团结水闸除险加固工程施工导流设计

史广跃，鄢 涛

（1.江西省水利规划设计院，江西 南昌 330029；2.江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029）

1 工程概况

团结水闸位于江西省广丰县沙田镇十六都村，座落在丰溪河支流十五都港下游，是关胜灌区胜利渠的渠首拦河工程，距广丰县城约22 km。本工程灌溉农田5000 hm2，是一座蓄、引、提综合利用水闸工程，最大过闸流量为2000 m3/s，属Ⅱ等大（二）型水闸工程。水闸主要建筑物呈“一”字型布置，左岸溢流坝（开敞式无闸控制，长 32.5 m）、泄洪闸（5 孔，长 38.8 m），右岸溢流坝等（开敞式无闸控制，长53.0 m）。灌溉进水闸位于左坝头左侧，灌溉进水闸引水渠轴线与坝轴线形成70°夹角。

本次除险加固工程主要施工项目有：左岸灌溉闸拆除重建；中间5孔泄洪闸加固，在闸后新建混凝土桥墩，老闸表面进行喷涂处理和裂缝处理，闸后新建消力池、海漫和防冲槽；拆除原溢流坝，改建成10孔泄洪闸，闸孔净宽6.0 m，其中左岸4孔，右岸6孔，泄洪闸包括闸室段、消力池段、海漫段和防冲槽段；左右岸拆除溢流坝改建非溢流重力坝，其中左岸长10.0 m，右岸长 8.2 m。

2 工程条件

2.1 水文气象

闸址控制流域多年平均降水量为1635.4 mm，降水量年内分配亦不均匀，汛期3～7月降水量占全年的67.2%，主汛期 4～6 月降水量占全年的 48.5%，枯水期10月～次年2月降水量仅占全年的21.7%，多年平均气温 17.9℃，多年平均风速为 2.0 m/s，多年平均最大风速16.0 m/s。

2.2 地形地质条件

工程区为中低山区，区内地势南高北低，所在河流十五都港源于福建境内，自西南向北东流经坝址，两岸山体较对称，坡度一般为45°～52°，山体覆盖层一般为0.2～2.0 m，植被较发育，未见崩塌、滑坡等不良物理地质现象。

区内二叠系、三叠系、侏罗系地层呈零星分布，主要分布有白垩系及第四系地层。由老至新分述：白垩系上统赣州组（K21），岩性为紫红色凝灰质砂岩，细粒结构，层状构造，区内均有出露；第四系全新统冲积层（alQ4），广泛分布于河流的一级阶地及漫滩、河床等部位，岩性主要为粉质粘土、砂砾（卵）石。

上、下游围堰堰基上部为第四系全新统冲积的砂卵砾石，黄褐色，稍密状，具强透水性，防渗性差；下伏基岩为白垩系上统紫红色凝灰质砂岩，呈强～弱风化状，具弱～中等透水性，物理力学性质较好。

3 施工导流设计

3.1 导流标准及时段选择

团结水闸为Ⅱ等大（2）型工程，其主要建筑物为2级。根据 《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，土石结构，相应临时建筑物为4级，其导流标准为洪水重现期20～10 a，本工程采用10年一遇洪水重现期标准。

本工程最枯4个月、最枯5个月及最枯6个月施工期洪水设计成果见表1，部分月份的月平均流量见表2。

表1 施工期各时段P＝10%洪峰流量和闸址下游河道水位成果表

表2 施工期P＝10%部分月份平均流量和闸址处下游河道水位成果表

根据主体建筑物布置的情况，本工程分两期进行导流。依据水文特性和主体建筑物加固工程量情况，比较了最枯4个月、5个月和6个月等3个时段。由于施工期洪峰可完全蓄至上游水库。因此，3个时段设计流量相差不大，为降低基坑内施工难度和施工强度，导流时段均采用最枯6个月，即10月～次年3月，相应10年一遇洪峰流量为 67.4 m3/s，相应下游河道水位为142.51 m。

3.2 导流方案分析

水利水电工程常用导流方式有分期导流、明渠导流、隧洞导流、涵洞导流、底孔导流、缺口导流等。隧洞导流适用于两岸有较高山体的地形条件；底孔导流和缺口导流适用于混凝土重力坝导流；涵洞导流适用于坝址河床较窄的地形条件；分期导流常用于河床较宽的河道；明渠导流一般适合在岸边具有台地、缓坡的地形时适用。

根据本工程闸址条件，可采取的导流方式有分期导流和明渠导流。分期导流方式：主体建筑物在两个枯水期内完成；明渠导流：在岸边开挖明渠，在一个枯水期内完成或者跨越汛期完成。

团结水闸现状有5孔泄洪闸，新建10孔泄洪闸，闸址河道宽度240 m，两岸地势较高。根据团结水闸的特性，如采用明渠导流，上下游围堰拦断河床，建筑物同时开工，则在一个枯水期内完成全部泄洪闸的施工难度较大，强度较高，且开挖工程量较大（如跨越汛期施工，工程量更大），明渠使用完成后还需恢复原状，明渠穿越区域还涉及到征地拆迁，导流费用较高。如采用分期导流，则分别在两个枯水期内完成，施工强度降低，施工质量有保障，导流费用最低，一期新建的泄洪闸可做为二期导流通道。综合分析，团结水闸采用分期导流方案较为合理。

3.3 导流程序

施工期第一个枯水期围护右岸，拆除溢流坝改建6孔泄洪闸，利用左岸3孔老泄洪闸泄流（考虑到第二年汛期灌溉要求，不拆除左岸溢流坝），经水力学计算，相应洪峰流量下上游水位145.25 m。第二个枯水期围护剩余左岸，拆除溢流坝改建4孔泄洪闸和加固5孔泄洪闸，利用右岸4孔新建泄洪闸泄流，经水力学联合泄流计算，相应洪峰流量下上游水位144.00 m。

本工程导流特性见表3。

表3 团结水闸除险加固工程施工导流特性表

3.4 导流建筑物设计

本工程施工导流平面布置图见图1。

一期围堰上下游堰基砂砾石最大厚度为4.2 m，采用开挖截水槽回填粘土防渗，截水槽开挖边坡为1∶1.5，底宽上游3.0 m，下游2.0 m。上游围堰采用粘土斜墙堰型，堰壳料利用开挖料填筑，围堰内外边坡均为1∶1.75，围堰顶宽为4.0 m，围堰长度为91.90 m，围堰纵向段迎水面采用0.5 m厚袋装砂卵石护坡。下游围堰采用粘土心墙堰型，堰壳料利用开挖料填筑，围堰横向段内外边坡均为 1∶1.75，纵向段内外边坡均为 1∶1.5，围堰顶宽为4.0 m，围堰长度为 103.46 m，围堰纵向段迎水面采用0.5 m厚袋装砂卵石护坡。

二期围堰堰基砂砾石最大厚度为3.67 m，采用开挖截水槽回填粘土防渗，截水槽开挖边坡为1∶1.5，底宽上游3.0 m，下游2.0 m。上游围堰采用粘土斜墙堰型，堰壳料利用开挖料填筑，围堰内外边坡均为1∶1.75，围堰顶宽为 4.0 m，围堰长度为 112.95 m，围堰纵向段迎水面采用0.5 m厚袋装砂卵石护坡。下游围堰采用粘土心墙堰型，堰壳料利用开挖料填筑，下游围堰横向段内外边坡均为 1∶1.75，纵向段内外边坡均为 1∶1.5，围堰顶宽为4.0 m，围堰长度为113.76 m，围堰纵向段迎水面采用0.5 m厚袋装砂卵石护坡。

为给截水槽开挖提供施工工作面，施工前在上游围堰侧首先填筑施工平台，平台顶高程在截流水位以上0.5 m，宽5.0 m，截水槽粘土填筑完成后拆除。

本工程一期上游横堰典型横剖面图，详见图2。

图1 施工导流平面布置图

图2 一期上游横堰典型横剖面图

3.5 截流及度汛

本工程分两期导流，导流时段均为10月～次年3月。围堰于当年9月中旬开始预进占，9月下旬截流，9月底围堰闭气。截流标准为P＝10%，9月平均流量19.0 m3/s，相应下游水位为 141.82 m，上游水位：一期 143.1 m，二期143.0 m。截流期间利用上游水库拦蓄径流，短时间内尽量少发电或停止发电，以降低截流难度。

根据施工总进度安排和 《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，开工后的第二年和第三年汛期为施工临时度汛期，度汛标准为P＝10%全年洪峰流量1070 m3/s，相应河道下游水位为146.13 m。施工期第二年汛前，右岸6孔泄水闸施工完成，拆除一期围堰，汛期利用左岸原溢流坝、中间5孔原泄水闸及右岸6孔新建泄水闸联合泄流，相应闸前水位为147.33 m；施工期第三年汛前，全部施工项目完成，拆除二期围堰，利用左右岸10孔新建泄水闸和中间5孔原泄水闸联合泄流，相应闸前水位为146.40 m。

4 结语

（1）平原地区大型水闸一般孔数较多，结合左右岸工程布置，采取分期导流方式较为经济合理。分期导流应注意纵向围堰的错开布置，错开宽度根据主体建筑物开挖线确定，并对纵向围堰及上下游衔接段迎水面做好防冲刷设计。

（2）由于本工程堰基覆盖层较厚，根据该工程地质评价，堰基为砂卵砾石层，属强透水层，本工程采取了截水槽防渗措施。工程开工后，堰前抛填了较短的粘土铺盖，经基坑排水后观察，没有出现大量渗水现象，分析其原因主要为该工程溢流坝前多年沉积的淤泥形成了防渗铺盖。

（3）本工程砂卵石厚度较厚，最深约 4.1 m，施工平台至基岩高度6.0 m，截水槽开挖要求完全清除砂卵石回填粘土，才能形成封闭防渗系统，施工难度较大。本工程于2014年1月开工，按照设计图纸封闭围堰后，基坑防渗效果良好。事实证明了在深砂卵石基础上做截水槽防渗墙是可行的。

[1］水利电力部水利水电建设总局，水利水电工程施工组织设计手册（第一卷： 施工规划）[M］.北京：中国水利水电出版社，1996.8.

[2］SL303-2004.水利水电工程施工组织设计规范[S］.