普定县核桃冲水库导流工程截流与度汛施工措施研究

张叶明

（普定县润民水务发展投资有限责任公司，贵州 安顺 562100）

1 工程概况分析

普定县核桃冲水库位于三岔河右岸支流，属长江流域乌江水系，行政区属于安顺市普定县猴场乡。工程区位于安顺市以北53 km，普定县城北东42 km，猴场乡政府北东11 km，坝区均有乡村水泥公路通过，交通条件比较好。该工程为C25 混凝土面板堆石坝，由左岸溢洪道、右岸取水兼放空建筑物及供水建筑物组成。最大坝高27.80 m，坝顶宽5.50 m，本工程等别为Ⅴ等，工程规模属于小（Ⅱ）型。坝址集水面积为4.30 km2，多年平均流量为0.11 m3/s。水库校核洪水位为1 391.06 m，总库容为66.40 万m3，正常蓄水位为1 388 m，相应库容为46 万m3，兴利库容为36.70 万m3，年供水量为115.60 万m3。

2 施工准备

核桃冲水库主体工程开工之前，要完成以下准备工作：一是要确保施工场地的征地和拆迁符合规定要求，施工场地内部需要做到“四通一平”。二是在截流前要对施工道路进行清理及加固。核桃冲水库工程为Ⅴ等小（Ⅱ）型，主要建筑物为5 级，按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2017）的有关规定可以得知，导流临时建筑物为5 级建筑物，主体建筑物和泄水建筑物导流挡水设计洪水标准为5 年一遇（P=20%）分期洪水，坝体施工临时度汛标准为20 年一遇（P=5%）全年洪水。施工单位结合施工洪水资料及施工进度安排，本工程导流时段选取10 月—次年3 月，相应的设计导流流量为5.48 m3/s，大坝施工度汛标准为20 年一遇（P=5%）全年洪水，相应的度汛流量为Q=65.70 m3/s。截流标准按5 年一遇（P=20%）月平均流量设计，设计流量为Q截=0.13 m3/s[1]。

3 截流与度汛设计要点

3.1 导流和度汛标准

核桃冲水库工程主要建筑物为5 级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2017）的规定，相应的导流临时建筑物为5 级建筑物，主体建筑物及泄水建筑物的导流挡水设计洪水标准为5 年一遇（P=20%）分期洪水，坝体施工临时度汛标准为20 年一遇（P=5%）全年洪水。根据施工洪水资料及施工进度安排，本工程导流时段选取10 月—次年3 月，相应的设计导流流量为5.48 m3/s，大坝施工度汛标准为20 年一遇（P=5%）全年洪水，相应的度汛流量为Q=65.70 m3/s。

3.2 导流建筑物施工

3.2.1 导流涵管

导流涵管采取内径为1 200 mm 的钢管，管长为230 m，管壁厚8 mm，涵管进口位于上游围堰上游侧，进口中心高程为1 370.50 m，出口中心高程为1 363.50 m。导流管大部分处于基岩的上部，非穿坝体段钢管底部铺设10 cm 的砂垫层，导流管的转弯位置需要设置镇墩，上游和下游进出口位置需要设置支墩，穿坝段钢管使用C25 的混凝土进行外包，外包厚度为50 cm，对整个开挖断面使用C25 混凝土进行合理回填[2]。

3.2.2 导流围堰设计

根据地质、水文气象，包括地形条件、现场建筑物布置、施工工艺、施工进度安排及工程投资等综合考虑后，最终选定上游围堰为土石围堰，因为大坝下游河床坡降较大，因此不设置下游围堰。结合施工设计规范规定，本工程上游围堰按5 年一遇（P=20%）枯期洪水标准设计，相应流量分别为5.48 m3/s。上游围堰布置于坝轴线上游85 m 位置，堰脚距离坝基开挖边界30 m，通过水力计算可以得知，考虑安全超高，堰顶高程为1 373 m，基础高程为1 369 m，最大堰高4 m，堰顶宽3 m，堰顶长27.50 m，断面坡度为迎水面为1∶2.0，背水面为1∶1.5，围堰堰体防渗方式采取黏土心墙防渗和帷幕灌浆防渗两种方式。该项目的导流工程工程量见表1。

表1 项目导流工程工程量

3.3 度汛措施

核桃冲水库工程施工度汛洪水标准为20 年一遇（P=5%）全年洪水，度汛流量为Q=65.70 m3/s。按照工程的施工总进度安排，以及此工程坝体筑坝工艺，截流成功到第二年汛期到来前，大坝施工利用上游围堰挡水、导流管过流。大坝在第二年汛前填筑到1 390.50 m 高程，汛期利用坝体挡水，导流管联合溢洪道泄洪。经调洪演算，当洪峰流量为65.70 m3/s 时，导流管的最大下泄流量为19.71 m3/s，上游水位为1 386.75 m，拦洪库容为39.13 万m3。根据本工程实际施工条件，参照本行业机械设备、技术水平及同类工程，可将坝体施工度汛高程定为1 388 m。

根据本工程实际施工条件，参照本行业机械设备、技术水平及同类工程，第二年汛前需将坝体填筑至1 388 m 高程，相应坝体填筑量约4.35 万m3。当施工条件受到制约性因素时，以确定的度汛高程采取强制性度汛。结合《混凝土面板堆石坝施工规范》（SL 49-2015）、水工设计和施工工艺，拟先在坝体上游面采用半透水、低弹性模量C5 的混凝土挤压边墙作坝体填筑上游侧模板，然后填筑各分区填筑料。要求挤压边墙断面顶宽度为100 mm，高度为400 mm，上游迎水面坡度和坝坡保持一致，背水面坡度是8∶1，要求坝体与挤压边墙要保持同步上升状态。

3.4 截流措施

根据相关规范要求和工程施工总进度安排，截流时段选择在每年的10 月初开展施工，截流标准按照5年一遇（P=20%）月平均流量设计，设计流量Q截=0.13 m3/s。截流施工采取单头进占立堵法。龙口位置位于主河道左岸，合龙期间，使用自卸汽车运输毛石料，毛石料到达施工作业现场之后，挖掘机抛投合龙。在围堰土石填筑施工作业环节，要考虑坝基开挖混合料，黏土心墙料需在规划土料场直接取用，综合运距大约为200 m。堰体填筑使用20 t 自卸汽车进行运料，采用12 t 振动碾碾压，局部边角可采用人工持夯板进行有效夯实处理。截流施工作业之前，还要加强坝址以上流域的气象预报，准确地预报出截流期间的具体流量，有无后期洪水发生截流前工程施工要求[3]。截流龙口平面示意图与剖面示意图见图1 与图2。

图1 截流龙口平面示意图

图2 截流龙口剖面示意图

截流水位实物指标分析：

1）水位1 372 m 对应的实物指标。根据量算，1 372 m 以下淹没区占地10.75 亩（水田10.63 亩，水域0.12 亩）。

2）水位1 386.75 m 对应的实物指标。根据量算，1 386.75 m 以下淹没区占地84.09 亩（其中，水田22.35 亩，旱地23.13 亩，交通设施用地5.32 亩，水域6.85 亩）。

3）水位1 372 m 以上、1 386.75 m 以下的实物指标。根据量算，1 372 m 以上、1 386.75 以下淹没区占地73.34 亩（其中，水田32.98 亩，旱地23.13 亩，交通设施用地5.32 亩，水域6.73 亩）。本年度防洪度汛的重点部位是：度汛高程以下坝体的填筑及供电系统。

3.5 导流工程

1）在截流施工之前，需要对导流建筑物进行有效地验收。

2）截流施工前，针对施工场地内部的临时公路进行有效的修建，并采取科学的加固保护措施。结合此工程项目的具体施工进度安排可以得知，截流流量根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2017）规定，采取5 年一遇月或旬平均流量作为截流设计流量。在截流施工之前，施工单位还要按照围堰施工方案进行施工，并结合项目所在区域的具体情况，制定出完善的截流施工组织设计[4]。围堰堰体采取坝基开挖混合料，截流施工前，需要加强物料储存与调运。针对围堰施工作业所使用的土石方材料与黏土料，包括施工作业需要使用的各项设备，做好相应的规划，进而更好地满足截流施工要求。

导流涵管采用内径为1 200mm 的钢管，管长230m，管壁厚8 mm，涵管进口位于上游围堰上游侧，进口中心高程为1 370.50 m，出口中心高程为1 363.50 m。经计算，Q=5.69 m3/s，大于设计导流流量5.48 m3/s，满足设计要求。导流管大部分置于基岩上，非穿坝体段钢管底部铺设10 cm 砂垫层，导流管转弯处设置镇墩，上下游进出口处设置支墩，穿坝段钢管采用C25 混凝土外包，外包厚度为50 cm，同时对整个开挖断面进行C25 混凝土回填。

3.6 移民验收与库区清理及消毒

3.6.1 移民验收

普定县核桃冲水库工程征地移民及库区清理工作于2020 年4 月24 日全部完成，同年4 月27 日，普定县生态移民局主持召开了普定县核桃冲水库工程导（截）流征地移民专项验收会，验收通过。

3.6.2 库区清理及消毒

上、下游河道应开展必要的清理及疏浚处理，保证河道通畅，避免上、下游水位壅高，要做好砂石料场排水设施的清理以保证正常运行。库区清理完毕后，还要进行彻底消毒处理。

3.7 注意事项

施工单位需要进行自检，水泥采用贵州六矿瑞安水泥有限公司生产的“海螺牌”水泥，规格型号P.O 2.5（散）装普通硅酸盐，细砂、小石、中砂采用石料场加工场自产砂石骨料。本分部工程水泥取（送）样共4组；砂、小石、中砂共计9 组；焊伤检测及浇筑混凝土共取样5 组。导流工程（配合比）报告汇总表见表2 与表3。

表3 导流工程（水泥）中间产品取样试验汇总表

因为核桃冲水库工程施工进展已经可以满足截流要求，为了加快工程建设进度，降低度汛安全风险与技术风险发生概率，验收完毕后要尽快开展截流作业，还要加快料场的开采，为后续坝体填筑施工做好相应准备工作。由于工程项目具有集雨面积点多面广的特点，为了提升安全防洪度汛施工水平，各个参建方需要适当加强施工组织与调度，保证大坝的填筑施工质量符合规定要求。在具体施工期间，施工单位还要特别注意以下几个问题：

1）截流施工开始之前，需要对变电站、供电线路、供风系统、供水线路、通讯设施及线路、交通系统、消防系统等进行详细检查，确保各项设备与线路能够正常运行。在截流前，还要对水库施工场地内部的排水系统进行彻底清理，确保排水更加顺畅。针对水库周边容易发生滑坡的位置，需要采取有效的加固措施。

2）针对水库顺向坡位置的排水系统要进行有效清理与疏通，检查备用电源和备用设备的完整性，确保其在汛期可以正常发挥作用。在截流施工开始之前，要及时清理水库中的危石和堆渣等杂物，对水库大坝边坡进行全方面检查，按照设计要求对危险边坡进行有效支护和加固处理[5]。

4 结 语

本文重点对普定县核桃冲水库工程导流施工中的截流与度汛措施进行了论证分析，其技术措施的应用表明，该措施不但可以明显提高普定县核桃冲水库工程的整体建设质量，还能够大幅减少对资源的浪费，希望可以为同类型水库的导流工程建设及相关施工技术人员提供一定帮助与借鉴。