白狮水库工程施工导流设计研究

董泽刚

摘 要：白狮水库工程初步设计阶段，详细地论证分析了导流时段、流量、导截流方式以及导流建筑物结构等施工导流关键技术问题，提出了合理的施工导流方案。工程采用围堰一次拦断河床、左岸导流洞过流的导流设计方案，既能满足工程施工现场导截流和安全度汛的需求，又可以使水库大坝连续快速施工，为安全、可靠、节能、经济且高效的施工奠定基础，效果良好。

关键词：白狮水库;水文地质;导流时段;围堰

中图分类号：TV551.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）08-0069-03

Study on the Construction Diversion for Baishi Reservoir Project

DONG Zegang

（Guizhou New Zhongshui Engineering Co.，Ltd.， Guiyang Guizhou 550002）

Abstract： The key technical problems of construction diversion such as diversion period， flow rate， diversion and closure mode， diversion structure have been discussed in detail in the preliminary study stage， and a reasonable construction diversion scheme has been put forward. The cofferdam blocking all the river way in once and left tunnel flow river diversion scheme have been adopted， and this diversion scheme is feasible， which not only meet the safe flood-passing requirements but also could achieve the safe continuous， rapid， and energy-efficient economy character for the reservoir construction.

Keywords： Baishi reservoir; hydrogeology; diversion period; cofferdam

1 工程概况

白狮水库位于贵州省遵义市正安县流渡镇的白花村境内，所在河流流渡河为芙蓉江一级右支流，属长江流域乌江水系。大坝枢纽区距正安县55 km，距贵阳市265 km，距大坝下游右岸约2.0 km的新桥村附近有X328县级公路通过，对外交通条件较好。工程任务是解决正安县滨江新区（现芙蓉江镇）、流渡镇区以及土坪镇区周边农村人畜用水及农田灌溉用水问题，年供水量1.396×107 m3。水库规模为中型，属Ⅲ等工程。工程挡水、泄水及取水建筑物等主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。枢坝区主体工程（含导流工程）土石方明挖1.731×105 m3，石方洞挖1.1×104 m3，混凝土1.672×105 m3，钢筋制安1 709 t，固结灌浆总进尺1.1×104 m，回填灌浆0.3×104 m2，帷幕灌浆总进尺1.11×104 m，金属结构安装101 t，工程总工期30个月。

2 工程水文地质条件

白狮水库库区干支流汇口以上干流河段控制流域面积为17.3 km2，主河道河长8.03 km，河床平均比降35.6‰;支流河段控制流域面积为21.4 km2，主河道河长7.28 km，河床平均比降39.9‰。水库所属流域属典型的山区雨源性河流，径流主要由降水补给，径流特性与降水特性基本一致[1-2]。水库所在属中亚热带季风湿润气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，四季分明，降水较丰沛，一般5月份进入汛期，10月份结束。流渡河径流洪枯悬殊，年内分配不均，汛期5—10月径流量占全年径流量的76%左右，枯水期11月至次年4月径流量占全年径流量的24%左右。

河谷呈不对称V形，河床水面宽为12 m，785 m高程处河谷宽为156.7 m，宽高比为4.6，河床高程为750.5～753.6 m，水深为0.5～1.5 m。左岸地形坡度为25°～45°，属于逆向坡，无大的断裂构造破坏，边坡稳定;右岸地形坡度为35°～40°，属于顺向坡，坡角与岩层倾角基本一致，边坡基本稳定，但坝肩开挖后，易产生顺层滑动。大坝右岸至左岸出露地层岩性为志留系龙马溪群（S1ln）灰色薄层钙质粉砂岩、钙质页岩;石牛栏群（S2sh）灰色中厚层至厚层灰岩、瘤状珊瑚灰岩及泥灰岩，底部夹泥质条带灰岩;韩家店群（S2-3hn）灰绿色钙质页岩、泥页岩。大坝坐落在S2sh和S1ln地层上，右坝肩为S1ln相对隔水层，左坝肩S2sh灰岩为岩溶透水层。

3 导流时段及流量

白狮水库枢纽工程为Ⅲ等中型水库，主要建筑物为3级，次要水工建筑物为4级。按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303—2017）规定，结合《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2017），导流建筑物级别为5级。导流建筑物级别定为5级，导流标准采用枯期5年一遇（概率P=20%）洪水标准[3]，导流时段选擇为11月至次年4月，相应的导流设计流量Q=35.7 m3/s。施工分期洪水成果如表1所示。

4 导截流方式

4.1 导流方式比选

根据白狮水库坝区地形地质条件，结合施工进度及总布置安排[4]，导流方式如下。

4.1.1 分期导流法。适用于流量大、河床较宽、覆盖层薄，尤其有河心洲的河床。本工程拦河坝为堆石混凝土重力坝，河床水面宽为12 m，两岸地形坡度为25°～45°，无宽缓台地或垭口，洪枯流量变幅较大，若采用分期导流法，则不利于发挥堆石混凝土快速筑坝的特点，故不适宜采用分期导流方式。

4.1.2 明渠导流法。适用于河床流量大、河床一侧有较宽台地、垭口或古河道的坝轴线及有通航要求的河道。而本工程河床侧无较宽台地、垭口与古河道，坝轴线附近没有布置明渠的条件，也无通航要求，故不适宜采用明渠导流的方式。

4.1.3 隧洞导流法。适用于河床狭窄和地质条件允许的洞轴线。根据工程河床狭窄、两岸岩石以砂岩为主，且枢纽无通航要求的条件，白狮水库工程为堆石混凝土重力坝，隧洞位于坝外，可充分发挥堆石混凝土重力坝快速筑坝的特点，故选择隧洞导流方式。

结合坝区地形地质条件，大坝左岸为凸岸，进出洞均较容易，因此白狮水库采用围堰一次拦断河床、左岸导流隧洞过流的导流方式[5]。

4.2 坝区导流

白狮水库工程坝区导流程序如表2所示。

4.3 截流及施工度汛

根据施工进度安排及当地的水文气象特点，截流时段选择在11月上旬，截流标准采用5年一遇洪水标准，截流设计流量采用11月平均流量Q=0.758 m3/s。白狮水库选择在上游围堰子堰截流，采用单戗立堵法截流，围堰填筑渣料主要利用岸坡坝肩开挖，围堰截流从左岸向右岸推进，最后在河床右岸闭气。

施工度汛方式为导流洞有压流+坝体缺口联合过流，导流隧洞过流为有压流过流方式。预留缺口位于溢流坝段，缺口底部高程为758.70 m，低于上游围堰顶高程761.00 m，缺口宽25 m。经调洪演算，当满足全年10年一遇过流能力Q=225 m3/s时，相应水位为761.50 m，导流隧洞及大坝预留缺口过流流量分别为Q导流洞=59.1 m3/s、Q大坝缺口=165.8 m3/s。度汛水位低于工程截流后第一個汛期来临之前坝体浇筑高程为763 m，满足安全度汛要求。

5 导流建筑物设计

5.1 导流隧洞设计

导流隧洞布置在河床左岸，导流隧洞长为346.50 m，进口底板高程为756.00 m，出口高程为752.00 m，导流隧洞底坡1.15%，进口明渠长为31.617 m（含闸门井），出口明渠长35.628 m，进口设钢闸门。导流隧洞断面选择为城门洞形，衬砌后断面尺寸为3.0 m×3.65 m（宽×高），净断面面积为10.20 m2，顶拱中心角为118.16°，顶拱半径为1.749 m。枯期由上游围堰挡水，导流隧洞过流，上游围堰上游侧水位为759.90 m。

根据导流洞地质条件，考虑对导流洞开挖后立即进行喷锚临时支护，Ⅲ、Ⅳ类围岩段喷混凝土厚为10 cm，设C25 mm锚杆，长度为3 m，间排距为2 m，梅花型布置，永久衬砌厚度为45 cm，对应开挖断面尺寸为4.1 m×4.65 m。不良地质洞段设超前锚杆为C25 mm，长度为4.5 m，间距为0.5 m×3.2 m（环×纵），设I14工字钢支撑，排距为0.8 m，工字钢之间采用连接钢筋连接。

5.2 上游围堰设计

经计算，枯水期5年一遇Q20%=35.7 m3/s通过导流洞下泄时，对应上游雍高水位为759.90 m，考虑波浪爬高与安全超高以及坝体缺口汛后施工需要，上游围堰顶部高程为761.00 m，围堰采用过水土石围堰，围堰上游面采用块石护坡，顶部及下游面采用70 cm厚钢筋混凝土面板，顶宽为4 m，堰顶长为53.20 m，最大堰高为7.20 m，迎水面坡度为1∶2，背水面边坡为1∶4，围堰采用黏土心墙防渗，基础采用帷幕灌浆处理，帷幕孔深入弱风化下限为1 m。

5.3 下游围堰设计

根据导流洞出口处水位和流量关系曲线，枯水期（11月1日至次年4月30日）5年一遇Q20%=35.70 m3/s通过导流洞下泄时，对应导流洞出口河床水位为747.71 m，消力池出口处自然地面高程为750.70 m，且大坝距离导流洞出口约280 m，回水不会影响大坝消力池施工，故白狮水库工程不设下游围堰。

5.4 导流洞封堵堵头设计

导流洞轴线与大坝帷幕线在导0+146.275 m桩号相交，此处导流洞底板高程为754.31 m，而由水工设计图得知该处帷幕底界高程为739.85 m，低于导流洞底板高程14.46 m。根据《水工隧洞设计规范》（SL 279—2016）第9.8.4条可知，导流隧洞轴线穿过水建筑物防渗帷幕时，封堵体应设置在防渗帷幕线上，采用辐射帷幕的搭接方式而不能击穿隧洞。设计堵头中心位于导流洞轴线与坝体防渗帷幕线相交导0+146.275 m桩号处，所处围岩类别为Ⅲ类和Ⅳ类。白狮水库校核水位为786.10 m，堵头底部高程为754.31 m，作用在堵头上的水头为31.79 m。经计算，堵头长度为2.63 m。为了增长渗径，考虑封堵体施工条件、安全富余以及其他异常情况，并参照同类工程经验确定堵头长度为20 m，封堵段桩号为导0+136.275～导0+156.275 m。

5.5 基坑排水

基坑排水分为初期排水和经常性排水。初期排水为截流后基坑内的积水，主要包括基坑积水和围堰渗水等，利用4台7.5 kW，排水流量为100 m3/h的水泵同时排水。经常性排水主要包括渗水、降雨及施工废水等其他途径来水，考虑本工程规模与基坑大小，采用3台7.5 kW，排水流量为100 m3/h的水泵排水。

6 结语

施工导流是水库工程初步设计的重要内容之一，是控制施工进度工期的关键路线，贯穿于工程施工全过程。本文紧密结合白狮水库工程所在流域的气象、水文以及坝址地质等条件，对导流时段及流量、导截流方式以及导流建筑物结构等设计关键内容进行了详细地论证分析。白狮水库工程初步设计施工导流方案，充分考虑到工程总体布置和永临工程的有机结合，节约工程投资，能够满足实际施工条件和工程特性要求，具有较强的现场施工指导意义。

参考文献：

[1]宋虹兵，黄国强.大石峡水利枢纽工程施工导流设计[J].小水电，2021（1）：58-62.

[2]陈万敏.黔中水利枢纽工程水源工程施工导流方案比选[J].珠江水运，2013（8）：67-68.

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[4]何迎奇.花甲水库工程施工导流建筑物设计[J].水利水电工程设计，2020（2）：19-20.

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