土石坝工程双溢洪道与施工导流布置探讨

周恋彬，杨 晓

（1.中国电建集团中南勘测设计研究院集团有限公司，长沙 410014；2.湖南省建筑设计院有限公司，长沙 410208）

1 施工导流形式

水利工程施工导流是指采用导、引、拦、蓄、排等水流控制措施， 解决河道过流与水利工程施工环境要求之间的矛盾， 减小河道水流对水利工程施工产生的不利影响［1］。

施工导流大体上可分为一次拦断河床围堰导流和分期围堰导流两大类， 按照泄水建筑物可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流、渡槽导流，以及施工过程中坝体底孔导流、坝体缺口导流、永久性泄水建筑物导流的组合方式［2］。 在工程实践中，无论采用何种导流方式，施工导流不同阶段泄水建筑物也因势变化。

一次拦断河床围堰导流前期将河道水流引导至河床外导流明渠、隧洞、渡槽或埋设在围堰及坝体底部的涵管，通过导流明渠、隧洞、渡槽、涵管泄水。后期利用坝体底孔、坝体缺口或永久性泄水建筑物泄水。

分期围堰导流前期设置拦断部分河床的围堰挡水，将水流引导至被束窄河床处泄水，后期再设置其他河段围堰，利用被束窄河床、涵管、坝体底孔、坝体缺口、永久性泄水建筑物或河床外导流明渠、隧洞、渡槽泄水。

从水利工程大坝类型考虑， 土石坝由于其坝体不宜分段施工且坝体不能过水， 故一般采用一次拦断河床围堰导流方式［3］。 重力坝和拱坝工程中由于可分段施工且坝体可过流， 故可考虑采用分期围堰导流方式，也可采用一次拦断河床围堰导流方式。重力坝与拱坝导流方式选择与河床宽窄条件密切相关，当河谷形状系数小于3时一般适宜采用一次拦断河床围堰导流方式；当河谷形状系数大于5时，一般适宜采用分期围堰导流方式［4］。

施工导流方式论证选择应综合考虑河流水文、坝址地形地质条件、施工工期要求、大坝及永久性泄水建筑物方案、通航供水排冰要求等因素，保证导流方案安全可靠与经济合理［5］。

2 双溢洪道与施工导流

施工导流中泄水建筑物为临时建筑物， 从加快工程建设进度、节约投资、减少工程布置空间等角度考虑， 临时泄水建筑物应与永久性泄水建筑物结合布置［2］。 在工程实践应用中，导流隧洞可与取水隧洞或泄洪隧洞结合布置， 导流明渠可与溢洪道结合布置，坝身导流底孔可与永久底孔结合布置。

土石坝工程因为坝体不宜分段施工且坝体不能过水等特点，多采用一次拦断河床围堰导流方式，因此施工中往往设置河床外临时泄水建筑物进行导流，比如导流明渠、导流隧洞，在河岸地形坡度较缓的条件下，多采用导流明渠型式。而土石坝工程永久性泄水建筑物常常采用岸边溢洪道型式， 因此可考虑导流明渠和溢洪道结合布置。

为不致使围堰过高， 导流明渠底高程一般设置较低，以降低导流时堰前水位。而土石坝工程为提升水库正常蓄水位及减少泄洪闸投资， 其溢洪道底高程一般设置较高。因此，导流明渠和溢洪道底高程存在较大差异。同时，施工导流设计洪水标准低于运行期设计洪水标准， 因此导流明渠过流能力要求远低于溢洪道，其过流断面也远小于溢洪道。因此在工程规模上，导流明渠与溢洪道也存在较大差异。

为实现导流明渠与溢洪道结合布置， 需解决上述两个差异问题。可考虑将溢洪道一分为二，设置双溢洪道，其中一个溢洪道仅作为永久性泄水建筑物，另一个溢洪道与导流明渠结合布置， 即该溢洪道在施工期作为导流明渠， 在运行期作为永久性泄水建筑物。 这样与导流明渠结合布置的溢洪道可根据导流需要选取合适的断面尺寸及高程， 以满足导流需要，在导流完毕后修建壅水建筑物，改造成永久性泄水建筑物，保证水库功能实现。

3 实际工程案例

贵州省某水库主要开发任务是打造城市水域景观，水库由黏土心墙土石坝、左右双溢洪道、放空闸、上坝公路等组成。 正常蓄水水位为373.00m，可形成永久水域面积2.55km2，总库容4300万m3，属Ⅲ等中型工程，永久性主要建筑物为3级建筑物，校核洪水标准采用1000年一遇（洪峰流量4070m3/s），设计洪水标准采用50年一遇（洪峰流量2510m3/s），临时性建筑物围堰级别为4级，导流洪水标准采用全年20年一遇洪水（洪峰流量2030m3/s），工程平面布置如图1。

图1 工程平面布置图

水库坝址选在河道弯段，其右岸（凸岸）为一宽广斜台地，地面高程380～390m，地形平缓，上游地形坡度为20°～25°，下游坡面呈台阶状，综合坡度20°～25°。 地表覆盖层一般为0.5m，为坡积土及种植土，下伏基岩为三叠系边阳组极薄～薄层泥岩、砂岩、粉砂岩，互层结构，岩层倾角30°～35°。 根据钻孔揭露，全风化下限铅直埋深2～6m， 强风化下限铅直埋深6～9m，弱风化下限铅直埋深33～34m。

根据水文条件、地形地质条件和坝型方案，拟采用左右双溢洪道、 右溢洪道与导流明渠结合布置的方案。左右双溢洪道相邻布置于右岸，其左溢洪道仅作为永久性溢洪道， 控制段底高程369.00m， 设置4.0m高液压活动坝，液压坝顶高程373.00m，溢洪道宽138m。右溢洪道与导流明渠结合布置，导流明渠底板高程357.00m，宽58m。

施工导流分3期：①第一期（第一年2～7月），利用原河道导流，开挖修建导流明渠（后期改造为右溢洪道），在其上下游设置围堰；②第二期（第二年全年），利用修建好的导流明渠（底板高程357.00m，宽58m）导流，在大坝基坑及左溢洪道上下游设置围堰，填筑坝体及修建左溢洪道（底板高程369.00m，宽138m）；③第三期（第三年3～6月），大坝及左溢洪道主体施工完毕，利用左溢洪道导流，在导流明渠上下游设置围堰，修筑溢流坝（顶高程373.00m），将导流明渠改造为右溢洪道。 施工导流完毕，左溢洪道与右溢洪道均作为永久泄水建筑物， 联合泄洪。在设计洪水（50年一遇）情况下，左、右溢洪道设计泄洪流量分别为2065，445 m3/s。 目前，该工程主体工程已施工完毕。 第一、二、三期施工导流平面布置如图2～图4。

图2 第一期施工导流平面布置图

图3 第二期施工导流平面布置图

图4 第三期施工导流平面布置图

4 结语

土石坝工程坝体不宜分段施工，坝体不能过流，因此常常采用一次拦断河床围堰导流方式。 土石坝工程导流明渠与溢洪道结合布置， 可节省工期、投资、平面空间，但导流明渠底高程较低而溢洪道底高程往往较高，溢洪道断面往往远大于导流明渠断面，因此导流明渠与溢洪道在高程、 规模方面存在较大差异，设置双溢洪道，其中一个溢洪道与导流明渠结合布置可减小这两差异，实现两者结合布置。