南水北调中线穿漳河倒虹吸工程施工导流

(中国人民武装警察部队 水电第一支队，河北 唐山 063000)

图2 漳河渠道倒虹吸剖面(单位：cm)

1 工程概况

漳河河床底部高程约为75.65～78.4 m，枯水期水面宽约为50 m，水深0.5～3.0 m，有时断流，来水量受上游岳城水库调控。河床两侧为漫滩及Ⅰ级阶地。两岸漫滩宽阔、平缓，滩面高程80～84 m，向河床微倾，漫滩前缘与河床多呈陡坎相接，坎高约为0.5～1.5 m。Ⅰ级阶地两岸均有分布，阶面平坦，向河床微倾，地面高程86～93 m，前缘与漫滩呈陡坎相接。渠道穿过漳河段采用倒虹吸建筑物，布置于漫滩前缘及河床部位，倒虹吸轴线下游约1.3～1.8 km处河道弯曲，右岸迎流顶冲，Ⅰ级阶地直接与河床相接，岸坡较陡，阶地阶面高程84～87 m，宽度大于500 m。

倒虹吸建筑物由南向北分别由南岸连接渠道(包括退水闸、排冰闸)、进口渐变段、进口检修闸段、倒虹吸管身段、出口节制闸段、出口渐变段、北岸连接渠道等组成，在南岸连接渠道右侧设有退水、排冰闸。穿漳工程轴线总长1 081.81 m，其中倒虹吸管身段轴线长619.18 m。建筑物干渠桩号为730+640.19～731+722，护岸位于工程轴线下游约1.26 km，护岸工程顺流向长度500 m(见图1，2)。

图1 漳河渠道倒虹吸平面布置

工程永久建筑物为Ⅰ级建筑物，安排在非汛期(每年10月1日至次年6月30日)施工，汛期河槽内停止施工。根据招标文件和《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)，工程的施工导流建筑物采用5级，导流设计标准采用10 a一遇洪水。 导流设计流量为266 m3/s，校核标准为岳城水库非汛期调度运行最大泄流量500 m3/s。

2 施工导流布置

漳河渠道倒虹吸管身段跨越原河床，在管身段左侧(即原河床上游)为左右二支Y型分岔河道，两河道通过中间的分水滩隔开，在管身段右侧汇聚为一条河道。根据河道及建筑物的布置和分布特点，漳河渠道倒虹吸二期围堰把原河道截流，利用开挖的上游河道旁的低洼地带、顶部已回填平整过的部分管身段和管身右侧漫滩开挖形成的导流明渠过流。

分期导流施工时段：一期为2009年10月1日至2010年6月20日；二期为2010年10月1日至2011年6月20日。

图3 漳河渠道倒虹吸一期导流布置

由于开工时间接近第一个施工汛期，故采用在第一个汛期过后的2个非汛期施工作为漳河渠道倒虹吸导流方案，施工期导流采用U型围堰布置。

第一个非汛期施工主要利用一期围堰和原河床导流，考虑到二期施工期间须采用明渠导流，应尽量利用低洼地带开挖、减少引流长度、节约相关工程量，根据现场地形地貌状况，一期围堰形成基坑，从第23节管身位置做顺河流向的纵向围堰和向进口侧方向延伸的横向围堰，主要进行倒虹吸进口侧的20节管身施工(见图3)。

第二个非汛期施工的倒虹吸水平管身段处于河床部位，须对原河床进行全断面截流，由于管身段回填高程为75.0 m，故决定从第18节已经回填完毕的水平段管身顶面上做顺河流向的纵向围堰和向出口侧方向延伸的横向围堰，最终形成施工基坑。同时二期导流明渠跨越了一期已施工完毕的倒虹吸水平段管身，但是跨越管顶处的回填顶部设计高程为75 m，低于导流明渠底高程76 m，为了使导流明渠排水顺畅，须在导流明渠的右侧管身段部位填筑挡水堤段，形成完整的导流明渠(见图4)。

图4 漳河渠道倒虹吸二期导流布置

两期围堰均采用均质土围堰，其中一期基坑围堰总长度为540 m，堰顶高程82.35 m，围堰顶宽5 m，围堰最大高度为2.81 m(围堰坐落基础面地面线最低高程约为79.54 m)；二期围堰堰顶高程82.2 m，围堰顶宽5 m，围堰最大高度5.7 m(围堰坐落河床底部地面线最低高程约为76.5 m)，二期基坑围堰总长度为596 m。

3 导流明渠开挖及围堰填筑施工

导流明渠土料开挖和围堰填筑所需土料的开挖采用2 m3挖掘机进行， 15 t自卸车装运卸料至指定区域，直接用开挖料进行围堰填筑，剩余土方运至弃渣场或临时堆料区。一、二期围堰施工充分利用开挖土方料填筑施工，并在最初开始的填筑作业面上进行生产性试验，确定各项相关施工参数，采用推土机摊铺自行式振动碾压机碾压夯实填筑土料。具体施工方法同土方回填填筑施工。

主体围堰采用土方填筑，一、二期基坑围堰顶部作为场内交通运输通道、材料堆放场地和非汛期施工时的抢险通道、场地，堰顶宽度按30.0 m考虑(纵向围堰9 m)，迎水面边坡1∶2.5，背水面边坡1∶1.5。围堰填筑前，对围堰岸边接头部位及其设计边线范围进行清理，清除深度为50 cm，清除宽度超出围堰底部宽度边线为迎水面2 m和背水面1 m，清除的杂土和削坡剩余土方运至指定的地点。

围堰迎水面底部50 cm厚范围采用木排石笼回填做围堰护脚，防止水流冲刷。围堰帷幕以上部分采用铺设土工膜防渗，在迎水坡面采用30 cm厚浆砌石护砌、勾缝防冲刷；背水面堰底填筑开挖砂卵石护脚。围堰开始填筑施工时，根据施工测量控制围堰的中心线和堰底高程，然后再测定围堰位置，确定围堰的施工范围。施工前须经工程师检验，合格后方可进行填筑施工。导流明渠过水断面范围内采用土工膜防渗(见图5)。

图5 围堰断面示意

二期导流跨过一期管身顶部，利用开挖的上游河道旁低洼地带、顶部已回填平整过的部分管身段和管身右侧漫滩开挖形成的导流明渠过流。导流明渠边坡1∶2.5，底部衬土工膜防渗，上面砌筑30 cm厚浆砌石、勾缝防冲刷。

3.1 施工程序

围堰填筑施工程序：施工准备→测量放样→腐殖土清理→土层开挖测量放样→土方回填。

导流沟开挖施工程序：施工准备→测量放样→土方开挖。

3.2 施工准备

施工前先对地表进行场地清理，要做好以下措施：

(1)开工前清理开挖工程区域内的植被、树根、杂草、垃圾、废渣和其他障碍物。由于部分开挖范围内有林木砍伐后残留的树根，采用PC300挖掘机逐个清理。

(2)清理施工场地地表的植被，范围延伸到施工图所示最大开挖边线或填筑坡脚线外侧1 m以外。

(3)对清理区域以外的天然植被采取保护措施，防止施工破坏环境。

(4)检查表层腐殖土厚度。

3.3 测量放样

根据施工图纸，对开挖场地进行测量放样，并随时跟踪开挖坡面测量，控制开挖面的高程，直至达到设计高程。

3.4 表层腐殖土清理

场地清理完成后，表层腐殖土清除用T140推土机推运成堆，ZL-50装载机装，15 t自卸汽车运输至南岸临时堆渣场，局部采用挖掘机配合推土机清理。

3.5 开挖施工

由于开挖量不大，施工强度不高，选配1台2 m3挖掘机即可。配备4辆15 t自卸汽车运输渣料。考虑开挖推料及渣场平整，选用1台T140推土机。

3.6 回填施工

(1)回填用料。主要采用河床导流开挖料、管身段开挖料进行回填。

(2)施工机械。因回填工程量较小，回填施工主要配备1台2 m3挖掘机，3台15 t自卸汽车运输土料，1台T140推土机摊铺配料和1台18 t振动碾碾压。

(3)施工方法。采用基坑开挖出砂砾石料，自卸汽车运输至填筑面，由推土机摊铺，铺土厚度35 cm，18 t振动碾压实，静碾2遍，振动碾压4遍。

3.7 回填质量检查

按设计要求和试验参数对回填土方进行压实度检查，采用灌水法进行压实度检查，按国家有关试验规范进行取样并检查碾压的压实度，检查合格后方准进入下一层施工。

4 结 语

在倒虹吸施工整个过程中，漳河没有出现汛期河水暴涨的情况，导流并未真正被利用到，但从方案设计和现场施工过程可以看出，导流技术情况复杂，需要因地制宜，根据具体地形、环境条件和施工条件等来具体选择合适的方案，还必须结合水文情况详细计算，设置地面坡降，满足过流要求。同时，在组织施工过程中，必须严密组织，根据时间节点要求，合理充分配置人员设备。穿漳河倒虹吸工程于2012年6月完工，自2014年6月通水以来，未出现质量问题，得到了各方好评。