嚴尚嶸

(貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

龍井灣水庫位于貴州省安順市鎮(zhèn)寧縣沙子鄉(xiāng)灑井村龍井灣寨，所處河流為樂紀河，距鎮(zhèn)寧縣51 km，距貴陽市175 km。水庫校核洪水位（P=0.0.5%）為914.18 m，正常蓄水位為912.00 m，死水位為888.00 m，總庫容為131.0萬m3。龍井灣水庫所處樂紀河屬珠江流域北盤江左岸的二級支流，為典型的山區(qū)雨源型河流。受流域暴雨、地形和植被等因素影響，洪水呈現(xiàn)洪峰洪量集中、峰值高、歷時短、陡漲陡落等特點［1］。為確保施工期擋水及導流建筑物具有較好的攔泄洪水與安全度汛功能［2-3］，根據(jù)工程地質(zhì)條件和施工導截流標準，結(jié)合設計洪水分析成果，對導流方式及導流建筑物結(jié)構(gòu)體型進行詳細地設計論證，優(yōu)選與流域暴雨水文環(huán)境條件和施工進度計劃相匹配的施工分期導流方案，確保工程整體施工安全和關(guān)鍵路線工期。

1 工程地質(zhì)條件

壩址河流流向N60°E，河床高程866.00～874.00 m，寬13.00～24.00 m，枯季水深小于0.50～1.00 m；河谷為對稱V 形縱向谷，正常蓄水位912.00 m 時河谷寬112.35 m，寬高比為2.89。河床基巖裸露，局部低洼處為沖洪積層覆蓋層，主要為殘坡積、砂、卵、礫石等，厚0～1.00 m。左岸河床至895.00 m 高程坡度約34°，895.00 m 高程至915.00 m高程坡度約48°，915 m 高程以上坡度較緩，坡度多小于30°，大部分為第四系殘坡積層覆蓋，厚0.50～2.00 m。右岸河床至875.00 m 高程坡度約27°，875.00 m 高程至913.00 m 高程坡度約38°，913.00 m高程以上坡度約30°，右岸絕大部分基巖裸露，局部低洼處為第四系黏土覆蓋。

壩區(qū)主要出露石炭系大塘組上司段（C1d2）、大塘組舊司段（C1d1）、擺佐組（C1b）以及第四系覆蓋層（Q）。大塘組上司段（C1d2）為灰黑色黏土巖夾少量灰黑色薄層硅質(zhì)巖及灰?guī)r，主要分布在壩址左岸坡下部。大塘組舊司段（C1d1）為深灰色薄—中厚層灰?guī)r，夾燧石灰?guī)r、硅質(zhì)巖，頂部為炭質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖，主要分布在壩址河谷及下游一帶。擺佐組（C1b）為深灰色薄至中厚層灰?guī)r，夾燧石灰?guī)r，分布在壩址兩岸坡中上部。覆蓋層（Q）主要成分為黃色黏土、砂卵礫石、粉砂質(zhì)黏土夾少量碎石，厚度0～5.00 m。壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層發(fā)育，巖層為薄—中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，偶見有節(jié)理裂隙切穿一至三層薄層灰?guī)r，無切穿多巖層的節(jié)理裂隙，也無切割較深、較大的貫穿性裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙面方解石填充，巖性為中硬巖，巖層中見有局部揉皺現(xiàn)象。

壩址處河流流向N60°E，壩區(qū)巖層受區(qū)域倒轉(zhuǎn)向斜影響，整體傾左岸上游。河床巖層傾向左岸偏上游，產(chǎn)狀為N55°E/NW∠35°～45°，左壩肩巖層產(chǎn)狀為N74°E/NW∠47°，右壩肩巖層產(chǎn)狀N76°E/NW∠40°。壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層發(fā)育，巖層為薄～中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，偶見有節(jié)理裂隙切穿一至三層薄層灰?guī)r，無切穿多巖層的節(jié)理裂隙，也無切割較深、較大的貫穿性裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙面方解石填充，巖性為中硬巖，巖層中見有局部揉皺等不利現(xiàn)象。

2 施工導流規(guī)劃

2.1 導流標準及時段

龍井灣水庫所屬樂紀河流域為典型山區(qū)雨源型河流，需要對枯水期分期導流方案進行詳細設計論證。水庫總庫容為131.0萬m3，為Ⅳ等?。?）型工程，大壩樞紐由擋水重力壩、溢洪道和左岸取水兼放空建筑物等共同組成，主要建筑物為4 級，次要建筑物為5 級。樂紀河一般每年5 月進入汛期，至10月結(jié)束，枯水期一般出現(xiàn)在每年的11月至次年4月。根據(jù)樂紀河流域的洪水特性，結(jié)合大壩填筑施工進度計劃安全，確定10月初—3月底、10月初—4月底、11 月初—3 月底、11 月初—4 月底共4 個施工分期，計算得出不同施工分期的設計洪峰及洪量成果，如表1所示。

表1 施工分期設計洪峰及洪量成果

龍井灣水庫導流建筑物級別為5級，按枯期5 a一遇（P=20%）洪水標準設計。結(jié)合施工水庫總進度安排，選擇10月1日至次年4月30日作為導流時段，相應洪峰流量為Q20%=10.3 m3/s。

2.2 導流方式

龍井灣水庫攔河壩為高填充自密實混凝土砌石重力壩，場區(qū)河谷狹窄，不適宜采用分期導流［4］。兩岸山高坡陡，不宜采用明渠導流方式［5］。綜合分析，龍井灣水庫施工導流采用圍堰一次攔斷河床、隧洞過流的導流方式。由于右岸地形地質(zhì)條件較差，不適宜布置導流隧洞，將導流隧洞設置在大壩左岸，如圖1所示。

圖1 施工導流平面布置

2.3 導流程序

根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL 303—2017）和高填充自密實混凝土砌石重力壩填筑施工特點，整個施工期劃分為工程籌建期（6 個月）、工程準備期（9 個月）、主體工程施工期（17 個月）及完建期（4個月），4個建設期，總工期36個月。壩區(qū)施工分期導流程序，如表2所示。

表2 壩區(qū)施工分期導流程序

防洪演算成果表明，汛期由大壩臨時擋水、導流隧洞過流時，大壩上游迎水面最高水位將達到888.60 m，而此時大壩混凝土澆筑高程已達到890.00 m，不影響大壩正常澆筑施工。因此，設計劃分的主要工程項目內(nèi)容和施工分期導流度汛方式合理、可行，可以確保大壩安全施工和臨時度汛安全。

3 導流建筑物設計

3.1 導流隧洞

導流隧洞布置在河床左岸，城門洞形，襯砌后斷面為2.0 m×2.6 m（寬×高），凈斷面面積4.85 m2。隧洞洞長196.60 m，進口底板高程883.00 m，出口高程868.00 m，底坡7.63%，進口明渠長11.46 m，出口明渠長25.00 m，進口設封堵疊梁門閘門井。汛期由壩體擋水、導流洞泄流，經(jīng)調(diào)洪計算，遭遇度汛洪水（Q10%=52.8 m3/s）時，上游水位將達到888.60 m，攔蓄最大庫容9萬m3，導流洞最大下泄流量47.3 m3/s。第一個汛期來臨之前大壩可澆筑至890.00 m 高程，滿足安全度汛要求。

為了確保導流隧洞施工圍巖穩(wěn)定，對于Ⅲ、Ⅳ類圍巖開挖后立即采用臨時支護掛網(wǎng)（Φ6.5@200 mm×200 mm）噴10 cm 厚的C20 混凝土進行支護。系統(tǒng)錨桿C25 mm，長2.5 m，間排距2.0 m×2.0 m（環(huán)×縱），梅花形布置，對應開挖斷面尺寸為3.0 m×3.5 m；Ⅴ類圍巖臨時支護采用間距為0.8 m的I14 工字鋼鋼拱架支護并掛網(wǎng)（Φ6.5@200 mm×200 mm）噴20 cm 厚的C20 混凝土，頂拱系統(tǒng)錨桿C25 mm，長2.5 m，間排距2.0 m×0.8 m（環(huán)×縱），邊墻兩側(cè)每側(cè)設2 根C25 mm 鎖腳錨桿，長2.5 m，排距0.8 m（縱）布置，不良地質(zhì)洞段除采用Ⅴ類圍巖臨時支護外頂拱區(qū)域還應設置C25 mm，長4.5 m，間排距0.5 m×3.2 m（環(huán)×縱）超前錨桿，對應開挖斷面尺寸為3.2 m×3.6 m；隧洞全洞段襯砌采用C25 鋼筋混凝土，襯砌厚度40 cm。

導流隧洞施工時，導流洞進、出口預留部分不開挖作擋坎擋水，以滿足第一年3 月—9 月施工期正常泄流需求。隧洞土方采用1.0 m3挖掘機開挖，石方采用鉆孔爆破開挖。開挖渣料采用扒渣機裝拖拉機洞內(nèi)運輸至洞口裝8 t 自卸汽車運輸出渣到棄渣場，綜合運距洞內(nèi)60 m、洞外2.8 km。導流隧洞全程需進行噴錨臨時支護，不良地質(zhì)洞段還需采用I14工字鋼制作鋼支撐拱架加強支護。

3.2 擋水圍堰

龍井灣水庫上游圍堰位于大壩上游河道轉(zhuǎn)彎處往上50 m 左右，下游圍堰位于壩址下游約100 m處。上、下游圍堰下伏基巖為石炭系下統(tǒng)大塘組上司段（C1d2）為灰—深灰色中厚層灰?guī)r，強風化層厚3～7 m，巖層產(chǎn)狀上（下）游圍堰分別為N19°E/NW∠45°和狀N60°W/NE∠55°，河床分布沖洪積松砂礫石層，厚0.5～1.5 m。綜合考慮圍堰為臨時擋水圍堰及圍堰處地質(zhì)條件［6］，設計優(yōu)選充分利用導流洞和壩肩開挖渣料的黏土心墻土石堰型，上、下游圍堰堰身采用黏土心墻防滲，基礎采用帷幕灌漿處理，帷幕灌漿孔深入基巖強風化中下部。上游圍堰典型斷面設計，如圖2所示。

圖2 上游圍堰典型斷面設計

上游圍堰頂部高程為886.00 m，采用不過水土石圍堰，頂寬4.00 m，堰頂長度24.60 m，最大堰高8.76 m，迎水面坡度1∶2，背水面邊坡1∶1.75；下游圍堰頂部高程為865.00 m，采用不過水土石圍堰，頂寬4 m，堰頂長度8.21 m，最大堰高2.36 m，迎水面坡度1∶1.75，背水面邊坡1∶1.5。

3.3 導流洞封堵堵頭

龍井灣水庫導流隧洞堵頭的位置設置于大壩防滲帷幕線與導流隧洞軸線相交區(qū)域，初定堵頭迎水面樁號為D0+077.25 m，底板高程877.09 m。校核水位為914.18 m，作用在堵頭上的水頭為37.09 m，計算導流隧洞堵頭計算長度為4.17 m。考慮安全、施工條件和其他異常情況，確定堵頭長度為15 m，封堵段樁號為D0+077.500～D0+092.500 m。

4 結(jié)語

施工建設過程中，合理導截流方案是保障項目施工安全度汛的關(guān)鍵。龍井灣水庫壩址處河床狹窄，流域?qū)俚湫蜕絽^(qū)雨源型河流，洪水洪峰洪量集中、峰值高、歷時短且陡漲陡落。在規(guī)劃設計階段，結(jié)合工程地質(zhì)及施工分期洪水成果，經(jīng)詳細論證分析，設計優(yōu)選與流域暴雨水文環(huán)境條件和施工進度計劃相匹配的施工分期導流方案。