陵川县磨河供水扩建改造工程导流设计及施工

邓娟玲

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原030024）

1 磨河供水扩建改造工程概况

陵川县磨河供水扩建改造工程主要包括枢纽工程和交通隧洞两个部分。枢纽工程主要建筑物有：大坝、溢流表孔、泄流底孔、取水泵站。大坝为浆砌石重力坝，坝顶长102.84 m；溢流表孔布置在大坝中部，总宽度35 m，采用开敞式实用堰，无闸门控制，堰顶净宽30 m，分3孔。泄流底孔布置在溢流表孔左侧，上游坝面为竖直面，下游坝面在坝顶以下6 m范围内为竖直面，以下为1:0.75的坡面。泵站取水口位于大坝上游库区左岸，距大坝约15 m。泵站设计引水流量为0.09 m3/s，设计扬程为5.5～26 m。交通洞为坝址至大磨河提水泵站的唯一通道，总长0.7 km，交通洞进口位于大磨河提水泵站左侧，出口位于大坝左坝头下游侧，底高程与坝顶同高。

2 导流设计

2.1 导流标准

水库枢纽工程主体建筑物级别为IV等，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，确定导流建筑物级别为5级，导流建筑物设计洪水标准为10～5年洪水重现期，结合现有水文资料，对汛期5年及10年一遇洪水进行比较，水库5年一遇汛期流量为92 m3/s，水库10年一遇汛期流量为207 m3/s，确定施工导流围堰的设计水位，考虑一定的安全超高，确定围堰高分别为7.3 m，20.2 m。

2.2 导流方式

由于坝址处河床较窄，河床底宽度为40 m左右，导流结合导流泄洪洞进行。根据现场实际情况，对施工导流方式进行了全断面围堰全年导流5年一遇和全断面全年导流10年一遇两个方案进行比较。

对于全断面围堰全年导流10年一遇方案，由于库区蓄洪能力小，所需导流洞断面大，且围堰高达20.2 m，填筑工程量大（土石填筑3 0795 m3）；对于全断面围堰全年导流5年一遇方案，围堰高7.3 m，填筑工程量小（土石填筑4 888 m3）。

对于全断面围堰全年导流5年一遇方案，导流工程量较小，降低围堰高度，节省投资。所以推荐采用全断面围堰全年导流5年一遇方案。

2.3 导流建筑物设计

枢纽导流建筑物包括上、下游围堰和导流洞三部分。

（1）上、下游围堰设计

上游围堰位于导流泄洪洞进口下游，距坝轴线约60 m，围堰长54.7 m，按汛期5年一遇标准设计，设计流量为92 m3/s，最大堰高 7.3 m，顶宽 4 m，迎水面边坡 1∶2，背水面边坡1∶1.75，围堰利用开挖砂砾石料填筑，迎水面做0.3 m厚的干砌石护坡。堰体采用土工布防渗，岩基采用高喷防渗墙防渗。

下游围堰位于导流泄洪洞出口上游，距坝轴线约140 m，围堰长19.4 m，按汛期5年一遇标准设计，最大堰高2.5 m，顶宽3 m，迎水面边坡1∶2.0、背水面边坡1∶1.5，围堰利用开挖砂砾石料填筑，迎水面做0.3 m厚的干砌石及0.2 m厚的碎石护坡，下游围堰不作防渗处理。

（2）导流泄洪洞设计

导流泄洪洞布置在大坝右岸，为圆形隧洞，净洞径4 m，纵坡i=1/100，洞长230 m。

同时，值得关注的是，聚焦产业政策，当前化工企业环保压力逐步加大，化工行业通道缩紧。随着国家环保力度的加大，政策文件屡次提到“一律不批”、“一律关停”等字样，化工企业搬迁、升级改造、关停已是大势所趋。钾盐企业应当进一步关注产业循环经济、绿色环保政策的跟进，做到未雨绸缪。

导流泄洪洞进口引水渠为梯形断面，设计底宽4 m，设计纵坡i=0。渠道底板及边坡采用干砌石护砌，进口段设置闸门槽，以便后期封堵。

导流泄洪洞出口泄水渠为梯形断面，设计底宽4 m，设计纵坡i=1/100。底板及边坡采用铅丝笼石护砌。

2.4 导流施工

导流洞洞口石方明挖：风钻钻爆，洞脸部位预裂控制爆破，石渣采用1 m3挖掘机挖装，8 t自卸汽车运输1 km至弃渣场。

导流洞石方洞挖：采用全断面风钻钻爆开挖，石渣人工装，机动反斗车运输至洞口，再由1 m3挖掘机挖装，8 t自卸汽车运输1 km至弃渣场。

喷锚支护：锚杆安装工艺流程为造孔→吹冲干净→安插锚杆→注浆→安垫片紧螺栓帽。

导流洞喷混凝土根据具体情况采用湿式和干式相结合喷射混凝土。

围堰填筑利用大坝开挖砂砾石料，59 kW推土机平料，振动碾碾压；土石填筑先对河岸两侧高台地进行回填，然后进行主河床段的回填。

围堰拆除用1 m3反铲挖掘机挖装，8 t自卸汽车运输，至下游平坦河到道，运距约1 km。

2.5 基坑排水

大坝基坑开挖后将形成深度约16.5～19.0 m的深基坑，其中覆盖层边坡高度可达10多m，基岩边坡高度约为6.0～8.5 m。由于磨河河谷中地表水及地下水较为丰沛，基坑开挖涌水量为1 825 m3/d。

2.6 导流工程量

围堰填筑需土石5 367 m3，干砌石422 m3，过渡层705 m3，碎石 29 m3，抛石 68 m3。

导流洞砂砾石开挖2 641 m3，石方洞（开）挖6 677 m3，混凝土衬砌840 m3，喷混凝土527 m3，锚杆787根，钢筋制安71 t。

3 主体工程施工

3.1 坝基处理

坝基处理包括表土及风化层开挖和坝基防渗加固处理。

首先进行大坝两岸削坡及基础开挖，表层土方开挖采用1 m3反铲挖掘机开挖，装8 t自卸汽车运输，部分土料用于上下游围堰填筑，其他运至下游弃渣场。岸坡风化岩石开挖采用风钻钻孔，自上而下分层开挖，临近设计开挖线时需采用预裂爆破和毫秒微差爆破，以保护坝坡岩石。爆破石渣采用1 m3反铲挖掘机开挖，装8 t自卸汽车运输至弃渣场。

坝基范围内表层覆盖土较厚，处理后即进行基础风化岩石开挖；开挖采用风钻钻孔，浅孔爆破，对于高程距河床面7 m左右时，石渣采用1 m3挖掘机装8 t自卸汽车运输，对于7 m以外，由于基坑深，采用塔机装2 m2吊罐出渣。推土机配合集料，在靠近底面和侧面设计开挖线时，预留约1.5 m的保护层，一次性爆破清除。

坝基固结灌浆应在基础混凝土浇筑后强度达到设计强度的70%进行施工，采用手风钻钻孔，胶轮车运料，灰浆搅拌机搅拌，灌浆泵灌入。

坝基帷幕灌浆在灌浆廊道中进行，采用地质钻机钻孔，灌浆泵灌入。

3.2 坝体施工

1）浆砌石施工

（1）砂浆拌和。首先进行砂浆拌和试配，按经试配确定的配合比进行拌和。在施工中按有关规定及时取试样，检测其强度。

采用0.4 m3搅拌机拌和，集中拌料，用单人胶轮车运输，砂浆拌和强度，视砌筑用量确定。防止发生初凝和浪费。

（2）砌筑。砌筑前先检查石块表面是否沾有泥土，应将石料上的泥垢冲洗干净，并保持块石表面湿润。

a.采用分层座浆法砌筑，先铺砂浆，厚度3 cm左右，随铺浆随安放块石并使块石安放稳定。邻缝用砂浆填充饱满并用铁钎插捣密实，严禁先堆砌块石后用砂浆灌缝；

b.上下层砌石应错缝，砌体外露面应平整美观，外露面上的砌缝应预留8 cm左右深的缝隙，以备缝的处理；

c.砌筑过程中因故停顿，且砂浆已超过初凝时间，应待砂浆强度达到2.5 MPa后才可继续施工，在继续砌筑前，将先砌体表面的浮渣清除，砌筑时避免在已砌表面敲打块石，以免振动下层砌体；

d.勾缝前必须清缝，用水冲洗净并保持缝内湿润，砂浆应分次向缝内填塞密实。勾缝用砂浆按设计要求拌制，按实缝勾缝杜绝勾假缝；

e.砌筑工作结束后及时用草袋片覆盖并喷水湿润进行养护，待砌体达到0.5倍的设计强度后，揭掉草袋片，并及时洒水自然养护。

冬、夏季和雨天施工应按照《浆砌石坝施工技术规定》的有关规定，采取技术措施加以防护再进行施工。

2）混凝土施工

坝体混凝土采用0.8 m3混凝土搅拌机，8 t自卸汽车载吊罐水平运输，塔机吊吊罐垂直运输入仓，插入式振动器振捣。

模板根据不同部位分别采用组合悬臂钢模板、矩形模板、键槽模板、混凝土预制块模板等、部分需要滑模。

3）交通隧洞施工

交通洞为坝址至大磨河提水泵站的唯一通道，总长0.7 km，城门洞形断面，净宽6.0 m，净高6.91 m，钢筋混凝土衬砌厚度50 cm，顶拱120°范围进行回填灌浆。

洞口石方明挖：风钻钻爆，洞脸部位预裂控制爆破，石渣采用1m3挖掘机挖装，8 t自卸汽车运输。

石方洞挖：采用全断面风钻钻爆开挖，石渣由人工装，机动翻斗车运输至洞口，再由1 m3挖掘机挖装，8 t自卸汽车运输1 km至弃渣场。

混凝土施工：混凝土洞口拌制采用0.8 m3搅拌机，泵送混凝土入仓，衬砌采用钢模台车，弯道段采用木模，插入式振捣器振捣。

4 结束语

陵川县磨河供水扩建改造工程是在原磨河供水工程的基础上进行枢纽大坝及其配套设施的扩建改造，是关系到陵川县及崇文镇等六个乡镇的工业用水和人畜饮水的重要水源工程。经过精心的施工组织设计，合理选择施工导流方案，为后续工程的施工奠定了基础。