兴义花生宝水库导截流施工方法研究

王家友

（兴义市水务局，贵州 兴义 562400）

1 工程概况

花生宝水库位于贵州省西南部兴义市三江口镇，水库坝址坐落于黄泥河流域一级支流——甘坝子河上游，控制流域面积为9.17 km2，最大坝高48.50 m，坝顶高程为954.50 m，坝顶宽8 m，水库正常蓄水位为951 m，死水位为930 m，设计洪水位为953.15 m（P=2%），校核洪水位为953.72 m（P=2%），水库总库容为287 万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）第2.1.1 款规定，花生宝水库工程等别为Ⅳ等，工程规模属小（Ⅰ）型，大坝、溢洪道、取水建筑物等主要建筑物按4 级建筑物设计，次要建筑物按5 级建筑物设计。

2 工程条件

2.1 地质条件

花生宝水库工程区域内水系较发育，主要河流有黄泥河、南盘江以及两条河的支流，该区河流均属于珠江流域南盘江水系。工程区域内岩石有可溶岩与非可溶岩两大类。可溶岩地层分布在北部和西部，透水性较强，主要为T2g 地层。非可溶岩地分布在南部和东南部，透水性较弱，属隔水层或相对隔水层，主要有T2fa、T2h、T2b 等地层。根据含水岩组岩性及赋存条件，地下水主要为岩溶水及基岩裂隙水，在地势低洼的沟谷冲洪积层内含有少量孔隙潜水。

2.2 水文情况

本区域地下水的水质与岩性及循环条件有关，区内灰岩分布面积最大，碎屑岩分布面积次之。地下水的水质按化学成分划分为：HCO3-Ca 型水质区HCO3-Ca·Mg 型水质区、HCO3-Ca 与HCO3·SO4-Ca 混合型水质区。其中HCO3-Ca 型和HCO3-Ca·Mg 型水质区主要分布在岩溶山区；HCO3-Ca 与HCO3·SO4-Ca 混合型水质区分布于砂页岩地区。工程区地下水类型为：HCO3-Ca，无腐蚀性，适于灌溉和生活生产用水。

2.3 气象情况

花生宝水库处于亚热带气候区，既有高原山区的气候特点，又具有季风气候特点，四季分明，水热同季、干湿明显、雨量充沛、日照强。多年平均气温16.1 ℃，极端最高气温35.2 ℃，极端最低气温-4.7 ℃。一般5月中下旬进入雨季，降水集中在5—10 月，占年降水总量的85%左右，为汛期。最大日降雨量为163.10 mm，多年平均水面蒸发量1 502.70 mm，年平均湿度为81%，年日照时数为1 645.80 h。多年平均风速2.70 m/s，风向为南。

3 导流建筑物情况

花生宝水库工程是新建的水源工程，工程建设内容包括大坝枢纽工程和输水工程两部分。大坝枢纽工程由混凝土面板堆石坝+左岸开敞式溢洪道+取水放空兼导流等建筑物组成，输水工程由输水管线+高位水池+管道及附属设施组成。导流隧洞工程布置于大坝右岸山体内部，施工期间河水由原河道进行导流，导流建筑物主要由引水明渠、导流明渠、无压隧洞段、箱涵段组成。其中，引水渠道全长64.12 m，为坡比1∶1 的梯形断面明渠，引水渠底宽4 m，纵向坡比1∶0.65，水流入口底板中心高程919 m，水流出口高程为918 m。导流明渠全长14 m，分为6 m 长直墙段和8 m 长扭面段，导流隧洞段全长366 m，开挖断面为城门洞型，内径尺寸为4 m×4 m，拱顶夹角120°，隧洞设计纵坡2.19%；箱涵全长140 m，断面为城门洞型，内径尺寸为4 m×4 m，拱顶夹角120°，设计纵坡4.57%。

4 水库导截流施工方案设计

4.1 导截流方式

花生宝水库挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，根据工程现场的实际情况，对大坝施工导流进行综合分析比较，确定采用河床一次截流，围堰挡水，导流隧洞泄流，在截流后第一个枯水期内将大坝填筑至设计度汛高程926 m 洪水位以上的导流方式。导流阶段由上、下游围堰挡水，导流明渠导流，导流隧洞过流。

4.2 导流明渠布置

应尽量利用地形，使明渠工程量小，尽量避免通过不良地段。在河滩上开挖明渠，一般均需设置外侧墙。明渠轴线应顺直，以使渠内水流顺畅平稳，还应避免产生S 形弯道。对于软基上的明渠，渠内水面与基坑水面之间距离应大于两水面高差的（2.5～3.0）倍。导流明渠应尽量与永久明渠相结合。

5 导截流施工布置与采取形式

施工导流主要按照上、下游导流围堰和导流隧洞的形式进行布置，具体导、截流施工形式如下。

5.1 导流放水洞

导流隧洞洞线的布置结合永久泄洪建筑物布置进行规划，由于设计已给出导流隧洞的平面布置，所以导流隧洞直接按照设计要求施工即可。

5.1.1 上游支流围堰

大坝上游支流采用土石围堰，围堰长度为19.50 m，堰顶宽1.50 m，边坡坡比1∶1，围堰断面如图1 所示。

图1 上游支流围堰断面图

5.1.2 下游支流围堰

大坝下游支流采用土石围堰，围堰长度为9 m，堰顶宽1.50 m，边坡坡比1∶1，围堰断面如图2 所示。

图2 下游支流围堰断面图

5.2 导流明渠施工

5.2.1 引水渠施工

引水渠道连接现状河道和取水塔导流渠，为主体工程施工前期导流渠道，渠道全长64.12 m，为坡比1∶1的梯形断面明渠，引水渠底宽4 m，纵向坡比1∶0.65，水流入口底板中心高程为919 m，水流出口高程为918 m，采用C20 素混凝土结构。由于设计已给出引水渠的平面布置，所以引水渠直接按照设计要求施工即可。

5.2.2 导流明渠施工

导流明渠位于取水塔前段，与引水渠相接，全长14 m，分为6 m 长直墙段和8 m 长扭面段，导流渠底板和侧墙均为C20 混凝土浇筑，底板高程为918 m。导流渠直墙段设封堵闸门两处，待导流结束后做封堵用，由于设计已给出导流明渠的平面布置, 所以导流明渠直接按照设计要求施工即可。

5.2.3 上游支流围堰截水沟施工

上游支流围堰截水沟全长224.49 m，主要用于在主体工程施工期间将上游支流围堰拦截的水流输送至上游围堰上游，为坡比1∶0.5 的梯形断面明渠，引水渠底宽1.28 m，水流入口底板中心高程为923 m，水流出口高程为918.60 m，采用C25 素混凝土结构，截水断面如图3 所示。

图3 截水沟典型断面图

5.3 导流隧洞施工

导流隧洞设计导流标准为20 年一遇洪水，导流流量为132 m3/s，进口底板高程为918 m，洞径为4 m×4 m，导流隧洞进口设岸塔式取水塔。

5.3.1 填筑材料

1） 石料：围堰堰体填筑石料可采用导流洞、坝肩开挖石渣料，对石渣料要求质地坚硬、抗压强度高、级配要连续，最大块石填料粒径不应大于1 m，超过1 m 直径的块石在填筑面上予以剔除，用于围堰迎水面护坡，石渣料的含泥量（小于0.1 mm）不得小于8%。

2）过渡层料：过渡料采用本项目部砂砾石料场的砂砾石料，要求砂砾石最大粒径在800 mm 以内。

3）黏土土料：上、下游围堰防渗土料均采用黏土，要求渗透系数小于10-6cm/s，黏土取料场位于靠近导流洞进口处的临时堆料场。

5.3.2 填筑施工及要求

上游围堰堰体土石方填筑总量为17 898 m3，铺设土工布2 059 m3。上游支流围堰土石方填筑总量为231 m3，铺设土工布231 m2，浆砌石护坡471 m3。下游围堰堰体土石方填筑总量为1 412 m3，铺设土工布373 m2。下游支流围堰土石方填筑总量为182 m3，预制混凝土管200 m，铺设土工布109 m2，C15 混凝土量28 m3。围堰施工放样前，应对所采用的控制点进行复查，使之符合施工测量规范的要求。在围堰、截流戗堤轴线两侧设置明显标记，围堰、戗堤的放样具体按相关施工测量规范进行。

上游围堰施工可分为两部分，即非河床段和河床段堰体施工。龙口部位以堆石戗堤截流，其余全部为砂砾石堰体，合拢后进行基础处理和堰体填筑，基础防渗采用截水墙结合堰体复合土工膜防渗。上、下游围堰填筑料可利用导流隧洞开挖弃渣以及大坝趾板基础及两坝肩土石方刷坡开挖弃土，采用20 t 振动碾碾压施工，每层铺土厚（40～60）cm，振动碾碾压6遍，设计干容量γ=2.14 g/cm3。上游支流围堰为土石围堰，迎水面采用编织袋土结合土工布的方式防渗，围堰填筑料可利用导流隧洞开挖弃渣以及大坝趾板基础及两坝肩土石方劈坡开挖弃土，每层铺土厚（40～60）cm。下游围堰与上游支流围堰一样为土石围堰，填筑方法与上游支流围堰相同。下游支流围岩工程量小，填筑围堰的材料主要为编织袋土，主要采用人工装料进行砌筑。

堰体的迎水坡必须按设计位置严格控制，并在迎水侧顶宽2 m 范围内填筑粒径大于50 cm 的堆石。为提高堆渣的密度、减少沉陷量和避免塌方，石渣要利用振动碾分层填筑振实。初定铺渣分层厚度为0.40 m，震动3～4 遍，要求干容重达到2.14 g/cm3。过渡料与堰体堆渣平行填筑，即采用层厚一致及相同碾压遍数，并平起升高。要求压实后过渡料干容重达到2.14 g/cm3。心墙黏土料先于堰体填筑，采用凸块碾或推土机进行压实，机械压不到部位，采用蛙式夯或人工夯夯实。要求压实后黏土料相对密度达到0.96 kg/m3。

1）截流条件

根据工程总工期计划安排及工程实际完成形象进度情况，截流前必须具备以下几个方面的条件：

①导流隧洞开挖已全线贯通，洞内C25 混凝土衬砌已浇筑完成，并与导流洞出口相接的140 m 箱涵段同步进行。

②库区内921.8 m 以下的临建工程及施工废弃料已经按要求清理完成，合理安排截流时间，截流后对后续工程和其他建筑物施工不会产生影响。

③上游围堰由右到左单向进占填筑完成，堰体和基础均采用黏土防渗，堰顶宽5 m，最大堰高为5.70 m，堰体迎水面坡度1∶2.0，背水面1∶1.75；上游支流围堰截水沟的水流经引渠汇集至主河道。2）截流准备

料源选择：围堰主体填筑料利用导流引渠开挖及大坝岸坡开挖的土石弃料回填，心墙料同样选用引渠开挖的黏土填筑，围堰迎水面采用土石料回填、背水面护坡采用岸坡开挖弃料回填。

填筑强度计划：上游围堰开挖方量约5 282 m3，填筑量约17 898 m3，应提前5 天完成施工。

截流规划：在上游主河道围堰施工的同时，应一并进行上游支流围堰和截水沟工程开挖填筑施工，要求主河道围堰填筑至设计高程为921.80 m、上游支流围堰截水沟长224.49 m。

截流施工：上游主河道围堰顶高921.80 m、上游支流围堰堰顶高925 m。采用挖掘机进行围堰基础开挖、平整及清理工作，再使用土石料及黏土对围堰堰体进行填筑、碾压，按照先填筑黏土心墙、后填筑土石堰体的方法开展施工，填筑的松铺厚度应控制在（0.8～1.0）m之间。上游主河道围堰需要填筑料约17 898 m3，按照填筑路线装车备好运输至龙口端部，用装载机推入河中，截断河流，实现对围堰的合拢。

6 结 语

文章结合兴义花生宝水库的坝址地形、地质条件以及具体导截流坝址处河床较窄等情况，按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2017），坝体临时度汛洪水标准为10～20 年，度汛标准为20 年一遇洪水等标准，根据花生宝水库的施工特性与要求，提出了一次拦断河床和隧洞导流相结合的水库导截流施工方法。通过后期工程竣工验收证明，此施工方法的应用保证了水库能够实现安全度汛要求。