贵州某中型水库工程施工导流设计

刘师辉 范凯

摘要：贵州某中型水库工程处于初步设计阶段，针对工程坝址区河谷狭窄，洪枯流量变化大等情况，结合库区水文地质条件，提出了围堰挡水，左岸导流隧洞过水的导流方式。通过合理的选择导流时段，结合永久引水兼放空建筑物布置，确定了隧洞的洞型和洞径。该施工导流方案既可满足大坝干地施工要求，又可为大坝安全度汛提供保障，同时为工程安全顺利完工奠定基础。

关键词：施工导流;导流隧洞;围堰

1.工程概况

某中型水库位于贵州省黔南自治州长顺县东南部冗雷河流域，水库正常蓄水位990.50m，校核洪水位992.02m，总库容1037万m3。水库枢纽由挡水兼泄洪建筑物和取水兼放空建筑物组成。水库大坝设计为混凝土重力坝，最大坝高33.0m，坝顶宽7.0m，坝长157.00m。大坝分为挡水坝段和溢流泄洪坝段。水库功能以乡镇供水为主。

由于工程坝址处河床狭窄，坝区呈不对称“V”形斜向谷，水库所在河流属典型山区雨源性河流，洪枯流量变化大。因此，选择合适的施工导流方案对控制工程投资、保障大坝施工进度与安全至关重要。

2.施工导流水文地质条件

水库坝址以上集雨面积56.7km2，回水长4.7km，河道平均比降约4.1‰。多年平均年径流量3183万m3，径流洪枯比例较为悬殊，年际变化较大且年内分配不均，径流主要集中在5～10月，占全年径流总量的80%，枯期径流相对稳定。水库流域属中亚热带季风湿润气候，受地形影响，垂直变化明显。多年平均降水量1365mm，P≥0.1mm降雨日数188.1天。主要灾害性天气有伏旱、倒春寒、冰雹等。

坝址河谷地形呈“V”型，两岸坡度20～30°。河床覆盖层薄，部分弱風化基岩直接裸露，左岸覆盖层偏厚，右岸覆盖层相对较薄。坝址基岩为三叠系夜郎组T1y灰岩、泥质灰岩夹页岩，岩层倾右岸偏下游，倾角28°～32°。

3.施工导流方式

3.1导流洪水标准

该水库工程为Ⅲ等工程，主体建筑物为3级。按《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017），导流建筑物为5级，采用土石围堰时，设计洪水标准为10～5年重现期。根据本工程规模，施工强度及难度，选择10月～至次年4月五年一遇洪水流量作为枯水期导流标准，相应导流流量25.9m3/s。

3.2导流方式和导流程序

从现场踏勘看，坝址以上河段地形狭窄，无可利用的台地、叉河、垭口等条件，若采用分期导流，则施工作业面有限且施工工期长，施工工艺复杂，因此本次决定采用围堰一次性断流，隧洞导流的导流方式。根据建筑物的施工顺序及施工总进度要求，施工导流主要分以下四个阶段：

第一阶段：第二年10月-第三年4月，新建大坝上下游围堰一次拦断河床，左岸导流洞过流，导流流量25.9m3/s。

第二阶段：第三年5月-9月，工程进入汛期，为确保主体工程施工安全，仅考虑从导流洞泄洪，大坝放空底孔作为安全储备。根据大坝浇筑进度安排，第三年4月底，大坝可浇筑到度汛高程，导流流量129.0m3/s。

第三阶段：第三年10月-第四年3月，修复汛期损坏围堰，仍采用围堰挡水+隧洞导流模式，导流流量25.9m3/s。

第四阶段：第四年3-4月，主体工程基本完建，隧洞进口封堵同时隧洞改建为引水兼放空隧洞。

4.导流建筑物设计

4.1导流隧洞

本工程导流隧洞与引水隧洞结合布置，导流结束后封堵底部进水口，放水塔进水。坝址处下游河道呈“S”形走向，利用河流“S”弯道的有利地形，将导流隧洞布置在左岸，能使导流隧洞长度较短。本工程导流建筑物全长375.5m，其中隧洞全长330.0m，上游引水渠段长20.5m，下游扩散段长25.0m。隧洞采用3×3m城门洞型断面，C25钢筋砼衬砌，进口底板高程975.50m，出口底板高程970.00m，底板比降为i=1：60。

（1）洞型选择

本工程汇流面积较大，汛期导流流量为Q=129.0m3/s，导流流量较大，所需导流隧洞洞径较大，根据受力条件、施工及检修方便，隧洞选用城门洞形。

（2）洞径选择

初步拟定三个洞径：2×3m，3×3m，3×4m。分别计算其过流能力，综合比较隧洞与围堰造价之和以及坝体临时度汛高程填筑工期等因素以确定洞径。本工程重力坝总浇筑量不大（约6.5万m3），一个枯水期内均能浇筑至度汛高程，因此洞径的主要控制因素为工程造价。

虽然洞径2m×3m时隧洞加围堰总造价最低，但后期隧洞将改造为输水隧洞，该洞径将导致管道施工及后期检修空间不足。洞径3m×3m时隧洞加围堰造价比洞径3m×4m时低，且能满足施工及检修要求，因此本工程推荐选用3×3m洞径。

4.2围堰设计

土石围堰具有地基适应性强、可充分利用开挖料、施工工艺成熟、经济效益高等特点，故大坝上下游围堰均采用土石围堰。

上游围堰设在坝址上游坡脚50m处，经调洪计算，上游堰前水位977.92m，考虑安全超高、波浪爬高和风雍高度，堰顶高程定为979.12m，最大堰高8.86m。上游围堰为梯形断面，总长111.67m，顶宽5.0m，上游边坡1：2.0，背水边坡1：1.75。围堰主体采用开挖石渣水下进占填筑，坡积土心墙顶宽2.5m，上下游坡比1：0.3，两侧设0.8m的碎石砂反滤料，迎水面编织土袋护坡。下游围堰设在距隧洞出口上游25m处，据实测断面资料，采用曼宁公式推求尾水水位流量关系得堰前水位为972.4m，考虑超高后堰顶高程定为973.0m，最大堰高4m。坡积土心墙作为堰体防渗体，基础采用帷幕防渗。

4.3坝体临时度汛

在汛期来临前，坝体浇筑高程需考虑施工临时度汛。据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017），拦洪库容<1000万m3时，临时度汛洪水标准为20～10年一遇，本工程采用10年一遇洪水，相应洪峰流量为129.0m3/s。

经调洪计算，水库10年一遇洪水最高水位为983.23m，考虑超高，坝体临时度汛高程不应低于984.53m。大坝砼总浇筑方量不大，通过施工进度安排，汛期来临前，坝体能浇筑到度汛高程。坝体度汛高程为984.53m，梯形断面，最大高度24.53m，顶宽7.98m，上游坝直立，下游坝坝坡1∶0.8。

5.结语

施工导流贯穿于水利工程建设全过程，是水利工程设计与施工的关键环节。施工导流对水利工程施工的成败至关重要，选择合理的施工导流方案不仅能保障施工作业安全，提高施工进度，还有利于降低工程投资。在贵州某中型水库初步设计阶段，结合水库流域的水文气象、坝址地形地貌及库区地质情况，对该水库工程的施工导流方式、导流标准、导流程序及导流建筑物设计等进行了充分论证，得出的主要结果如下：

（1）鉴于本工程坝址河床宽度窄，河流洪枯差异大，本次采用围堰一次性拦断河床，左岸隧洞导流的施工导流方案，该方案较好的解决了坝基开挖施工难的问题，有利于保障施工安全、节约工程投资。

（2）导流隧洞导流完毕后改造为引水兼放空隧洞，综合比较隧洞加围堰造价、管道施工难易及检修空间等因素后，认为洞径3m×3m隧洞符合要求。

参考文献

[1]水利部.水利水电工程施工组织设计规范：SL303—2017[S].北京：中国水利水电出版社，2017.

[2]水利部.水利水电工程施工导流设计规范：SL623—2013[S].北京：中国水利水电出版社，2013.

[3]王璟玉，蒲宁.某抽水蓄能电站下水库施工导流设计[J].大坝与安全，2018，000（001）：49-51.

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