千岛湖配水工程渌渚江施工导流设计与优化实施

陈永红，李向姚，朱世永

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州，311122）

1 工程概况

杭州市第二水源千岛湖配水工程输水线路起自千岛湖金竹牌进水口，终点为余杭区桦树村，接入闲林水库。输水线路主要途经浙江省淳安县、建德市、桐庐县、富阳区、余杭区等5个区（县、市），全长112.34 km。按照输水线路布置要求，沿线途经河流较多，其中在富阳区渌渚镇六渚村南侧穿越渌渚江时采用了倒虹吸埋管方式。

渌渚江倒虹吸管段桩号长度为842.8 m（桩号69+867.0～70+709.8），跨渌渚江主河槽段长度76 m，管底高程为-8.3 m，两岸采用1∶3斜坡与滩地段埋管连接，滩地段埋管的底高程为-3.0 m。埋管采用钢管内衬，管径5.0 m，钢管采用Q345R钢，壁厚22 mm，外包C25混凝土，钢管间距3.0 m设置一道加劲环，厚度22 mm，高20 cm。

2 水文、气象及地质条件

渌渚江为富春江富阳境内北岸的一条支流，流域面积745 km2，主流长63.3 km，平均比降3.1‰。流域属亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛。径流在年内与降雨一样，呈季节性变化，主要集中在梅雨季和台风季。5～6月梅雨洪水概率大，7～9月为台雨洪水。受下游富春江洪水顶托，渌渚江下游河段（工程区段）高水位绝大部分发生在梅雨期。

渌渚江流域地处钱塘江流域富春江中部，属亚热带季风气候区，受东南季风影响，气候温和湿润、雨量丰沛、四季分明、日照充足。降水量分配不均，大部分集中在4～10月，约占全年降水量近80%。多年平均气温16.1℃，多年平均年降水量1483.2mm。

渌渚江倒虹吸段覆盖层主要为第四系全新统冲洪积层（al-plQ4），上部为灰黄色含砾石粉质粘土，可塑，砾石直径一般为0.5～2 cm，厚度约4.2～6.6 m；中部为灰～青灰色粉质粘土，软塑～可塑，厚3.0～4.0 m；下部为砂砾卵石及含泥砂砾石，卵石粒径一般3～10 cm，大者可达15 cm以上，多呈次圆状，松散～中密，原岩以砂岩、凝灰岩为主，厚度2.0～6.2 m。下伏基岩为志留系中统康山组（S2k）粉细砂岩及志留系下统大白地组（S1d）砂岩。

3 前期施工导流设计及施工难点

3.1 前期施工导流设计成果

初步设计阶段，渌渚江倒虹管方案施工采用“一次围堰断流、明渠导流法”，即一期导流采用上下游断流围堰挡水、左岸导流明渠导流，二期导流采用恢复原河道过流。一期导流设计标准采用非汛期重现期10年洪水，相应设计流量为578 m3/s。

导流明渠底宽为10 m，一期导流的上游水位10.70 m，下游水位10.41 m。

上、下游围堰采用砂砾料填筑，上游围堰堰顶高程11.2 m，下游围堰堰顶高程11.0 m，顶宽均为5.58 m，迎、背水面两侧边坡分别为1∶2和1∶1.8。基础防渗采用高喷防渗墙防渗，防渗墙顶高程6.0 m，底部深入基岩0.5 m；堰身高程6.0 m以上采用PVC土工膜防渗。围堰迎水面6.0 m高程以上采用40 cm的干砌块石护坡，6.0 m高程以下护坡及堰脚10 m范围内采用厚1 m的抛石保护。

导流明渠布置在左岸，长约208.81 m，底宽10 m，进口底高程2.0 m，出口底高程为0.5 m，底坡约7.18‰，明渠边坡1∶2，采用30 cm厚的雷诺护垫保护，雷诺护垫下设置一层400 g/m2的无纺土工布。在明渠右岸采用高喷防渗墙防渗，且与上、下游围堰的防渗墙相衔接，以满足基坑的防渗要求。

3.2 施工难点分析

通过现场踏勘和论证分析，认为如果按照前期施工导流设计成果进行施工，主要存在以下难点：

（1）由于设计标准对应的流量较大，相应的导流明渠规模较大，明渠左侧边坡开挖已影响蒋柴公路的运行安全，需对边坡进行加固处理。

（2）设计标准洪水水位达到10.70 m，已超过蒋柴公路路面高程（9.9～10.3 m），左岸大片农田将被淹没（8.5～10.0 m高程），右岸部分高程较低民宅将被淹，如遇标准洪水，淹没损失和赔偿巨大。

（3）由于地形限制，导流明渠进出口与原河道大角度衔接，水流不平顺，弯段流速较大，相应段明渠边坡需做好抗冲保护。

4 施工导流优化实施

4.1 导流时段优化和调整

针对本工程施工导流的难点，结合一期导流阶段的施工内容，在维持导流方案（一次围堰断流、明渠导流法）和导流设计标准（重现期10年）不变的前提下，对导流时段进行了论证和分析。

一期导流期间的施工工作量不大，正常情况下可在3个月内完成施工，因此选择在一年内最枯的季节施工，即11月初至次年的2月底。

根据工程区上游的岩石岭水库站2008～2014年历年逐日水位统计资料，近7年来，岩石岭水库在11月～次年2月时段内，最高水位为53.35 m（2009年2月），均未达到非梅汛期洪水限制水位54.14 m，根据岩石岭水库设计洪水调度运行方式，水库无下泄流量。因此，工程区施工期仅考虑岩石岭水库～渌渚江断面区间施工期设计洪水和岩石岭水库发电尾水流量，不再考虑岩石岭水库以上洪水，采用成果见表1所示。

根据以上分析，一期导流拟选用枯水期（11月初至次年2月底）重现期10年标准，流量为224 m3/s。

4.2 导流建筑物优化和调整

根据选定的一期导流设计标准，对导流建筑物进行了相应的优化和调整。优化和调整原则是设计洪水位高程控制在8.5 m以下，减少淹没损失；导流明渠边坡开挖和过流不影响道路正常运行；导流明渠进出口水流与主河道平顺衔接，尽量减小水流对明渠边坡和出口河道对岸的冲刷影响。

初步选择明渠底宽为5 m、6 m、7 m和8 m四种方案进行了对比计算和分析，四个方案的明渠边坡均为1∶1.5，进口底高程为2.0 m，出口底高程为0.6 m。经水力学计算和工程量比较，最终选择导流明渠底宽为6 m方案。

导流建筑物设计优化为：导流明渠底宽为6 m，一期导流的上游水位7.33 m，下游水位7.17 m。

上、下游围堰堰体采用开挖的粉质粘土填筑，上下游面填筑石渣。上游围堰堰顶高程8.0 m，下游围堰堰顶高程8.0 m，顶宽均为8 m，迎、背水面两侧边坡均为1∶1.5。基础防渗采用高喷防渗墙防渗，底部入岩0.5 m；上部采用粘土心墙防渗。

表1 渌渚江断面施工期洪水成果表Table 1 Flood data on the section of Luzhu river during construction

导流明渠还是布置在左岸，长268.5 m，底宽6 m，进口底高程2.0 m，出口底高程0.6 m，底坡约5.2‰。明渠边坡1∶1.5，明渠过水底板和边坡采用30 cm厚的块石保护，转弯处边坡采用挂网喷10 cm混凝土。

导流明渠出口对岸防护采用双排松木桩，水面涨落区间用石渣填筑。

4.3 实际实施情况

2015年10月初开始本工程一期导流的导流明渠开挖和上下游围堰填筑，2016年4月份拆除上下游围堰，恢复原河床过流，完成一期导流所有工作量。二期导流期间的主要工作于2017年4月中旬全部结束，满足度汛要求。

图1 一期导流施工照片Fig.1 Diversion construction of the Phase I

图2 二期导流施工照片Fig.2 Diversion construction of the Phase II

5 结语

在维持导流方案和导流设计标准不变的前提下，对渌渚江施工期施工导流规划进行了切合实际的优化和调整，不仅消除了对公路的影响、大幅度减小了淹没影响、采取了有效防冲措施，还有效降低了导流建筑物规模，收效明显。