浅析大坳水库除险加固工程围堰方案变更

张树德，张雄亮

（湖南百舸水利建设股份有限公司，湖南 长沙 410007）

1 工程概况

岳阳县大坳水库位于东洞庭湖水系新墙河二级支流饶港河中游，地理位置为115°20′～113°11′，北纬27°0′～29°2′。坝址坐落于湖南省岳阳县饶村乡莲花村大坳组“V”型河谷口上，距岳阳县城50 km。水库大坝属于浆砌块石重力坝，于1965 年动工兴建，1966 年6月建成，水库枢纽工程由大坝、灌溉发电引水管、放空底涵、坝后电站等组成。

2 施工导流

2.1 除险加固设计情况

对大坝放空底涵、灌溉发电引水管及坝体裂缝修补等除险加固项目，需要在水库坝前修筑围堰导流施工，导流工程在水库放空水后进行，导流时段在枯水期。

2.2 施工导流标准及工期安排

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2004）的规定，导流临时建筑物级别为5 级，相应的土石类导流建筑物设计洪水标准重现期为10～5 年。考虑到导流建筑物失事后对本工程工期影响较大，选择10年一遇作为导流建筑物设计标准，相应的设计流量为21.7 m3/s。选择10 月至次年4 月作为本工程导流时段。

根据工程项目的轻重缓急等，确定施工总工期为24 个月。本工程第一年7～9 月完成施工准备工作，包括防汛及上坝公路改造、场内三通一平、一期施工围堰等工作。

第一年10 月至第二年4 月中旬完成各项主体工程，包括底涵加固、大坝灌浆、灌溉发电引水管、坝体裂缝修补、溢流段拆除重建、金属闸门及启闭设备安装等。第二年4 月中旬至第二年5 月底完成扫尾工程。

3 围堰方案的优化变更

3.1 原围堰设计方案

施工围堰为不过水均质土围堰，一期围堰放空底涵处围堰顶高程92.29 m，顶宽3.5 m，围堰顶高程高于当时施工水面0.3 m，迎水面坡比1∶2.0，背水面坡比1∶2.0，迎水面铺设彩条布及袋装粘土，透水层做深层水泥土搅拌桩防渗墙，厚0.25 m。二期围堰灌溉发电引水管处围堰顶高程91.5 m，顶宽3.5 m，迎水面坡比1∶2.0，背水面坡比1∶2.0，迎水面铺设彩条布及袋装粘土，透水层做深层水泥土搅拌桩防渗墙，厚0.25 m。

3.2 变更围堰设计方案

3.2.1 方案变更原因

按大坳水库除险加固工程施工图计算一期围堰土方量，约为3 万m3。施工期来水流量为1.0～1.2 m3/s，即每天来水量约为8.6 万m3，假设不采取任何导流措施，水位上升速度为2～2.5 m/d，由于围堰土方量较大，围堰土方填筑加高速度将落后于水位上升速度，根据大坳水库实际情况，底涵开闸放空水后，依据实际地形优化原有围堰结构形式及导流施工方案，可以增加围堰安全性、稳定性、减小工程量、减小投资，建议变更围堰施工方案。施工单位制定出新方案后，经过工程建设、设计、监理等参建单位的研究决定，一致同意对围堰施工方案进行变更。

3.2.2 方案变更

根据实际地形，围堰布置于大坝右岸靠上游30 m处，修筑方向为自东向西，至大坝左岸山体凸出部位，设计堰顶高程为89 m，堰脚高程为80 m，底宽为23 m，堰顶宽度为5 m，围堰内外坡比均为1∶1，围堰长度约为187 m，填筑方量约为16 778.87 m3，木桩间距1 m，分3 排，梅花型布置，下至强风化层，上至85.00 高程处；围堰施工临时通道约为200 m。围堰填筑后在围堰内侧开挖排水明沟，排水沟挖深1.0～1.5 m，宽度2 m，并间隔50 m 设集水坑，用泥浆泵排除围堰内的积水。具体布置如图1。

图1 变更围堰平面示意图

根据施工现场实际情况，开闸放水后，库区内淤泥较多，围堰施工时首先进行抛石挤淤处理。经底涵闸放水后，水库内水流冲刷自然形成了一条排水沟，围堰填筑至85 m 高程处时，在排水沟中和靠近右岸库脚边埋设5 根A650 mm 的特制钢管，特制钢管进水口安装阀门，特制钢管的作用是作为围堰施工时的临时导流，当底涵闸室混凝土浇筑时关闭闸阀止水。

围堰土料使用库区内弃土和附近土料场土料进行围堰填土施工，为防止围堰产生位移，对堰脚打松木桩或杂木桩施工；填土施工时，分层填筑，分层碾压，为防止围堰渗漏，在围堰全段面铺设彩条布，彩条布外摊铺粘土；对迎水面堰脚处进行抛石护脚处理，防止水流冲刷。背水面打深集水井进行集中抽水。

当围堰填筑至87 m 高程时，在围堰右岸靠近临时道路处埋设一根混凝土管溢洪道，溢洪道直径1 m。

当围堰填筑至89 m 高程时，准备3 台55 kW 离心泵抽水机，将水抽送至发电洞泄出导流。

3.2.3 施工导流验证

1）根据雨量站1997～2001 年共5 年统计，11 月份、12 月份、1 月份最大降雨量172.9 mm，大坳水库集水面积为8×107m2，即月总来水量为：8×107×0.111=8.88×106m3；每秒来水量为：8×107×0.111/30/24/3 600=3.44 m3。

2）特制导流钢管A650 mm 过水表面积为0.33 m2，流速拟定为2 m/s，过水流量为0.66 m3/s，4 根钢管导流量为3.30 m3/s。

3）3 台55 kW 离心泵流量为0.87 m3/s。

4）溢洪道过水面积为：3.14×0.5×0.5=0.785 m2，流速拟定为2 m/s，即过水流量为1.57 m3/s。综上所述：导流量为3.30+0.87+1.57=5.74 m3/s，远大于来水量3.44 m3/s，满足最大泄洪要求。

5）大坳水库死水位蓄水量为8×105m3，经推算围堰施工允许储水高程为88 m，可储水6×105m3。

按目前来水量约9.3×104m3/d，若不进行抽水，需6天达到围堰允许储水高程，若3 台离心泵排水量为7.5×104m3/d，即每天储水量为1.8×104m3，即储水至围堰允许高程时间为：6×105m3/1.8×104m3=33.33 天，低涵闸室加固工程施工期为10 天，此时间满足低涵安全施工。因此，围堰堰顶高程设计为89 m 可行，围堰方案满足施工安全要求。

4 原方案与变更后方案分析

4.1 围堰工程投资

通过工程量计算对比，围堰变更后的土方填筑工程量比原设计少，总投资比原合同方案少了445 446.32元，变更后的方案更加便于施工，经济更合理。

4.2 施工效果分析

变更后的围堰，通过抛石挤淤，在堰底通过打木桩的方式对围堰基础进行处理，保证了围堰整体的安全稳定；增加围堰施工过程中的临时导流设施，利用抽水泵导流的方式，在整个工程施工过程中，水库内的蓄水量能控制围堰安全的范围内，能保证工程的安全。增加导流设施后，可以相应改变围堰的结构型式，减小土石的用量，使工程在安全可靠的前提下，既方便施工，又减小工程投资。

事实证明，变更后的围堰设计方案完全符合工程安全要求及施工导流要求，施工导流围堰按计划提前完成，运行安全稳定，未发现有渗漏现象。目前大坳水库除险加固工程的围堰施工部分已经全部按时完成，并已拆除施工围堰。

5 结 语

目前中小型水库除险加固工程正在加快进行，且工程项目多、投资大、工期短、任务紧，有些设计方案有可能未全面考虑到实际情况，不符合安全、高效、经济的原则，应根据施工中遇到的实际问题采取最优的设计施工方法。岳阳县大坳水库除险加固工程围堰导流施工过程中，根据实际情况，因地制宜，通过变更优化设计，制定了更安全可靠的方案，节省了投资，按工期完成了任务，保证了汛期工程防洪度汛的安全。