李家岩水库上游围堰设计与施工

李夏牧，周 艳

(1.四川省水利水电勘测设计研究院有限公司，成都，610072；2.四川省水利规划研究院，成都，610072)

1 前言

李家岩水库位于文井江山区河段，坝址位于四川省成都市崇州市怀远镇青峰岭社区境内青峰岭大桥上游约1.3km处。工程开发任务以城乡供水为主，并为成都市提供应急备用水源，兼顾灌溉、发电等综合利用。

水库总库容17346万m3，大坝采用混凝土面板堆石坝，最大坝高123.0m。工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型，大坝建筑物级别为1级，其他主要建筑物为2级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303-2017)规定，导流临时建筑物级别为4级。

本工程施工围堰设计级别为4级，设计流量1150m3/s。

2 上游围堰设计

2.1 上游围堰布置

上游围堰布置考虑了以下各方面的需求：①兼顾城乡引水隧洞施工作业，引水隧洞洞口高程低于全年洪水水位，需在围堰保护下全年施工，大坝施工围堰的布置考虑城乡引水隧洞作业面的需求；②为节省投资，降低造价，将围堰布置在相对平直、狭窄的河段，并尽量与河道垂直布置，围堰长度最短；③围堰布置同时兼顾基坑各建筑物开挖作业、施工交通、坝料运输道路布置等要求。

综合交通、布置及经济实用等需要，将上游围堰布置在大坝开口线上游约200m处。上游围堰平面布置见图1。

2.2 上游围堰结构设计

截流戗堤结合枯期围堰：截流戗堤采用粘土斜墙闭气，形成枯期围堰，戗堤顶高程679.0m，顶宽20m。上游边坡坡比1：3.0，设1m厚钢筋石笼护坡，并在坡脚处向上游延伸10m；下游边坡坡比1∶2.0。

上游围堰：上游围堰与枯期围堰结合布置，堰顶高程707.0m，最大堰高约43m，轴线长292.14m，顶宽10.0m；围堰上下游边坡坡比均为1∶2.0，戗堤以上迎水面设0.8cm厚大块石护坡，下游边坡设2级马道，马道高程分别为687.0m和670.0m，马道宽度6m，马道设排水沟，下游坡面撒播当地适生草籽(狗牙根、弯叶画眉草等)；土工膜上下游两侧各设0.5m宽垫层料及1.0m宽过渡料；混凝土基座置于较完整岩石上，底宽3m，厚1.5m，两侧开挖边坡坡比为1∶1.0。上游围堰结构设计见图2。

图2 上游围堰纵剖

2.3 围堰防渗设计

堰体全断面采用土工膜防渗。土工膜采用两布一膜形式，土工膜主膜厚度0.5mm，设计最大挡水水头约40m，铺设时采用“Z”字形斜铺至堰顶轴线。土工膜与基础的连接采用现浇C20混凝土基座，基座底宽3m，深1.5m，两侧放坡1∶1.0。土工膜深入基座长度不小于0.4m，并采用膨胀螺栓锚固在混凝土内。土工膜与岸坡的防渗连接同样采用混凝土基座进行连接。土工膜心墙顶部埋入混凝土预制件中，埋入长度不小于0.4m，并采用C20细石混凝土进行回填固定。混凝土基座剖面见图3、土工膜基座连接见图4、土工膜心墙顶部防渗结构见图5。

图3 混凝土基座

图4 土工膜基座连接

图5 土工膜心墙顶部防渗结构

3 上游围堰施工

3.1 截流戗堤

根据工程实际进展情况，李家岩水库工程截流时间安排在2019年12月下旬，计算的龙口水力指标表明，本工程截流难度不大，抛投材料以中石和大石为主。由于坝址处河道狭窄且导流隧洞位于右岸，左岸交通较方便，上游冲沟口附近地形相对平坦，便于堆放大粒径抛投料和停放施工机具，故采用从左岸往右岸进占的单戗立堵截流方案。戗堤顶宽为20m。本工程戗堤填筑量较小，截流合龙历时较短，不考虑预进占时间，实际截流约用时5h。

戗堤上游边坡坡比为1∶1.25，下游边坡为1∶2.0，进占方向边坡为1∶1.25。

3.2 堰体施工

堰体施工顺序为：混凝土基座开挖及浇筑、固定土工膜、土工膜“Z”字形铺设，土工膜两侧垫层料、过渡料及堰体石渣填筑随土工膜铺设同时上升。土工膜与混凝土基座采用膨胀螺栓压扁铁压条的形式可靠连接，并回填二期C20混凝土，形成完整封闭体系。土工膜的铺设采用分段施工及流水作业的方法进行，土工膜的连接采用膜焊布缝的方式，采用自动爬行热焊机，土工膜顶部埋入C20混凝土预制件内、并回填C20细石混凝土，顶部形成可靠固定。堰体石渣填筑采用自卸汽车上堰，推土机平整，振动碾压实，依次按卸料、铺平、碾压3道工序流水作业施工。土石料碾压施工时，松铺厚度100cm，20t振动碾静压2遍后振压6遍，土石料碾后满足压实干密度≥1.95g/cm3的要求。

上游围堰施工自2020年1月初至2020年5月中旬，施工时间约4.5个月。

4 围堰稳定分析

上游围堰最大堰高43m，围堰迎水面及背水面坡比均为1∶2.0。上游围堰上、下游边坡稳定计算采用河海大学AUTOBANK程序计算，计算方法采用毕肖普法。围堰填筑料主要为导流泄洪放空洞和坝肩开挖出的石渣料，结合地质报告中有关开挖料的岩土参数进行选用计算。

围堰属临时建筑物，稳定计算中不考虑地震荷载的影响，上游围堰边坡稳定分析计算了稳定渗流期和上游水位骤降两种工况。稳定渗流工况计算所得上游边坡最小安全系数为1.42，下游最小安全系数为1.36；水位骤降工况计算所得上游边坡最小安全系数为1.30，下游最小安全系数为1.28，均满足规范最小安全系数1.15的要求。

5 结论

(1)李家岩水库上游围堰经历了2020年汛期近1000m3/s，超10年一遇、接近20年设计标准的洪水考验，围堰在汛期运行正常。汛后对围堰进行渗压观测及外部变形观测，均判断上游围堰整体处于相对稳定状态，说明围堰的设计是合理的，堰体结构安全可靠。这也保证了后续坝体施工的顺利进行。

(2)李家岩水库上游围堰采用混凝土基座对土工膜下部进行固定，上部采用预埋混凝土槽对土工膜顶部进行固定，整体采用土工膜进行防渗的结构设计，在43m高围堰上取得了良好的防渗效果，堰体和堰肩渗漏量均较小，基坑内排水量较小，为基坑的干地施工创造了条件。

(3)李家岩水库上游高围堰的设计与施工满足了工程建设需要，围堰稳定，防渗性能良好，可供类似工程参考、借鉴。