某面板堆石坝度汛方案及过流保护措施浅析

罗知宏，朱兆平，詹 杰

(1.广东省水利电力勘测设计研究院,广东 广州 510635；2.江苏省盐城市阜宁县财政投资评审中心,江苏 盐城 224400；3.中水珠江规划勘测设计有限公司, 广东 广州 510610)

某面板堆石坝度汛方案及过流保护措施浅析

罗知宏1，朱兆平2，詹 杰3

(1.广东省水利电力勘测设计研究院,广东 广州 510635；2.江苏省盐城市阜宁县财政投资评审中心,江苏 盐城 224400；3.中水珠江规划勘测设计有限公司, 广东 广州 510610)

对某面板堆石坝度汛方案进行了对比选择，经比较，采用过坝保护总体方案及堆石坝坝体过流度汛保护措施，保证了工程的度汛安全，对同类工程具有借鉴意义。

混凝土面板坝；度汛方案；坝面过水；保护措施

1 工程概况

某水库大坝采用钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程为678.0 m，坝高为65.6 m，坝顶宽为6 m，坝顶上游设“L”型混凝土防浪墙，墙高为2.6 m，墙顶高程为679.1 m，坝顶长为192.33 m(不包括右岸溢洪道)。

溢洪道采用开敞式岸边溢洪道，布置于大坝右岸，由引渠段、进口段、闸室段、泄槽段和挑流段组成，全长为243 m，其中闸室段长为20 m，过水净宽为16 m，分为两孔，堰型为b型驼峰堰，堰顶高程为671.5 m；两溢流孔各布置一扇弧形工作闸门，尺寸为8 m×5 m。

引水隧洞采用龙抬头的型式与施工导流洞结合布置，其中与导流洞结合部分根据施工期导流要求，隧洞直径采用3 m，隧洞长243.17 m；引水隧洞水平段及龙抬头部分隧洞长为38.619 m，水平段洞径采用2 m，龙抬头段洞径采用2～3 m顺接至导流洞。

大坝施工采用1次拦断河床，左岸隧洞导流的导流方式。

根据批复意见，本工程导流建筑物为5级，导流标准采用5年一遇，导流时段为9月—次年3月，导流设计流量为38.1 m3/s；坝体临时度汛标准采用20年一遇全年洪水，度汛设计流量为211 m3/s。根据施工进度安排，汛期来临前面板堆石坝填筑至651 m高程，超过20年一遇(Q=211 m3/s)[1]，上游洪水位643.60 m，高程约7.4 m，汛期度汛以坝体挡水，上游坝面采用挤压边墙保护，导流隧洞泄流度汛。

2 实际度汛形势

该项目2016年2月底，导流隧洞衬砌砼基本浇筑完成，导流洞进口闸门井基坑开挖及钢筋绑扎已基本完成，闸门井砼浇筑完成后即可进行截流施工。为尽早发挥水库效益，争取不浪费本次枯水期的施工黄金期，业主要求在2016年汛期来临前将坝体填筑至度汛高程。但本次枯水期所剩时间较短，将坝体填筑至651 m高程几无可能。经计算分析，原设计651 m度汛高程已相当于50年一遇(规范上限)度汛标准，而批复的20年一遇全年洪水上游水位为643.6 m高程，只要坝体填筑至643.6 m高程以上，即可满足规范要求，综合考虑，将度汛高程调整至645 m，并做好遇超标洪水的工程措施。调整后临时度汛断面见图1[2]。

由于坝体填筑方量较大及施工组织不力，特别是石料场开采滞后，直到2016年5月10日，大坝上游部分才填筑至630 m高程，与设计要求的645 m度汛高程相差较大，度汛形势较为严峻。为确保度汛安全，需进一步调整并合理选择度汛方案和采取有效的防护措施。

3 度汛方案对比选择

3.1 可采用度汛方案

初拟以下2个度汛方案：

方案一：大坝全断面填筑至630 m高程后暂停填筑，并对堆石坝坝体采取过流防护措施。

图1 645 m高程临时度汛断面

方案二：大坝全断面填筑至630 m高程后坝体左岸预留底宽15 m梯形泄槽，泄槽坝体填筑侧边坡为1∶1.5，对泄槽采取过流防护措施后，右岸坝体可继续填筑。

3.2 度汛方案水力计算

经计算两方案坝体过流水力参数见表1[3]。

表1 坝体过流度汛水力参数

由表1计算结果可知两方案坝顶出口及下游坝脚流速均较大，需采取安全防护，防止坝体冲刷；坝顶进口段至出口段附近虽然流速相对较小，但由于现状坝体填筑材料颗粒级配较差，只有大石和小石，缺少中石，粒径小于100 mm的小石占比较多(大于50%)且含泥量较大，坝面抗冲能力较弱，需采取防护措施[4]。

3.3 坝面过流防护措施

3.3.1 方案一坝面过流保护措施

1) 上游坡面防护

上游坡面已设计混凝土挤压边墙，不需再做额外防护处理，洪水来临前在上游围堰开口将上游围堰与坝体间基坑提前充水，减小洪水翻过围堰时对河床及上游坝面的冲刷。

2) 趾板及止水防护

趾板浇筑完成后需对趾板止水系统作全面保护，以4 cm厚木板配角钢、膨胀螺丝制作保护盒，保护盒尺寸须完全包裹周边缝及趾板伸缩止水系统，保护盒四周及趾板用堆高1 m的编织土袋包裹覆盖，以防趾板混凝土及止水铜片等被石块及洪水破坏[5]。

3) 坝面防护

为满足快速施工，并在短时间内达到抗冲防护要求，不考虑采用碾压砼、浆砌石、砼砌石等防护措施；坝顶防护采用先铺设Φ6@200钢筋网，再浇筑20 cm厚C20常规砼压盖保护。

4) 下游坡面防护

下游坝面先铺设200 mm厚碎石垫层，上设双向土工格栅(孔口尺寸约2 cm×2 cm)1层，再采用2.5 m×1 m×1 m钢筋石笼防护，相连钢筋石笼采用Φ20钢筋串联焊接成整体，同时两岸山体埋设长4.5 m、Φ20水平锚筋，锚筋沿坡面每上升1 m布设1根，并与坡面钢筋石笼连接[6]。

5) 下游坡脚

下游围堰与坝体之间用粒径1～2 m的大块石全部充填满，防止坝脚被严重冲刷，抛石上部、下游围堰、堰顶及背水坡表层采用1.5 m厚2.5 m×1 m×1.5 m钢筋石笼护面，相连钢筋石笼焊接成整体[7]。

方案一过水断面防护措施见图2。

图2 方案一过流断面防护措施示意

3.3.2 方案二坝面过流保护措施

1) 上游坡面防护、趾板及止水防护

防护方式同方案一，上游坡面已设计混凝土挤压边墙，不需再做额外防护处理；趾板浇筑完成后采用保护盒及编织土袋包裹覆盖对趾板止水系统作全面保护。

2) 坝面防护

在洪水来临前及时将预留泄槽坝顶水平段先铺设Φ8@200钢筋网，再浇筑20 cm厚C20常规砼；泄槽靠山体开挖侧，采用挂Φ8@200钢筋网，再喷15 cm厚C20砼护面；泄槽靠坝体填筑侧，采用宽为2 m的大块石护面，坡面设长4.5 m(入坝4 m)、Φ20水平锚筋，锚筋入坝设3道间距1 m长50 cm的锚脚，锚筋层距1.4 m、平距1.4 m，坡面采用Φ20钢筋网与锚筋连接，钢筋网间距20 cm×20 cm，加强结构整体性。

3) 下游坡面防护

下游坝面先铺设200 mm厚碎石垫层，上设双向土工格栅(孔口尺寸约2 cm×2 cm)1层，再采用2.5 m×1 m×1 m钢筋石笼防护，相连钢筋石笼焊接成整体，同时两岸山体埋设长4.5 m、Φ20水平锚筋，锚筋沿坡面每上升1 m布设1根，并与坡面钢筋石笼连接。

4) 下游坡脚

下游围堰与坝体之间用粒径1～2 m的大块石全部充填满，防止坝脚被严重冲刷，抛石上部、下游围堰、堰顶及背水坡表层采用1.5 m厚2.5 m×1 m×1.5 m钢筋石笼护面，相连钢筋石笼焊接成整体。

方案二过水断面防护措施见图3～4。

图3 方案二过流横断面防护措施示意

图4 方案二过流纵断面防护措施示意

3.4 度汛方案选择

上述2方案优缺点比较见表2所示。

表2 2方案优缺点比较

由上述比较可知：

1) 方案二(左岸流槽方案)较方案一最大的优点为汛期右岸部分坝体可继续施工，经计算右岸630 m高程至坝顶高程可填筑方量约为4.7万m3，相当于枯水期不到1个月的填筑方量，可提前工期较短，且汛期受雨水影响，坝体填筑干扰因素较多，施工质量控制难度较大，安全隐患多；此外，由于主石料场剥离尚未完成，开采面未能形成，右岸坝肩备用料场石料已基本开采完毕，现场备料不足，汛期坝体填筑材料一时难以解决，汛期继续填筑强度小，意义不大。

2) 大坝施工临时道路位于右岸，要想汛期施工，泄槽需布置于坝体中间或者坝体左岸；布置于坝体中间过流条件较好，对两岸的冲刷小，但汛期右岸坝体可继续填筑的方量更小，因此不予考虑，只能将泄槽布置于左岸；左岸泄槽出口处山体向河床内延伸，洪水对左岸及导流隧洞出口直接冲刷，由于流槽后过流流速更大，且主流不在河床中心，对左岸及导流隧洞出口造成的后果较难估计，后期修复成本大。

3) 由于泄槽宽度较小，泄槽内流速较大，坝后坡、下游坝脚及下游河床段流速均较大，且泄槽位于左岸，洪水主流位于河道一侧，造成集中冲刷，坝体防护难度大，防护安全系数低，且根据目前大坝施工现状，坝体主、次堆石区填筑料存在颗粒级配较差，只有大石和小石，缺少中石，粒径小于100 mm的小石占比较多(大于50%)，含泥量较大等情况，已填筑坝体自身的抗冲能力弱，一旦防护措施被冲毁，坝体材料将大面积流失，风险较大。

4) 方案二泄槽边坡防护需与右岸坝体填筑同时施工，施工时间长大，期间存在突遇洪水翻坝，防护不及时的安全隐患。

由于已进入主汛期，至先前制定的5月30号坝体填筑目标剩下有效施工时间不多，而度汛方案中坝面及坡面过流保护措施有一定工作量，需占用相当的施工时间才能完成。综合上述分析，经参建各方充分讨论，最终决定采用方案一(坝体填筑至630 m高程后汛期暂停施工，临时坝体全断面防护度汛)作为度汛方案，5 d内将坝体全断面填筑至630 m高程，转入度汛保护措施的施工，5月30日前完成度汛保护措施工作。

4 结语

工程按最后确定的度汛方案一落实度汛措施，抓紧将坝体全断面填筑至630 m高程，即采取坝面保护措施施工，安全度过了2016年度汛期，期间由于台风的影响，工程所在地多次降暴雨，度汛水位最高1次在2016年7月16日，上游水位为624m与上游浆砌石围堰基本相同，但持续时间不长，随后水位下降至围堰高程以下。

虽然坝体防护措施没有经历洪水翻坝过流考验，无法考证受洪水冲刷的实际保护效果，但本文根据实际度汛形势，充分权衡各方案利弊选择度汛方案，同时采用合理可靠经济的坝体防护措施，可为其他堆石坝施工度汛提供有益的参考。

[1] 唐世龙，陈东山.水利水电工程施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版，1996.

[2] 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] 李炜.水利计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[4] 梅组亮.堆石坝度汛坝体过流保护措施探讨[J].浙江水利科技，2001(2)：87-88．

[5] 曾宪文，刘经军.古洞口面板堆石坝度汛临时断面施工[J].葛洲坝集团科技，1998(9)：17-22．

[6] 李韬.庄门源面板堆石坝度汛过流保护措施浅析[J].科技资讯，2015(7)：105-106．

[7] 李慎平.郑家湾面板堆石坝坝体过流度汛保护措施[J].水利水电快报，2009(1)：24-26．

(本文责任编辑 王瑞兰)

Scheme and Protection Measure of Flood Passing of Concrete Face Rockfill Dam

LUO Zhihong1，ZHU Zhaoping2，ZHAN Jie3

(1. China Pearl River Water Resource Survey and Design Co. Ltd Guangzhou 510635，China；2.Funing County Financial Investment Review Center, Yancheng 224400，China；3.Guangdong Hydropower Planning &Design Institute, Guangzhou 510610，China)

The flood-passing scheme adjustment of concrete face rockfill dam is briefly introduced, and then comparison and selection of overall protection scheme are set for flood crossing dams. Protection measures of dam in flood-passing are put forward to ensure the safety of the project in flood-passing, which provides some reference significance.

concrete face rockfill dam; flood overflowing control plan; overflow the dam surface; protection measures

2016-11-01;

2016-11-13

罗知宏(1986),男,硕士,工程师,从事施工组织设计工作。

TV641.4+3

：B

：1008-0112(2016)012-0030-05