泾河亭口供水管道施工导流预案探讨

孟亦峰

（咸阳市羊毛湾水库管理局 陕西 乾县 713304）

1 导流方式及洪水标准确定

本工程所处泾河亭口段主河槽下切较深，右岸有较为宽阔的滩（涂）地，故供水管道工程施工导流拟采用在主河段分期导流围堰，利用滩（涂）开挖明渠导流河道常流量的方式进行施工。

受施工场地和水文条件局限，本工程可分为一、二期围堰导流。一期围堰导流从第二个热压弯头处开始，开挖围堰导流明渠，完成管道安装后，封堵管道，回填沟槽到原始地面。然后进行二期围堰导流明渠开挖，利用纵、横向围堰拦挡主河槽洪水，完成全部管道安装施工任务。

因建设工期限制，二期施工导流时段还处在主汛末期，基于施工导流设计缺少相关水文资料，故参照泾河多年平均流量（42.2m3/s），采用截流前一月日平均最大流量为施工导流的洪水标准。依据实地调查和近期观测数据，确定导流洪水标准为70m3/s。

2 导流围堰设计

（1）一期围堰

一期上、下游及纵向围堰堰顶高程859m，采用土石围堰，堰顶宽为4.0m，迎水坡比1∶2，背水坡比1∶1.5，围堰总长320m，最大堰高2.0m，堰体迎水面采用块石及编制沙袋护坡。

（2）二期围堰

二期上游横向采用土石围堰，堰顶高程859m，堰顶宽度6.0m，迎水坡比1∶2.0，背水坡比1∶1.5，围堰高度2m～4m，长度100m；二期纵向土石围堰堰顶高程859m～858.5m，堰顶宽度5.0m，长度80m，迎水坡比1∶2.0，背水坡比1∶1.5；二期下游横向采用土石围堰，堰顶高程858.5m，堰顶宽度4.0m，围堰高度2m～4m，迎水坡比1∶1.5，背水坡比1∶1。导流明渠下底宽30m，上口宽45m，进口底高程857m，纵向坡比1/1000，深约6m，长约100m。

3 导流预案及评估

3.1 导流时段的选择

据泾河近期流量，导流时段拟选定在2014年10月上旬，并随流量预报适时选择截流日期。

3.2 戗堤轴线及龙口位置选择

本预案选择泾河亭口水位落差平缓的区段，并使戗堤轴线垂直于主流。但围堰导流区段左岸场地狭窄，且呈高陡坎，进料通道狭窄，故考虑只在预进占时抛投石料及铅丝笼石作裹头。右岸经导流明渠架桥修通至上游围堰的施工道路，截流拟由右岸预进占，故龙口设在靠近河道中间偏左岸的主河道段。

3.3 导流方式

采用自卸汽车自戗堤前缘后退卸料、装载机配合的单戗单向立堵方案，一次形成截流戗堤，戗堤的进占采用“上游角突出型抛投法”截流戗体总长约90m，预进占长度约70m，堤头推进边坡1：1.5，预留龙口宽度20m。

3.4 导流估算

3.4.1 截流水力计算

（1）绘制龙口泄水曲线QL=f▽HB（上游水位与不同龙口宽度B的泄流量关系）：

QL——龙口泄流量（m3/s）；

m——流量系数，取m＝0.35；

g——重力加速度；

H0——龙口上游水头；

在导流初始阶段，上游横向围堰龙口水位为857.8m高程时，导流明渠开始分流，计算并绘制龙口流量Qg～B▽H0曲线。流量为40m3或60m3/s。

图1 龙口泄水曲线

图2 导流明渠流量曲线

表1 龙口不同宽度的水利参数计算表

表2 口门落差和龙口平均流速表

（2）根据给出的导流明渠上游水位计算出导流明渠流量，绘制泄流曲线如图2所示。

（3）按图解法求出几组相应的龙口宽度B、与水位▽H的关系：列表计算导流过程中的水力参数见表1。

由于龙口宽度大于20m时，导流明渠不分流，属于非龙口段进占，采用导流施工流量，按一般束窄河床水利学计算公式

求算口门落差和龙口平均流速如表2。

3.4.2 抛投材料稳定计算

则d＝0.034V2

将上述求得的对应流速V1=1.5,V2=2,V3=2.5,V4=3.6,V5=4.6代入上式,求得抛投材 料 的 折 算 直 径 ：d1=10cm，d2=15cm，d3=25cm，d4=50cm，d5=80cm。

3.4.3 龙口水力特性确定

根据水力学计算结果，综合考虑抛投物料的运输、起吊能力，参考以往类似工程经验，并按设计条件（即设计导流水位与流量）确定龙口特性，将整个导流过程分为三个阶段：

（1）预进占阶段：龙口宽度从80m～20m，对应的流速V在1.1m/s～2.0m/s范围。

（2）导流预进占阶段：龙口宽度从20m～10m，对应的流速V在2.0m/s～2.5m/s，此时上游水位壅高到858m。

（3）龙口口门封堵阶段：龙口宽度小于10m，对应的流速V在3.6m/s，最后封堵口门宽度为5.0m,对应流速大于4.0m/s。

3.4.4 导流抛投料确定

根据水力学计算结果，参考以往类似工程经验，流速V在1.0m/s范围内采用抛填土料，流速V在1.0m/s～3.0m/s范围内抛投块石（大于 40kg），流速 V在3.0 m/s～4.0m/s，抛投钢筋石笼（2t），流速大于4.0m/s，则抛投石笼串（5t）封堵口门。

4 导流工程施工

4.1 料场规划

围堰用土主要利用在右岸开挖流明渠的土方，多余土方堆放在纵向围堰内，以作围堰加高培厚之用。左岸预进占石料从左岸高坎修路运进，土方从左岸就近取土或场外运输。

4.2 道路规划

导流明渠过流前搭建钢管桩便桥，以便人员通行。材料、设备协调左岸小区道路，从岸边修筑便道至上游围堰区间，大型机械在导流前从右岸提前进场，待二期施工完成后，从左到右拆除围堰后，从右岸撤离现场。

4.3 导流施工

4.3.1 施工时间

上下游导流戗堤预进占：2014年9月26日～2014年9月28日；

上下游围堰预进占时间：2014年9月28日～2014年9月30日；

龙口合龙时间：2014年10月5日。

上下游围堰防渗墙施工：2014年10月6日～2014年10月7日；

基坑抽排水：2014年10月8日～2014年10月9日

4.3.2 口门封堵设计（截流合龙阶段）

戗堤导流合龙阶段预留口门顶宽5.0m，深约1.5m，坡比为1∶1.5的三角堰，合龙封堵抛填工程量约50m3，考虑安全系数为2，则抛填工程量为60m3，预备笼石40m3，每辆车装载10m3，则需要10车，按4辆准备。计划每2min抛投一车，则最少抛投时间为20min，最多抛投时间为30min。

4.3.3 施工方法

装车，自卸汽车运至填筑工作面附近的回车场，调转车向，倒车至工作面并卸土，装载机平土立堵进占；抛石施工时装载机控制堤顶高程应低于土方填筑高程50cm，抛石体顶部50cm采用土料跟进找平，以利车辆进占，最后的铅丝石笼与大块石料封堵口门，要压低作业面，减少抛投工作量，提高封堵速度，以利降低流速。石料装车采用装载机，笼石或笼石串提前装车，以备急用。右岸布置两台3.0m3装载机和两抬挖掘机及4辆自卸车。

5 注意事项

（1）本次导流的指挥中心为项目经理部，合龙前及时召开现场调度会，明确任务，统一号令，有的放矢地作好安全、技术交底，严格按照确定的方案进行施工导流工作。

（2）本次导流流量、流速较大，受天气情况制约，导流期间安排专人注意上游支流降雨、水情变化，同时随时保持与上游水文站联系，作好水情监测预报。

（3）根据导流时的天气情况和流量变化确定导流时间，调整导流流量。如遇天气或流量变化，超过导流设计流量时，推迟导流时间，确保导流安全。

（4）龙口口门封堵阶段，如果流速大于3m/s时，采用铅丝笼石（单块5t）进行口门封堵。

（5）导流后要专人昼夜观测围堰、明渠的水情变化，发现渗漏，边坡失稳、坍塌等情况，要及时组织抢险，防止事态进一步扩大。

（6）由于施工处于阴雨季节，基坑排水后，要加大管道施工投入，保证24小时不间断作业，尽量缩短工期，降低围堰过流风险。

（7）做好防汛安全值班，随时注意水情变化，详细编制围堰过洪监测和人员、机械、设备撤离预案，保证遇事不惊，处置不慌。

6 结语

2014年9月26 日至 2014年10月 10日，彬长煤田煤电化开发中心所属供水管道穿越泾河主河道的围堰导流工程顺利实施。整个施工过程中，建设各方会同辖区河道主管部门联合定点检测，达到预期效果。目前，主体工程按时竣工、交付使用，各项技术经济指标达到设计要求。陕西水利