引江济淮杭埠河倒虹吸施工导流设计研究

於阳宝 王南江

一、概述

1.工程概况

引江济淮工程过巢湖小合分线渠道在进口白山枢纽处连接引江济巢线，在出口通过派河口泵站进入江淮沟通线，设计输水流量300m³/s，采用倒虹吸穿越杭埠河。倒虹吸位于距杭埠河入巢湖口1.6km处的杭埠河左侧，进口设计水位5.75m，出水设计水位5.35m。

倒虹吸主要包括倒虹吸涵洞、进口检修闸、出口检修闸等。倒虹吸洞身为C30钢筋混凝土结构，共10孔，单孔孔口尺寸为5.5m×4.5m（宽×高），顺水流方向总长415m。倒虹吸处杭埠河改线河道设计底高程1.8～2.6m，底宽221.6～226.4m，两侧边坡1∶3，改线河道左、右侧新修堤防挡水。

工程等别为Ⅰ等，倒虹吸洞身、进出口检修闸等主要建筑物级别为1级，进出口翼墙次要建筑物级别为3级，改线河道左、右侧堤防级别为1级。

2.地形条件

倒虹吸附近杭埠河河道底高程3.0～3.5m，底宽约230m，河道左、右侧堤防顶高程13.0～13.6m，顶宽分别为25m和12m，倒虹吸涵身段位于左堤堤后，属滨湖联圩圩区，地貌类型为沿湖平原圩区，地形较平坦，地面高程一般5.0～6.8m。

3.地质条件

杭埠河河道两侧堤防以中、重粉质壤土为主，施工场地范围内分布有⑤2层中细砂夹粗砂、小砾石，该层为强透水层，层顶高程-3.2～-7.43m，已揭露最大厚度17.60m，最深层底高程-22.88m；⑤2层以上主要为轻～重粉质壤土层，⑤2层以下为含砾粘土层，均为相对不透水层。⑤2层中地下水类型为孔隙承压水，与杭埠河的水力联系较弱，主要受远端大气降水及地表径流补给，地下水位在5.5m左右。

4.施工期水文条件

倒虹吸处杭埠河河道100年一遇和10年一遇设计水位分别为11.46m和9.7m ，5年一遇10月平均水位和平均流量分别为7.59m和32m³/s，枯水时段10年一遇水位和流量见表1。

5.施工进度计划

杭埠河倒虹吸工程计划在2019年10月开工，2022年4月完工，总工期43个月，跨4个枯水期五个年度。

主体工程自2018年12月开始基坑开挖，2020年4月完成倒虹吸基坑回填与护砌， 9月完成改线河道开挖，10月进行改线右堤老河道段截流，2021年4月改线右堤老河道段填筑至度汛断面，11月中旬填筑完成，主体工程工期共35.5个月。

二、施工导流设计

1.施工导流标准

杭埠河倒虹吸主要建筑物级别为1级，对应的导流建筑物级别为4级，导流建筑物采用土石结构，考虑到工程紧靠的巢湖湖区调蓄库容大，基坑上游来水下泄通道畅通，导流洪水重现期选为10年。

倒虹吸建设期间杭埠河河道两岸防洪堤防度汛标准按100年一遇水位设计。

2.导流方式

倒虹吸涵身和出口段距杭埠河现状左堤（LO）较远，施工时不影响LO段堤防防洪功能；倒虹吸进口检修闸靠近LO段堤防，基坑开挖时对LO2段堤防进行内侧削坡，形成顶宽15m、内坡1：3的临时断面挡水，上游来水仍通过现状河道下泄至巢湖。

杭埠河改线河道贯通后、改线右堤老河道段（RN1、RN3）封堵前，通过改线左堤（LN）挡水保护滨湖联圩，通过进口检修闸四周的现状左堤（LO2）和新建右堤（RN2）挡水防止杭埠河洪水通过检修闸进入滨湖联圩。

改线右堤老河道段（RN1、RN3）封堵在杭埠河改线河道完成后进行，施工时上游来水通过改线河道下泄，RN1、RN3段改线堤防通过迎水侧围堰挡水施工。

3.改线右堤老河道封堵围堰设计

（1）老河道围堰设计

老河道封堵围堰总长度约1.1km，围堰挡水时段为2020年11月～2021年4月，设计水位为7.7m。受场地条件约束，封堵围堰作为老河道段改线右堤的一部分，且紧靠改线杭埠河河道和航道。

为避免围堰侵占改线杭埠河河道行洪和通航断面，防止围堰上部堤防发生较大变形而影响防洪安全，需对围堰水下填筑边坡、填筑后的沉降量进行控制。考虑到土围堰水下填筑边坡较缓，且土体松散，难以达到上述要求，封堵围堰水下部分拟采用砂卵石填筑。

高程8.0m以下围堰迎水侧自下而上依次为砂卵石戗堤、卵砾石过渡层、复合土工膜和抛石防护，过渡层和抛石迎水侧边坡分别为1∶2.5和1∶3，顶部水平宽度均为2m，底部水平宽度均为5.5m；高程8.0m以上采用粘性土加高形成围堰，围堰顶高程10.0m，内外边坡1∶2，顶宽6m。围堰水上部分分层铺料并碾压，压实度不小于0.91，围堰背水坡在老河槽初期排水完成后选用推土机进行平整和碾压。

表1 倒虹吸处杭埠河河道枯水期10年一遇水位、流量汇总表

砂砾石戗堤采用高压摆喷截渗墙防渗，墙顶高程8.5m，墙底高程2.0m（进入重粉质壤土层1.0m）。

（2）老河道截流设计

老河道截流安排在2020年10月改线河道施工完成后进行，截流设计水位和流量采用5年一遇10月平均水位和平均流量。截流设计水位为7.59m，截流戗堤顶高程取8.0m，顶宽12.0m。

截流采用戗堤法，上下游两道戗堤同时进占，戗堤填筑采用平堵和立堵法相结合，先采用泥驳运输砂卵石料将戗堤填筑至高程6m左右，再自右向左采用立堵法将戗堤填筑至高程8.0m，并形成宽约10m的龙口。截流设计流量为32m³/s，根据截流水力计算，戗堤裹头处最大流速0.02m/s，龙口设计最大流速0.1m/s。

截流材料粒径采用下式计算：

式中：d—石块化引为球体的当量直径，m；

g—重力加速度，9.8m/s2；

γs、γ—分别为块石容重和水的容重，t/m3；

v—计算流速，m/s；

K—稳定系数，此处取1.2。

经计算，戗堤和龙口处最小粒径分别为0.02mm和0.6mm。根据围堰设计要求，戗堤选用砂砾石进占，裹头采用卵砾石防护，龙口段戗堤采用卵砾石填筑。

戗堤采用平堵法填筑时，填筑料水中自由下沉高度不宜大于1.0m，防止土料发生粗细颗粒分离，影响后期高压摆喷截渗墙的施工质量。

三、结语

（1）杭埠河倒虹吸充分利用了现有的地形条件进行施工导流布置，在进度上保证新、老杭埠河河道有一条畅通，降低了导截流难度。

（2）老河道围堰作为封堵段堤防的一部分，围堰水下部分选用水下填筑边坡较易控制、自然固结能力较强的砂卵石填筑，确保河道顺利截流，避免对改线杭埠河河道和航道的影响，减小围堰后期沉降■