38 m，迎水面坡比1∶2，背水面坡比1∶1.5，河床为砂卵石层，厚度最大处约6.0 m，堰体采用C15混凝土防渗墙防渗，防渗墙底部嵌入基岩0.5 m，防渗墙最大深度约11.7 m，防渗墙顶部厚度0.5 m，墙体上、下游面坡比为1∶30，防渗墙中点处设一道伸缩缝，缝间设铜止水片。混凝土防渗墙与河岸连接处嵌入基岩或不透水层，进行锚固和灌浆处理。堰体石渣填筑时应保证混凝土防渗墙两侧石渣顶面高程相差不超过0.1 m，防渗墙1.5 m范围内石渣压实时应在墙两侧同时进行，防止墙体倾斜。

下游围堰位于坝轴线下游约51 m处，结构型式为石碴填筑和干砌石护面组成的过水围堰。堰体过水保护体系同上游围堰。堰顶高程840.50 m。设计堰顶宽3.5 m，长53 m，迎水面坡比1∶2，背水面坡比1∶1.5，河床面以上最大堰高5.8 m。河床为砂卵石层，平均厚度约3.0 m。堰体采用混凝土防渗墙防渗，防渗墙最大深度约8.8 m，防渗墙顶部厚度0.5 m，墙体上、下游面坡比为1∶30，沿围堰轴线长每隔20 m设一垂直温度伸缩缝，缝间设铜止水片。混凝土防渗墙与河岸连接处，防渗墙要嵌入基岩或不透水层，并进行锚固和灌浆处理。堰体石渣填筑时应保证混凝土防渗墙两侧石渣顶面高程相差不超过0.1 m，防渗墙1.5 m范围内石渣压实时应在墙两侧同时进行，防止墙体倾斜。

4.3 后期处理

导流围堰在大坝下闸蓄水前拆除，混凝土防渗墙应破碎拆除，并回收钢筋石笼护面中的部分钢材。

5 结语

云河水库导流围堰主体采用导流隧洞开挖石渣填筑，取材方便，造价经济，钢筋石笼护面及混凝土防渗墙施工方法简单，施工速度快，为工程建设节省了工期；堰顶高程确定合理，既避免了定得过高，不利于节省投资，又避免了堰顶高程选得过低，出现施工初期水流漫坝和淹没基坑的状况；云河水库大坝主体工程施工已经进行了一年多时间，在此期间施工导流围堰堰体稳定，外部用钢筋网对干砌石护面的固定保护效果较好，汛期洪水对堰体破坏范围小，围堰修整工作量少；围堰内部采用伸入基岩的混凝土防渗墙，建成后防渗效果较好，减少了大坝主体施工期间基坑内排水工程量，极大的减小了渗水对大坝连续浇筑、快速施工的影响，为工程建设发挥了显著效益。

[1]袁光裕主编.水利工程施工[M].4版.北京：中国水利水电出版社，2005（2007重印），P15～P40.

[2]SL 303—2004，水利水电工程施工组织设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2004.

[3]SL 252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准[S].北京：中国水利水电出版社，2000.

TV551.3

B

1673-9000（2017）03-0094-02

2017-04-16

付立（1988-），男，陕西勉县人，助理工程师，主要从事水利水电工程设计工作。