药湖联圩导流围堰方案优化

伍育浩

（江西省修江水利电力勘察设计有限责任公司，江西 南昌 330000）

1 工程概况

药湖联圩位于赣江下游左岸，赣江支流锦江下游南岸，鄱阳湖区南部边缘，分别由南昌市的新建区和宜春市的丰城市管辖，堤线全长34.80 km。其中，新建区管辖22.17 km，桩号为0+000～7+070、14+600～29+700；丰城市管辖12.63 km，桩号为7+070～14+600、29+700～34+800。圩堤起自新建区横挡头，沿锦江而下，经罗家渡、松湖街，止于丰城市司家闸。圩区内地形平坦，地势低洼，地势由西向东倾斜，倾斜坡度平缓。根据工程附近的气象站观测资料统计，多年平均降水量为1 543.30 mm。降水量年际变化较大，1973 年降水量达2 689 mm，而1978 年降水量仅1 042.60 mm，最大年降水量是最小年降水量的2.58倍；降水量的年内分配亦极不均匀，年内降水量主要集中在4-6月，占全年降水量的50%。

2 导流标准

工程需采取导流措施的建筑物主要有礼坊电排站和机耕桥，其余建筑物选择在枯水期实施，无需进行导流。该联圩工程电排站主要建筑物和次要建筑物分别为3级和4级，结合设计要求，其施工导流建筑物必须按照5级设计。由于该联圩工程工期较紧，施工导流建筑物可靠安全对联圩工程工期存在较大影响，故采用10年一遇洪水为导流建筑物设计标准，对应的设计流量为20.80 m3/s。施工期为最枯的11月至次年1月。结合本联圩工程实际及主要建筑物等级，导流时段确定为11 月至次年1月。

3 导流方式

药湖联圩工程电排站施工导流方案设计必须充分考虑流域水文特性及地形地质条件，尽可能缩短施工期，保证导流围堰工程效益提早发挥；充分利用永久性建筑物控制导流施工工程量和投资；并保证施工期各个环节截流、围堰挡水、度汛、蓄水等初后期导流能合理衔接。

施工期间采取在进出水口填筑围堰，拦挡外河洪水和内涝水，施工期内涝水由原有闸、泵外排。结合联圩圩区永久建筑物情况及施工工期要求，应先施工电排站出水口围堰，且施工期间圩区不蓄水，通过放水涵洞泄流，该放水涵洞底高程比电排站出水口底高程低11.40 m，泄水能力有保证。非汛期洪水无法达到电排站进口高程，也无需修筑导流围堰，仅配备防洪编织袋预防临时洪水。为保证电排站出水口加固、进水口渐变段及底部拆除等工程均能在干地施工，于2019 年汛期结束后进行了电排站出水口除险加固，确保其能正常过流。

经过比较，将导流围堰修建于距离放水涵洞进口上游104 m的电排站出水口处，以拦截流域来水，进入电排站出水口导向下游。考虑到导流围堰布置位置，围堰所在段河谷为“U”形，并呈南北走向，河流纵坡1%～3%，河谷谷底高程约40 m，两岸岸坡高程60～80 m，平水期水面宽30～80 m，水深0.50 ～2 m，河床左岸为宽度22 m 的Ⅲ级阶地。圩区地表水系发育，河汊湖泊分布密集，区内广泛分布第四系地层，地下水为孔隙性潜水。第四系松散覆盖层上部主要为透水性微弱的粘土、壤土、淤泥质粘性土，形成相对不透水层；下部则为含（透）水性好的砂类土及砾（卵）石等，为主要含（透）水层。

4 围堰型式优化

4.1 原型式

为就地取材并节省工程投资，药湖联圩工程电排站施工导流围堰主要采用土石结构，设计标准为10年一遇，相应地设计流量20.80 m3/s，根据对该联圩的调洪演算，其导流围堰设计挡水位应取45.40 m。将波浪爬高及安全超高考虑进去后上游堤外围堰堰顶高程为外河设计洪水位加0.80 m超高，即围堰堰顶高程取46.20 m，堰高最大取12 m，堰顶宽2.60 m，轴线长87.40 m，上下游坡比均为1：2.50。堤内围堰堰顶高程根据周围地形确定，原则上与排涝渠顶高齐平。该联圩工程电排站施工导流围堰堰体为黏土心墙土石坝，土工膜防渗；围堰基础则通过设置1 m厚的黏土铺盖防渗。为避免围堰堰体遭受水流的直接冲刷，堰体上游坡段通过笼石加固防护。为保证药湖联圩工程电排站施工期间围堰质量，并降低截流难度，还应将3根直径1 m、进出口高程分别为46、45 m 的涵管布置于围堰堰体内用于截流和导流，同时将黏土回填于涵管和土工膜结合处以增大渗径。

委托工程所在地水利设计院进行围堰结构稳定性计算后得出，原型式围堰上下游坡比均为1：2.50，所对应的坝坡滑动安全系数分别取2 和1.03，前者符合坝坡稳定性要求，但后者并不满足坝坡稳定要求，为此必须进行围堰型式优化。

4.2 围堰型式优化

在综合考虑原围堰型式弊端及优化原则的基础上，立足当前常见的施工技术以及机械配置水平，为降低施工难度，提升结构抗渗性能，必须将围堰黏土心墙和上游过渡层等结构彻底去除，调整成上游坡土工膜的防渗形式。此外，还应在围堰前坡脚处增设通过黏土材料所填筑的截水槽，同时铺设水平防渗铺盖层，为构建完善的防渗结构体系，必须使该联圩截水槽底部所铺设的土工膜长度一直延伸到围堰前坡面以及堰体结构两侧。经过结构稳定计算，当堰后坡滑动安全系数临界值取1.50 时堰坡坡比应为1：2.75，优化后的围堰结构仍为土石结构，考虑安全超高及波浪爬高后的围堰堰顶高程不变。

原围堰型式与优化后的围堰型式的比较详见表1。

表1 优化前后围堰型式比较表

经过实地论证，药湖联圩工程电排站施工导流围堰堰体结构按照坝前设置黏土斜墙，并增设土工膜防渗的形式，堰体在填筑施工时主要选用戈壁料，堰前坡脚处则增设黏土所填筑而成的截水槽以及在上游加铺水平抗渗铺盖，同时，还应确保截水槽底部土工膜材料长度足够大，直至延伸到堰前坡面并覆盖围堰左右侧，构建起完善的防渗结构体系；戗口增设长50 m、宽20 m、厚1 m的水平铺盖。根据截水槽现场碾压施工检测结果，堰基位置实际渗流量符合工程设计要求，能为堰后施工提供干地条件。

按照优化后的方案填筑完成施工导流围堰后，委托工程所在省水利科学设计院试验检测部门对该联圩导流围堰结构及技术参数进行试验测定和二次核定，对典型断面坝段轴线钻芯取样，将芯样送交实验室分析，以验证围堰设计参数的准确性以及围堰结构安全性。试验成果与围堰设计方案中堰体物理力学参数取值十分接近，围堰抗滑稳定及渗流稳定也均为安全。

5 结论

综上所述，施工导流是药湖联圩电排站工程的关键节点，围堰截流时间越早，就越能为后续工程开工节省时间，缓解工期压力。为此导流围堰方案在必须充分考虑施工条件及技术水平、施工机械配置、原材料供应等的基础上因地制宜、就地取材，简化围堰施工过程，控制工程投资。药湖联圩工程电排站围堰运行后，堰后渗流逐渐减少，为其余工序施工提供了便利的干地条件。围堰方案优化后施工难度整体降低，工期大大缩短，总投资降低，同时为后续工程施工赢得了宝贵时间。