洋溪水利枢纽二期过水围堰设计

周恩利

（柳州市龙溪水利水电建设投资有限公司，广西 柳州 545001）

1 工程概况

洋溪水利枢纽位于都柳江上游三江县境内洋溪镇区上游约1 km 处，距三江县城陆路47 km。坝址段河道稍弯曲，河谷为宽阔的U 型河谷，两岸地形不对称，坝址处枯水期河床宽约260 m。每年5～8月为洪水期，9月～次年4月为枯水期，洪、枯流量相差悬殊，水位变幅大。

洋溪水利枢纽是一座以防洪为主，兼顾航运、发电综合利用工程。枢纽总体布置从左到右的布置依次为:左岸接头重力坝、鱼道、坝后式电站厂房、溢流坝、船闸、右岸接头重力坝，枢纽布置沿坝轴线全长483.5 m。船闸通航规模为500 t船舶，兼顾1000 t单船，电站厂房安装3台，总装机容量100 MW。

2 施工导流

2.1 导流标准及导流时段

洋溪水利枢纽工程的水库总库容为8.5 亿m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）规定，属Ⅱ等大（2）型工程。其主要建筑物的级别定为2 级，次要建筑物的级别定为3 级。根据《水利水电工程施工导流设计规范》（SL623-2013）规定，保护2 级永久性水工建筑物的临时性建筑物级别为4级，因此，本工程导流建筑物按4级建筑物设计。

根据洋溪水利枢纽工程的具体情况，推荐导流方案的上、下游围堰采用土石围堰。根据《水利水电工程施工导流设计规范》（SL623－2013）及强制性条文（水利工程部分）的规定，导流建筑物的设计洪水标准选择土石结构的4级临时性建筑物相应标准的下限值，即采用10年一遇洪水作为本工程施工导流设计洪水标准。

二期围堰采用土石过水围堰，设计标准采用枯水期9 月中旬至次年4 月中旬，相应10 年一遇洪水2590 m3/s，相应下游水位139.92 m，经水力计算，上游水位为152.6 m。二期上游过水土石围堰度汛标准一汛采用全年10 年一遇洪水，相应流量为9670 m3/s；二汛采用全年50 年一遇洪水，相应流量为14 400 m3/s。

2.2 导流方式

根据坝址区的地形地质条件及枢纽布置推荐方案等特点，本工程施工导流采取分期导流方式，一期围左岸，利用右侧主河槽导流和通航，施工电站厂房、左5孔溢流坝、左岸非溢流坝、鱼道；二期围右岸，利用左5 孔已施工的溢流孔导流主要施工船闸、右5孔溢流坝和右岸非溢流坝。二期导流期间，利用上游过水土石围堰挡水发电。

2.3 二期围堰的型式选择

二期上游围堰是否采用过水围堰，主要考虑施工工期时长、围堰壅高库水造成临时淹没、围堰投资等因素。二期工程主要施工船闸、右5 孔溢流坝和右岸非溢流坝，利用已建的左5孔溢流坝导流，工程量大，需要的施工工期较长，采用全年导流的不过水土石围堰，是有利于加快施工进度的。但是，左5 孔溢流坝，泄流能力受限制，遭遇全年10 年一遇的设计导流洪水时，上游壅高水位达到168.5 m高程，比水库正常蓄水位163.0 m超过5.5 m，将造成库区非常重大的临时淹没损失，包括大量的人口、房屋、土地等；同时围堰投资大。因此，根据都柳江洪水峰高量大历时较短的特点，为利于洪峰的宣泄，除了利用已做好的左5孔溢流孔宣泄外，将右岸的二期上游围堰设计成过水形式，可以大大的加大洪水宣泄渠道，虽然该做法使得二期基坑一汛需经历过水停工受影响，但二汛时船闸可利用挡洪门挡水继续施工，整个二期工程需经历3 个枯水期及2个汛期，总施工时段略长，但土石过水围堰方案可解决了汛期行洪问题且不增加临时淹没，二期导流期间万一发生超标准洪水时，二期上游横向围堰可以免遭破坏，为二期工程恢复施工赢得时间和工期，在一定程度上也降低了二期基坑的导流风险。土石围堰结构简单，可就地取材，充分利用开挖弃料，既便于机械化快速施工，又易于拆除。根据洋溪水利枢纽工程的实际情况，二期上游横向围堰采用土石过水围堰，溢流面为砼面板的结构型式。

2.4 二期过水围堰设计

二期上游横向围堰除了维护右岸5 孔溢流坝、船闸和非溢流坝的施工外，还承担挡水发电任务。为了降低围堰过水时堰顶落差，又能保证满足发电和挡水要求，将围堰设计成土石过水围堰堰顶加设自溃式子堰的型式。二期围堰设计标准为枯水期9月中旬～次年4月中旬，相应10年一遇洪峰流量为2590 m3/s。经水力计算，上游壅高水位为152.6 m，相应下游水位为139.92 m，围堰堰顶高程按设计水位加波浪爬高值确定，粘土麻袋子堰堰顶高程153.9 m，子堰高2.6 m，堰顶宽3 m，上、下游边坡坡度均为1∶0.5；上游过水围堰堰顶高程151.3 m，堰顶轴线长176 m，堰顶宽15 m，最大围堰高20 m，迎水面边坡坡度为1∶2.75，背水面边坡坡度为1∶3，度汛时最大过水水头差8.8 m。据计算，度汛时堰顶的平均流速在最不利工况超过了5 m/s，下游坡底流速则超过10 m/s。因此，在围堰的布置与设计中，围堰的防渗、接头和防冲是保证围堰正常工作的关键问题，对于过水土石围堰来说尤为突出。本工程主要采取的措施有:①采用宽顶堰型断面；②采用砼和块石护面；③堰脚设镇镦；④采用粘土防渗体；⑤堰体采用石渣料填筑；⑥预留充水缺口等。

上游过水土石围堰堰体填筑分4个区。①截流戗堤:戗堤顶高程143.2 m，顶宽15 m，预进占段用开挖碴料填筑，龙口段用渣料、块石、生态格网网袋填筑。合龙后采用在戗堤上游填筑粘土斜墙及开挖截水槽回填粘土进行闭气；②反滤层:用人工骨料填筑，填筑于戗堤与防渗土料之间、防渗土料与下游堰体是渣料之间；③粘土防渗层:用粘土料填筑，同时在粘土中间设土工膜；④石渣回填:用开挖石渣填筑，考虑防渗粘土心墙在流水中施工难度较大，先采用土石混合料填筑戗堤，待合龙闭气后同时并进行基坑抽水，用石渣料填筑防渗体上游堰体、中间填筑黏土防渗体、用石渣料填筑防渗体下游堰体。石渣料填筑堰体有利于围堰的边坡稳定及减少沉降，以利于支撑堰体表面的钢筋混凝土保护面板，而不被过水冲刷破坏，从而保护整个围堰。

上游围堰迎水面边坡143.2 m高程以上及背水面边坡用1.0 m厚的钢筋混凝土护面，为了确保混凝土面板的稳定，避免围堰过水时水流对堰脚冲刷破坏，在背水面坡脚设置混凝土镇墩，并在下游边坡钢筋混凝土护面面板和镇墩设Φ50排水孔，孔距2.5 m，梅花型布置。迎水面143.2 m高程以下采用固滨笼护坡，厚度2 m。二期上游过水围堰横断面图见图1。

图1 二期上游过水围堰横断面图

下游围堰也采用土石过水围堰堰顶加设自溃式子堰的型式，堰顶高程138.3 m，堰顶宽15 m，迎水面边坡坡度为1∶2.75，同上游围堰一样，在迎水面边坡136 m高程以上及背水面边坡用1 m厚的钢筋混凝土护面，背水面边坡坡度为1∶2。迎水面136 m高程以下采用固滨笼护坡，厚度1 m。为了确保混凝土面板的稳定，避免围堰过水时水流对堰脚冲刷破坏，在背水面坡脚设置混凝土镇墩，迎水面坡脚采用加筋固滨笼护脚，长10 m。自溃式子堰采用粘土麻袋，堰顶高程141 m，子堰高2.7 m，堰顶宽3 m，上、下游边坡坡度均为1∶0.5。

为了不被过水淘刷撕裂而危及围堰的安全，二期土石围堰与混凝土纵堰接头部位以及与岸坡接头部位需采用严格的连接与保护措施，二期过水围堰基础河床覆盖层为漂卵砾石，层厚0～1 m，河床局部基岩出露，基础采用开挖截水槽回填粘土的方式防渗。

3 结语

洋溪水利枢纽过水土石围堰最大断面高度20 m，在国内同类型围堰中属规模比较大的工程。采用过水土石围堰方案，既可满足施工工期、又可不增加水库人口房屋等临时淹没损失，同时又降低导流风险、降低工程投资。采用的宽顶堰过水断面、设置自溃式子堰以降低堰顶高程、减少堰上水头和堰面流速、基坑充水、利用洪水预报等一系列简单易行的防渗、防冲以及护面等措施是非常可行的。二期过水土石围堰是洋溪水利枢纽的关键项目，将会为该工程顺利实施提供保障。