小型水库工程施工导流设计规划与实践

韩敏

摘 要：工程规划设计阶段，结合水库工程特性和库区水文地质等条件，对施工导流关键技术问题进行了详细分析论证，并结合导流流量计算成果，提出了合理的施工导流方式和导流建筑物设计方案，为工程顺利优质施工建设提供重要的技术指导。

关键词：施工导流；导流时段；导流流量；堵头

中图分类号：TV62 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0099-02

1 工程概况

贵州某水库工程，其规模属于IV等小（1）型，相应的主要建筑物为IV等4级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）》及导流建筑物级别划分，相应的导流临时建筑物为5级建筑物，导流挡水及泄水建筑物的设计洪水标准按P=20%的频率流量进行设计。

2 导流時段导流流量

水库属雨源型山区河流，参照当地气象站1959～2013年55年的观测资料：最大一日降水量超过100mm的有12年。历年一日最大降雨量为147.6mm（1960年5月18日），最小日暴雨31.5mm（1981年5月19日）。年最大一日降水量多发生在5～8月，占全年的80.37%，尤以6、7月份发生暴雨的机率较多，分别是31.37%、19.61%，个别年份出现在4月，占3.92%。

因此导流时段宜在枯季选择，若采用全年导流，势必增加导流建筑物的投资[1]。结合施工洪水成果，考虑施工总进度安排、导流工程量、度汛方式等，施工时段选择在11月-3月，相应的5年一遇导流设计流量Q=4.72m3/s。

3 导流方式

由于受地形条件限制，结合水文资料，将采用河床一次拦断、导流明渠+隧洞导流方案将枯期洪水引至地下溶洞下游，从而为溶洞上游段施工创造良好的施工场地。具体导流程序如下：

（1）第一年9月1日至9月底完成明渠段施工。9月20日至10月中旬完成导流隧洞的施工，期间洪水沿原河道通过溶洞下泄。

（2）待导流明渠及隧洞完工后随即进行挡水围堰堰体填筑，

于10月底完成围堰施工。河流改变流向，洪水由导流明渠和隧洞下泄。第一年11月初进行溶洞封堵体施工。

（3）第二年3月中旬完成溶洞封堵工程以及生态放水管的施工，随即对导流隧洞进行灌浆封堵，第二年5月底完成库区帷幕灌浆工程施工，于第二年6月初开始正常蓄水。

4 导流建筑物设计

4.1 导流建筑物设计计算

（1）导流建筑物拟定及水力学计算

导流建筑物为明渠+隧洞，布置于右岸，明渠长120.9m，进口底板高程1136.50m，末端高程为1136.27m，底坡2‰，经圆弧段后接隧洞进口，隧洞进口底板高程为1134.96m，出口接地下溶洞0+128桩号下游17.25m处，底板高程为1110.46m，底坡24.8%。根据坝址11月-3月、5年一遇洪水为Q=4.72m3/s，在无压流条件下，进行水力学计算。

明渠段过流能力计算：Q=AC■。式中：Q-设计规定的最大流量（m3/s）；A-水流的断面面积（m2）；C-谢才系数；R-水力半径，m，等于A与湿周的比值；i-底坡，i=0.2%。经计算得导流明渠过水断面为矩形，断面尺寸为1.8×2.0m（底×高），过水高1.5m。

隧洞段泄流能力计算：由于该隧洞底坡较陡，需采用能量方程，用求和法计算。根据计算隧洞的下泄洪水最大水深为0.86m，断面型式为城门洞型，断面尺寸选择隧洞最小断面尺寸1.5×1.8m（宽×高）。

（2）结构设计

导流明渠：KS0+000.0～KS0+086.8桩号段导流明渠为矩形断面，断面尺寸为1.8×2.0m（宽×高），明渠侧墙为M7.5浆砌石，内边坡坡度0，外边坡为1：0.3，顶宽0.3m，底宽0.9m，底板浇筑0.2m厚C20混凝土；KS0+086.8～KS0+120.9桩号段明渠开挖基础较深，基岩出露，为减少浆砌石工程量，节省投资，加快工期，该段明渠利用开挖断面，不再砌筑浆砌石挡墙，覆盖层开挖边坡1：1，基岩开挖边坡1：0.3。

导流隧洞：隧洞为城门洞型，断面尺寸为1.5×1.8m（宽×高），过流断面面积2.52m2，顶拱中心角112.89°，顶拱半径0.9m。根据隧洞地质条件，导流洞段围岩为III～IV类，由于该隧洞为临时导流隧洞，故本阶段只考虑对IV类围岩进行喷锚支护，喷混凝土10cm。

4.2 围堰设计

（1）围堰结构形式的选择

考虑该工程围堰高度小，填筑量少，且土石围堰堰体可利用明渠开挖的土石渣来填筑，具有施工方法简单、就地取材、施工工期短等优点，并要求围堰具有一定的抗冲能力，故选择粘土心墙土石围堰为该工程围堰结构形式。

（2）围堰设计

根据导流建筑工程的级别及导流建筑物结构型式，围堰设计洪水标准为P=20%，相应挡水流量 Q=4.72m3/s，通过导流洞下泄时，对应上游水位1138.0m，考虑波浪在堰坡上的爬高、波浪以上安全超高和风力作用水位雍高后，确定围堰设计顶部高程为1139.0m，顶宽3.0m，底宽11.7m，堰顶长度50.5m，最大堰高2.9m，上、下游边坡均为1：1.5，围堰采用粘土心墙防渗，心墙顶宽1.6m，底宽3.76m。

4.3 导流洞堵头设计

由于本工程生态放水设施方案为在导流洞内埋管方案，在导流隧洞内埋一根DN200PE管，将水引到K1溶洞堵洞体下游，通过K1溶洞下放生态水。导流隧洞将采用C15砼全断面封堵，洞顶采用充填灌浆。因此不再作导流洞堵头设计。

5 导流工程施工

5.1 导流明渠施工

（1）导流明渠开挖

导流明渠开挖首先进行测量放线，然后采用挖掘机清除覆盖层，遇到岩石部分采用YT-25型手风钻钻孔，人工装药，周边光面爆破施工。出渣采用pc200挖机装渣，5t自卸汽车运输出渣，弃石渣运至上下游围堰左岸河床，集中堆放，作上下堆石围堰回填用料。endprint

（2）M7.5浆砌石施工

在明渠开挖完成后，及时进行工作面的清理，砌筑前，应在砌体外将石料上的泥垢冲洗干净，砌筑时保持砌石表面湿润。然后开始砌筑，块石在料场采用人工爆破，人工筛选，由PC200挖掘机装5t自卸汽车运至施工点，水泥由石阡县供应。M7.5浆砌石砌筑由人工砌筑，水泥砂浆拌和采用0.25m3磨盘式拌和机拌和。

（3）C20砼施工

在明渠开挖完成后，及时进行工作面的清理，砌筑前，先铺设0.1m厚碎石垫层，再进行C20砼施工，由JCZ200型拌合机进行混凝土拌制，人工配合胶轮车入仓。

5.2 导流隧洞施工

（1）施工道路布置

拟建1#施工公路至导流洞，公路宽4.5m，长0.44km。

（2）导流隧洞洞身开挖

由于隧洞断面尺寸较小，洞身开挖将采用全断面光面爆破施工，钻孔机械选用YT-25型手风钻，单钻凿孔，人工装药，电动气爆，径向超挖值和开挖岩面的起伏差按不超过15cm控制。

由于隧洞坡度达到24.8%，坡度较陡，农用三轮车无法出渣，出渣方法为在洞子内铺设0.6m宽矿车轨道，0.75m3曲轨侧卸式矿车由JM5T型卷扬机拉升至洞口集渣，5t自卸汽车运至弃渣场，运距1.1km。

（3）喷锚支护

导流隧洞IV类围岩段需要进行喷锚支护，以加强围岩稳定。喷混凝土采用BW200/400型混凝土喷射机施工，原材料由农用车运至工作面，每次喷3～5cm。锚杆采用YT-25型手持式风钻钻孔，锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面。

（4）施工除尘及通风换气

导流隧洞长117.7m，为保证施工质量及工作环境，考虑在洞口布置通风设备进行压入式强制通风。

（5）导流洞封堵

导流隧洞封堵时，在导流洞进口设置简易围堰，混凝土在洞外拌合，小型拖拉机运至工作面。

5.3 围堰施工

（1）土石开挖

用挖掘机挖掘心墙部位的覆盖土，5t自卸汽车运至渣场，用人工清除残余部分，直至挖到基岩。

（2）围堰填筑

土石围堰体填筑时，考虑利用明渠开挖料，粘土芯墙料就近挖取。堰体填筑采用10t自卸汽车运料，倒退法卸料，推土机平仓，洒水后，16t碾压机碾压。

（3）基坑排水

围堰形成后，须将基坑内的积水排除，以形成干地施工。根据坝址处河床地形特点，初期排水设备选用2台IS65-40-250型离心泵（1備1用）便可满足抽排要求，水泵安放在下游围堰上，直接将基坑内的水排至导流明渠沿隧洞排至下游河床。

（4）围堰拆除

围堰拆除时直接使用PC200挖掘机装10t自卸汽车运至弃碴场堆放。

6 结束语

施工导流是水库工程施工组织设计研究的主要内容，同时也是控制整个施工工期进度的核心路线，贯穿于整个工程施工全过程。本文紧密结合水库工程特性、水文气象条件等，对工程施工导流标准、导流时段、导流流量和导流建筑物优化设计方案进行了详细分析研究，确保施工导流具有较高安全可靠性和节能经济性。

参考文献：

[1]郑守仁，王世华.导流截流及围堰工程[M].中国水利水电出版社，2005.

[2]鲍海霞.水库坝型优化比选及施工导流研究[J].科技创新与应用，2016（27）：246.

[3]董泽刚.登盆水库工程施工导流及大坝主体工程施工设计[J].科技创新与应用，2016（33）：234.endprint