庄门源面板堆石坝度汛过流保护措施浅析

李韬

摘 要：松阳县庄门源水库在前期的施工过程中，主要由于施工组织不力等原因，导致大坝在汛前没有达到设计要求的度汛高程，经工程参与各方根据实际情况研究对比多种度汛方案后，确定采取导流洞泄洪为主，同时做好坝体全断面过流准备的方案，坝面采用绿滨垫结合砂袋保护，坝后坡采用绿滨垫保护。确保了度汛安全，同时节约了费用。

关键词：砼面板堆石坝 坝面及坝前后坡加固保护 允许全面断过流 防洪度汛

中图分类号：TV551 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0105-02

1 工程概况

庄门源水库是以供水为主，结合防洪、发电及改善水环境等综合利用的工程项目，水库由挡水建筑物（面板堆石坝）、泄水建筑物（溢洪道）、供水放空建筑物及发电厂房等建筑物组成。坝址集水面积13.1km2，正常蓄水位285m，校核洪水位287.70m。总库容343万m3，正常库容299万m3。水电站装机两台，总装机容量420kW。总填筑工程量约为33万m3。

坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，河床段坝基趾板开挖底高程235m，相应的最大坝高53.3m，坝顶宽度5m，坝顶长度为203 m，防浪墙顶高程289.50m。溢洪道为岸边侧槽式，位于大坝右坝头，堰顶高程285m。发电引水隧洞进口位于大坝上游约100m处，其进水口底板开挖高程252.5m。导流洞进口位于引水隧洞上游约50m处，洞径为3.0m×3.0m城门洞型。

2 设计度汛方案

根据设计资料，暴雨是本流域的主要成因，其中梅雨、台风雨是本流域大洪水的主要成因，设计流域暴雨统计按年最大、非汛期最大取样的原则进行。设计年径流成果统计表1，设计洪水成果表见表2。

根据初步设计资料显示，该项目采用“一次围堰断流，导流隧洞导流”的方案进行导流。施工阶段选用3年一遇洪水标准的浆砌石围堰施工方案，相应的洪峰流量为37.8m3/s。根据设计度汛要求，在开工第一年导流洞贯通，坝基开挖完成，开工第二年汛前大坝填筑达到度汛高程269m，大坝前坡采用碾压砂浆护坡，具备大坝临时挡水与导流洞泄洪的度汛条件。

3 实际度汛形势

该项目于2013年5月20日正式下达开工令，按施工进度计划安排，主要节点工期为：2013年6月25日完成导流洞开挖；2013年7月20日完成导流洞衬砌及灌浆；2013年7月20日完成大坝围堰砌筑；2013年9月15日大坝基及坝肩开挖完成；2014年4月15日进入汛期前，大坝填筑至269m度汛高程。

工程开工后，由于施工单位施工管理混乱等多方面的影响因素，多个工作面施工进度极其缓慢。其中导流洞基本按计划开挖完成，但是在汛前没有按计划完成相应的混凝土衬砌施工，围堰（堰顶设计高程249.7m，实际达到250.0m）也基本按进度计划完成施工。但其他工作面尤其是大坝的基础开挖及后续大坝填筑的进度严重滞后，直到2014年4月15日进入梅汛期，大坝前区填筑只达到243m高程，主堆与次堆也只达到245m高程，与设计要求的度汛高程相差很多，度汛形势相当严峻。

由于庄门源水库下游不到2公里就是人口密集的自然村，如果出现洪水越坝而最终导致溃坝，后果将很严重。经工程参建各方多次讨论评估后，认为施工单位在短期内不可能将大坝填筑到设计要求的度汛高程，为了确保度汛安全，只有采取安全系数高防护措施。

4 可采用度汛方案对比

以下按度汛方案出稿的先后顺序，分析各种度汛方案的优缺点。

方案一：由于施工进度严重滞后，已无法按时完成至度汛高程，业主与监理要求项目部根据实际情况编写度汛措施。项目部于2013年3月16日编写并报送了第一次度汛方案。基本思路为：导流洞泄洪，引水隧洞辅助泄洪，土石围堰挡水。主要内容如下：由于浆砌石围堰实际顶高程已达到250m，在浆砌石围堰下游先用土石方回填一个平台，其高程与浆砌石围顶高程相同为250m，在浆砌石围堰下游坡脚形成一个250高程平台，然后从浆砌石围堰左岸起至右岸趾板边坡方向再填筑一条顶宽5m的小型土石围堰，该堰顶同时兼作大坝填筑料运输道路。土石围堰顶高程最低处高程为258m，其两侧坡比均为1：1.5，土石围堰上游坡面及250高程平台用复合土工膜作为防渗体，周边及坡脚有C15混凝土梁固定，复合土工膜外侧用20cm厚碎石料镇压，防止土工膜拜损坏和老化。同时项目部计划在2014年4月15日前完成引水隧洞160m洞挖，以确保在必要时可以辅助泄洪。

针对项目部编写的度汛方案，项目主管理部门松阳县水利局组织业主、设计、地勘、监理及项目部等参建各方的负责人员于2014年3月20日开会对度汛方案进行讨论分析，一致认为主要有两点无法确保安全：第一是土石围堰的稳定性分析没有科学的计算依据；第二是以项目部的实际施工能力，在25d内开挖完成160m的引水隧洞有很大不确定性。

最后认为该方案风险过大，应重新编制并另行报批。

方案二：根据目前施工现状，项目部在与工程各方多次协商后于2014年4月3日向监理报送了第二次度汛方案。主要内容是：在4月15日前做好大坝上游坝面砂浆固坡工作，坝后大块石固坡，遵从“梅汛期间大坝全断面过流施工”的指导原则，此原则直至7月15日前▽264.0m以下坝面砂浆固坡完成止。在其后的施工时段，采取前坝体先行，后坝体3C区后行的施工指导原则，直至大坝全面到顶。

大坝过流措施：在4月15日至7月15日间，大坝始终处于允许过流施工状态，前坝坡按设计要求用M10砂浆固坡，后坝坡▽256.8m以下在设计干砌石内坡面外加抛2m宽大块石防冲护坡，块石粒径要求>1m、无风化；大坝顶面铺设复合土工膜，顶面用20m×20m钢管镇压，若以▽256.8m为基准，需要复合土工膜1万m2，需要钢管1 000m。大坝顶面启动过流施工的条件为：若天气预报暴雨（50～100mm/24h）连续2d以上或大雨（25～49.9mm/24h）连续3d以上情况下，提前两天开始大坝过流顶面铺设土工膜施工。在铺设土工膜前，整个坝体顶面用15cm厚细料找平碾压。大暴雨过后，库区水位降至▽250.0m以下时，拆除钢管，分条收起复合土工膜，继续进行大坝填筑施工。

针对第二次度汛方案，本项目主管理单位松阳县水利局组织人员对其进行了审查，认为其中组织、人员、制度已落实，度汛措施与相应的施工安排基本可行，同意按此方案落实执行。

方案三：但是由于方案二确定后，项目部的施工组织不力等原因，施工实际进度与方案所确定的计划进度相差甚远，至2014年5月份，坝体填筑仍没有达到250高程，为确保坝体度汛安全，所以于2014年5月份，由业委托设计根据目前的实际情况编写坝体过流保护设计。由于招标时的设计报告只提出了一个度汛高程269m，后来设计单位重新按梅汛期与台汛期分开计算度汛高程，计算结果如表3。

设计研究项目的实际情况后，确定采用生态格网对坝体过流保护，主要内容为：首先暂停坝体填筑施工，立即对坝体进行整体过度流保护，在完成已填筑坝体的保护措施后，坝体才能继续加高，坝体上游与下游坡面的保护应随坝加高相应跟进，在设计洪水到来前，坝体应立即停止加高，并及时完成坝顶的保护措施，坝体保护断面如图1所示，各部位保护措施分述如下。

坝顶上、下游边缘部位各设4m长（顺水流方向），宽2m，厚40cm绿滨垫，绿滨垫相互之间用钢丝绑扎成一体，坝顶中间部位采用厚40cm砂袋铺盖护面，为防止坝体小颗粒被过水带出坝体，在坝顶绿滨垫和砂袋铺盖护面下设两布一膜防渗。

坝体上游坡按原设计要求采用M10砂浆固坡。

坝体下游坡采用4m长（顺水流方向），宽2.0m，厚40cm绿滨垫全坡护面，绿滨垫相互之间用钢丝绑扎成一体，并且左右两侧绿滨垫与两岸边坡采用每垫3根Φ25mm，长2.5m（入岩2m）的锚杆连接。250高程以上部分绿滨垫设每垫2×2根Φ25mm，长2.5m（入坝2m）的锚杆加固，锚杆入坝段设三道长50㎝锚脚，其间距50cm。坝体的下游坡脚设两排防冲体，其中第一排为4m长（顺水流方向），宽2m，厚100cm固滨笼，第二排为4米长（顺水流方向），宽2m，厚40cm绿滨垫护脚，为增强防护体的稳定，固滨笼埋入地下60cm，并且固滨笼与绿滨垫之间用钢丝绑扎成一体。其中固滨笼与绿滨垫填充物为块石，其粒径>1.5倍网孔直径。

经业主确认后，最后采用方案三作为最佳度汛方案。

5 结语

工程按最后确定的度汛方案三落实度汛措施并合理安排工程施工，安全度过2014年度汛期。其间度汛水位最高的一次是在2014年8月19日暴雨形成的洪水，水位差水多与顶高程围堰相等，但只持续5 min左右，随后水位就下降到浆砌石围堰以下。该度汛方案的优点在于：在不影响工程继续施工的同时保证了安全度汛，同时又节约投资，也可为其他堆石坝施工度汛提供有益的参考。

参考文献

[1] DL/T 5016-2011，混凝土面板堆石坝设计规范[S].

[2] DL/T 5128-2009，混凝土面板堆石坝施工规范[S].

[3] 梅祖亮.堆石坝度汛坝体过流保护措施探讨[J].浙江水利科技，2011（S1）：87-91.