某土石坝施工导流方案比选

王洁

摘 要：文章结合某土石坝工程概况及导流条件，对埋管导流和隧洞导流方案方案进行比选，供类似工程借鉴。

关键词：土石坝；埋管导流；隧洞导流；导流方案比较

施工导流设计是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分，是影响枢纽布置、永久建筑物形式、施工方法、施工总布置、施工进度安排和工程造价的重要因素[1]。

土石坝具体是指利用当地的土料、砂砾、石渣卵石等筑成的坝，所用的材料全部取自于当地，为当地材料坝。其施工期间坝体不能过水，相对于允许过水的混凝土重力坝、面板堆石坝等导流风险大，因此根据工程区水文特性、地形地质情况、枢纽布置等条件，进行多方案技术经济综合比较，全面分析各种因素[2]，选择出最优导流方案，具有重要意义。

中小型土石坝常用的导流方式有埋管导流及隧道导流两种方式[3]，以下通过对某土石坝工程实例的阐述，对导流方式进行比较，选择最佳导流方式。

1 工程概况

土石坝枢纽主要由大坝、溢洪道和引水发电隧洞、水电站、上坝、进厂公路等。水库大坝采用土心墙堆石坝，坝轴线方位角NE0.8°，坝顶高程2145.7m，防浪墙顶高程2146.7m。河床建基面最低高程依据工程地质条件定为2108.0m，最大坝高37.7m，坝顶宽度6m，坝轴线长205.74m。

溢洪道位于大坝左岸坝肩处。溢洪道采用有闸控制方式，溢洪道采用2孔（单孔净宽4m，总净宽8m）的方案，引水发电隧洞布置在右岸，由进口分层取水塔、龙抬头、隧洞段、渐变段等组成，全长393m。电站布置在大坝下游右岸，厂房尺寸25.7m×10.0m。

2 工程特点

水库库容531万m3属小（1）水库，大坝最大坝高37.7m，属低坝。引水发电隧洞布置在右岸，可考虑与导流隧洞结合布置后部分结合布置。坝址河床较宽，可考虑在岸边埋管导流。

3 水文气象及地质条件

3.1 水文、气象

坝址所处流域属于亚热带气候区，受东南亚季风影响很大，且处于低纬度地区，太阳辐射强，日照天数多，平均气温高。

根据实测资料统计，多年平均气温为21.2℃，多年实测最低温度为-4.4℃，最高温度为39.5℃。流域范围属于季候风区，春夏多吹东南风，秋冬多吹西北风，7～10月多台风。由于项山、莲花山脉的阻隔，静风（无风）几率较高，大风天气不常出现，大风主要由热带气旋造成。根据梅县气象站数据统计，多年平均风速在1.2～1.6m/s，最大风速为16m/s，多年平均年最大风速为11m/s。

根据气象站多年资料统计，多年平均年降雨量为1451mm，最大年降雨量为2309mm（1983年），最小年降雨量为904.5mm。其降雨特点为：盆地少于丘陵、山地，背风坡少于迎风坡，兴梅盆地多年平均年降雨量为1500mm，周围丘陵山地多年平均年降雨量则在1600mm以上，但年内分配极不均匀，其中4～9月降雨量占全年降雨量的70%以上。4～6月为锋面雨，7～9月多为台风雨。多年平均水面蒸发量在996～1400mm之间。

3.2 地形地貌及地质条件

水库呈近东西向分布，沿不规则河床呈狭长状展布。库区为中低山丘陵地区，海拔一般为50～400m，总体走势为东面高于西面。库区三面环山，西面为大密村社区，距离下坝址约2km。库区山体坡度一般为30°～60°，大多山体陡峭，基岩出露，植被茂盛，河道曲折。山体风化强烈，地质条件复杂，山体呈浑圆～尖棱形。坝址近南北走向，与河谷走向呈60°相交。坝址附近谷底高程为100～110m，山顶高程为212～225m，山体坡度陡峭，左岸40°，右岸45°，坝址处山体见基岩出露，山顶植被覆盖茂盛。河流迂回走向呈60°与上坝址相交通过。

库区广泛分布侏罗系（J1jnc）砂岩、粉砂岩以及页岩等，下坝址处分布燕山三期（γ52（3））黑云母花岗岩。在河流及两岸阶地、山坡坡脚等处分布第四系（Q）冲积层及坡积层。

4 导流方案选择

该工程为Ⅲ等工程，主要建筑物为3级，相应导流建筑物为5级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，选择导流设计洪水标准为5年一遇。导流时段为11月～次年4月时段，相应导流流量6.85m3/s。

设计时根据工程的地形条件和水工建筑物布置特点，对隧洞导流（导流隧洞结合永久隧洞布置）、隧洞导流（隧洞单独布置）及埋管导流和三种方式进行了比较。

4.1 方案一

采用围堰一次拦断河流，隧洞导流（导流隧洞结合永久隧洞布置）。即枯水期围堰挡水，导流隧洞导流，汛期大坝挡水，导流隧洞泄洪度汛。

4.1.1 导流隧洞

发电引水隧洞与导流隧洞结合布置，隧洞布置在右岸，隧洞进口高程106.5m，出口高程105m，长度442.334m，断面为圆形，洞径为2.0m[4]，纵向底坡0.0034，洞身段采用挂钢筋网喷C20砼（一次支护）和现浇钢筋砼复合式衬砌方式，一次支护喷15cm厚C25砼，钢筋砼衬砌厚度为30cm。由于引水隧洞与导流隧洞进、出口均不在同一高程，因此进口处采用龙抬头结合，出口处由于地形及高程限制，采用叉洞连接。大坝施工完成后，对进出口导流洞进行封堵。

4.1.2 上下游围堰

上游围堰位于坝轴线上游约440m处，采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2114.18m，堰前水位2113.38m，堰顶长度54m，堰顶宽5m；最大堰高5.5m，粘土心墙边坡为1：0.1；戗堤部分迎水边坡、背水边坡均为1：1.5，顶高程2111.99m；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0，采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

下游围堰位于坝轴线下游约170m处，采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2111.46m，堰前水位2110.96m，堰顶长度32m，堰顶宽5m；最大堰高2.5m，粘土心墙边坡为1：0.1；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0， 采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。endprint

4.2 方案二

采用围堰一次拦断河流，隧洞导流（隧洞单独布置）。即枯水期围堰挡水，导流隧洞导流，汛期大坝挡水，导流隧洞泄洪度汛。

4.2.1 导流隧洞

发电引水隧洞与导流隧洞结合布置，隧洞布置在右岸，隧洞进口高程106.5m，出口高程105m，长度442.334m，断面为圆形，洞径为2.0m，纵向底坡0.0034，洞身段采用挂钢筋网喷C20砼（一次支护）和现浇钢筋砼复合式衬砌方式，一次支护喷15cm厚C25砼，钢筋砼衬砌厚度为30cm。由于引水隧洞与导流隧洞进、出口均不在同一高程，因此进口处采用龙抬头结合，出口处由于地形及高程限制，采用叉洞连接。大坝施工完成后，对进出口导流洞进行封堵。

4.2.2 上下游围堰

上游围堰位于坝轴线上游约160m处，围堰型式同方案一。

下游围堰同方案一。

4.3 方案三

“埋管导流法”，即在第一个枯水期由临时围堰挡水，左岸束窄河床导流，先在河道右岸滩地铺设导流砼管，具备二期导流过水条件；于第二个枯水期采用土石围堰一次拦断河流，围堰挡水，已埋设的砼管泄流。

埋管采用内径为2m的混凝土管，布置于右岸，埋管全长322.35m，穿过坝体段设截水环。于第一个枯水期先施工埋管部分，第二个枯水期进行坝体填筑。

上游围堰位于坝轴线上游坡脚处，（导流结束后不拆除围堰作为坝体的一部分）采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2113.98m，堰前水位2113.18m，堰顶长度54m，堰顶宽5m；最大堰高4.7m，粘土心墙边坡为1：0.1；戗堤部分迎水边坡、背水边坡均为1：1.5，顶高程2111.89m；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0，采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

下游围堰位于坝轴线下游约140m处，采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2111.66m，堰前水位2111.16m，堰顶长度32m，堰顶宽5m；最大堰高2.7m，粘土心墙边坡为1：0.1；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0， 采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

三个方案的比较结果见表1：

经过两方案综合比较，方案一充分结合水工永久隧洞，工程投资最小，工期较短，为最优导流方案。方案三导流费用较方案二少24.15万元，但方案三施工工期较长，施工时干扰较大，不利于确保施工进度，且涵管后期埋设与土坝中，对土方稳定及防渗不利。

5 结束语

通过对水库土石坝隧洞导流方案和埋管导流方案进行比选，得出了较优的导流方式，在方案比选过程中有如下体会。

枢纽工程导流如有永久水工隧洞可兼顾利用时，采用与导流隧洞与永久隧洞结合布置的导流方式，投资最省，工期较短，为土石坝导流首选导流方案。

采用埋管导流时，虽然导流投资较小，施工工期较长，施工时干扰较大，不利于确保施工进度，且涵管后期埋设与土坝中，对土方稳定及防渗不利。选用埋管导流时需充分比较论证。

施工导流是水利工程施工组织设计的重要组成部分，是制约施工程序和施工进度的重要因素，设计时需根据工程实际情况，认真分析比较，得出最优方案，保证工程质量及安全，节约工程造价。

参考文献

[1]水利水电工程施工组织设计指南 编写组（魏璇）.水利水电工程施工组织设计指南[M].北京：中国水利水电出版社，1999（3）.

[2]水利水电施工 编写组（张京）.水利水电施工[M].北京：中科多媒体电子出版社，2003（3）.

[3]水利水电施工组织设计手册 编写组（唐世龙，陈东山）.水利水电施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社，1996（8）.

[4]李炜.水利计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006（6）.endprint

4.2 方案二

采用围堰一次拦断河流，隧洞导流（隧洞单独布置）。即枯水期围堰挡水，导流隧洞导流，汛期大坝挡水，导流隧洞泄洪度汛。

4.2.1 导流隧洞

发电引水隧洞与导流隧洞结合布置，隧洞布置在右岸，隧洞进口高程106.5m，出口高程105m，长度442.334m，断面为圆形，洞径为2.0m，纵向底坡0.0034，洞身段采用挂钢筋网喷C20砼（一次支护）和现浇钢筋砼复合式衬砌方式，一次支护喷15cm厚C25砼，钢筋砼衬砌厚度为30cm。由于引水隧洞与导流隧洞进、出口均不在同一高程，因此进口处采用龙抬头结合，出口处由于地形及高程限制，采用叉洞连接。大坝施工完成后，对进出口导流洞进行封堵。

4.2.2 上下游围堰

上游围堰位于坝轴线上游约160m处，围堰型式同方案一。

下游围堰同方案一。

4.3 方案三

“埋管导流法”，即在第一个枯水期由临时围堰挡水，左岸束窄河床导流，先在河道右岸滩地铺设导流砼管，具备二期导流过水条件；于第二个枯水期采用土石围堰一次拦断河流，围堰挡水，已埋设的砼管泄流。

埋管采用内径为2m的混凝土管，布置于右岸，埋管全长322.35m，穿过坝体段设截水环。于第一个枯水期先施工埋管部分，第二个枯水期进行坝体填筑。

上游围堰位于坝轴线上游坡脚处，（导流结束后不拆除围堰作为坝体的一部分）采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2113.98m，堰前水位2113.18m，堰顶长度54m，堰顶宽5m；最大堰高4.7m，粘土心墙边坡为1：0.1；戗堤部分迎水边坡、背水边坡均为1：1.5，顶高程2111.89m；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0，采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

下游围堰位于坝轴线下游约140m处，采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2111.66m，堰前水位2111.16m，堰顶长度32m，堰顶宽5m；最大堰高2.7m，粘土心墙边坡为1：0.1；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0， 采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

三个方案的比较结果见表1：

经过两方案综合比较，方案一充分结合水工永久隧洞，工程投资最小，工期较短，为最优导流方案。方案三导流费用较方案二少24.15万元，但方案三施工工期较长，施工时干扰较大，不利于确保施工进度，且涵管后期埋设与土坝中，对土方稳定及防渗不利。

5 结束语

通过对水库土石坝隧洞导流方案和埋管导流方案进行比选，得出了较优的导流方式，在方案比选过程中有如下体会。

枢纽工程导流如有永久水工隧洞可兼顾利用时，采用与导流隧洞与永久隧洞结合布置的导流方式，投资最省，工期较短，为土石坝导流首选导流方案。

采用埋管导流时，虽然导流投资较小，施工工期较长，施工时干扰较大，不利于确保施工进度，且涵管后期埋设与土坝中，对土方稳定及防渗不利。选用埋管导流时需充分比较论证。

施工导流是水利工程施工组织设计的重要组成部分，是制约施工程序和施工进度的重要因素，设计时需根据工程实际情况，认真分析比较，得出最优方案，保证工程质量及安全，节约工程造价。

参考文献

[1]水利水电工程施工组织设计指南 编写组（魏璇）.水利水电工程施工组织设计指南[M].北京：中国水利水电出版社，1999（3）.

[2]水利水电施工 编写组（张京）.水利水电施工[M].北京：中科多媒体电子出版社，2003（3）.

[3]水利水电施工组织设计手册 编写组（唐世龙，陈东山）.水利水电施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社，1996（8）.

[4]李炜.水利计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006（6）.endprint

4.2 方案二

采用围堰一次拦断河流，隧洞导流（隧洞单独布置）。即枯水期围堰挡水，导流隧洞导流，汛期大坝挡水，导流隧洞泄洪度汛。

4.2.1 导流隧洞

发电引水隧洞与导流隧洞结合布置，隧洞布置在右岸，隧洞进口高程106.5m，出口高程105m，长度442.334m，断面为圆形，洞径为2.0m，纵向底坡0.0034，洞身段采用挂钢筋网喷C20砼（一次支护）和现浇钢筋砼复合式衬砌方式，一次支护喷15cm厚C25砼，钢筋砼衬砌厚度为30cm。由于引水隧洞与导流隧洞进、出口均不在同一高程，因此进口处采用龙抬头结合，出口处由于地形及高程限制，采用叉洞连接。大坝施工完成后，对进出口导流洞进行封堵。

4.2.2 上下游围堰

上游围堰位于坝轴线上游约160m处，围堰型式同方案一。

下游围堰同方案一。

4.3 方案三

“埋管导流法”，即在第一个枯水期由临时围堰挡水，左岸束窄河床导流，先在河道右岸滩地铺设导流砼管，具备二期导流过水条件；于第二个枯水期采用土石围堰一次拦断河流，围堰挡水，已埋设的砼管泄流。

埋管采用内径为2m的混凝土管，布置于右岸，埋管全长322.35m，穿过坝体段设截水环。于第一个枯水期先施工埋管部分，第二个枯水期进行坝体填筑。

上游围堰位于坝轴线上游坡脚处，（导流结束后不拆除围堰作为坝体的一部分）采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2113.98m，堰前水位2113.18m，堰顶长度54m，堰顶宽5m；最大堰高4.7m，粘土心墙边坡为1：0.1；戗堤部分迎水边坡、背水边坡均为1：1.5，顶高程2111.89m；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0，采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

下游围堰位于坝轴线下游约140m处，采用粘土心墙土石围堰，堰顶高程2111.66m，堰前水位2111.16m，堰顶长度32m，堰顶宽5m；最大堰高2.7m，粘土心墙边坡为1：0.1；土石渣填筑部分迎水边坡、背水边坡均为1：2.0， 采用500mm厚的干砌石或抛石护坡。

三个方案的比较结果见表1：

经过两方案综合比较，方案一充分结合水工永久隧洞，工程投资最小，工期较短，为最优导流方案。方案三导流费用较方案二少24.15万元，但方案三施工工期较长，施工时干扰较大，不利于确保施工进度，且涵管后期埋设与土坝中，对土方稳定及防渗不利。

5 结束语

通过对水库土石坝隧洞导流方案和埋管导流方案进行比选，得出了较优的导流方式，在方案比选过程中有如下体会。

枢纽工程导流如有永久水工隧洞可兼顾利用时，采用与导流隧洞与永久隧洞结合布置的导流方式，投资最省，工期较短，为土石坝导流首选导流方案。

采用埋管导流时，虽然导流投资较小，施工工期较长，施工时干扰较大，不利于确保施工进度，且涵管后期埋设与土坝中，对土方稳定及防渗不利。选用埋管导流时需充分比较论证。

施工导流是水利工程施工组织设计的重要组成部分，是制约施工程序和施工进度的重要因素，设计时需根据工程实际情况，认真分析比较，得出最优方案，保证工程质量及安全，节约工程造价。

参考文献

[1]水利水电工程施工组织设计指南 编写组（魏璇）.水利水电工程施工组织设计指南[M].北京：中国水利水电出版社，1999（3）.

[2]水利水电施工 编写组（张京）.水利水电施工[M].北京：中科多媒体电子出版社，2003（3）.

[3]水利水电施工组织设计手册 编写组（唐世龙，陈东山）.水利水电施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社，1996（8）.

[4]李炜.水利计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006（6）.endprint