大埔县山丰水库工程导流建筑设计研究

张 涛

(广东省水利水电第三工程局有限公司，广东 东莞 523710)

1 工程概况

山丰水库位于大埔县县城西部湖寮镇山丰村，梅潭河二级支流山丰水河段，距离县城 10 km，属于韩江流域。山丰水库工程总库容297.14万m3，以灌溉为主，新建的主要水工建筑物包括大坝、溢洪道、上坝公路、输水涵管等。大坝、溢洪道及输水管道等主要建筑物级别为4级。溢洪道为河岸式溢洪道，溢洪道尺寸 10 m×5 m×1(净宽×高×孔数)，布置在右岸山体上；进口段采用八字形混凝土挡墙，长12.5 m；隧洞总长约266.8 m，净空尺寸2.8 m(直径)，最小开挖断面为3.5 m×3.8 m(城门洞型)，水陂上游铺盖顶高程 176.0 m，陂头顶高程 178.0 m，下游护底高程 174.50 m。水陂断面采用 WES 型实用堰，水陂下游设置 20 m 长的混凝土护底[1-5]。

2 施工导流方案

本工程施工期间需导流的主要水工建筑物有：大坝、溢洪道出口、水陂、导流洞进出口。本工程属于新建水库，施工期间没有现有泄水通道，需另建专门的泄水建筑物。因此施工期间两者需分别进行导流。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303—2017)，对于5级土石结构的导流建筑物，采用5～10年一遇洪水重现期，本工程拟采用5年一遇洪水标准[6]。

(1)大坝。坝址处河床狭窄，河谷底宽仅3～5 m，两岸山坡陡峭，地形上不具备分期导流条件；坝型为均质土坝，不宜分期分段施工。因此本工程可行的导流方式为河床一次拦断、岸边导流方式。采用隧洞导流方式。坝址右岸为凸岸，山体较厚，导流洞布置在右岸。导流时间时段为2017年12月14日—2018年1月1日。

(2)溢洪道。据调洪计算及施工进度安排，P=20%全年库内最高水位约189.7 m，溢洪道进口高程为 215 m，故溢洪道进口在水面以上施工，不需要设置围堰。溢洪道出口与原河床相接需设围堰。溢洪道出口采用岸边围堰挡水，原河床泄流方式导流。导流时间时段为2017年12月14—18日。

(3)水陂。水陂利用导流洞下闸后施工，水陂下游采用岸边围堰围护形成基坑后施工。导流时间时段为2018年7月6日—2017年7月10日。

(4)导流洞进出口。导流洞进口明渠底高程为184 m，导流洞进口地面高程为 186～190 m，由于进口处地势较高，采用预留土埂挡水，原河床泄流方式导流。导流洞出口采用岸边围堰挡水，原河床泄流方式导流。导流时间时段为2017年9月12—16日。

3 导流建筑物结构形式设计

本工程导流建筑物分为6处，分别为导流隧洞、大坝上游围堰、溢洪道出口围堰、水陂下游围堰、导流洞进、出口施工围堰[7-8]。

导流隧洞布置在大坝右岸的山体，由进口明渠段、闸室段、洞身段和出口段组成，全长 405.6 m，其中洞身段长266.8 m(含渐变段长 25 m)，断面为城门洞型，由2.8 m×4.1 m(宽×高)渐变到2.8 m×3.5 m(宽×高)。

(1)进口明渠段。桩号导0-093.50 m～导0-007.50 m，梯形断面，底宽4.8 m，两侧边坡1∶1.5，混凝土护坡厚100 mm，明渠底高程184.0 m。

(2)闸室段。桩号导 0-007.50～导0+000.00，底板高程 184.0 m。闸顶高程 220 m，闸室为 2.8 m×4.1 m(宽×高)的矩形断面，门槽中心线桩号导 0-003.5，封堵闸门为钢闸门。

(3)渐变段。桩号导 0+000.00～0+025.00，隧洞由 2.8 m×4.1 m(宽×高)的城门洞型断面渐变为 2.8 m×3.5 m(宽×高)城门洞型断面，导 0+000.00～0+010.00 为后期封堵段。

(4)洞身段。桩号导0+025.00～导0+266.8，为2.8 m×3.5 m(宽×高)的城门洞型断面，底坡i=0.023，全断面400～500 mm 厚钢筋混凝土衬砌；导流洞地质主要为Ⅲ、Ⅳ、V 类围岩，导流洞初期支护方式为：Ⅲ类围岩区边墙和顶拱设L=3.0 m、间排距1.5 m的φ20锚杆，喷100 mm厚C20混凝土支护；Ⅳ类围岩区边墙和顶拱设L=3.0 m、间排距1 m的φ20锚杆，挂Ф6钢筋网，间距150 mm×150 m、喷100 mm厚C20混凝土支护；Ⅴ类围岩区采用Ⅰ14 钢拱架(间距 1000)结合 Ф25 超前锚杆(环向@300，纵向@2000，单根长 6000)、挂网喷混凝土等加强支护方式，边墙和顶拱设L=3.0 m、间排距 1.0 m 的 φ20 锚杆，挂 φ6 钢筋网、喷 150 mm 厚 C20 混凝土支护，围岩进行固结灌浆[9-11]。

(5)出口消力池段。桩号导0+266.8～导 0+305.1，长54.1 m，其中消力池长25.0 m，扩散段长29.1 m，消力池深1.5 m，底宽3～7 m。

(6)出口明渠段。桩号导0+305.1～导0+405.1，长100 m，梯形断面，底宽 4.8 m，两侧 边坡 1∶1.5，混凝土护坡厚 100 mm，明渠底高程 178.302 m[12-15]。

4 导流设计

4.1 大坝上游围堰设计

围堰堰体填料直接利用大坝开挖料。大坝上游围堰堰顶高程189.0 m，调洪后堰前水位188 m，堰顶宽度5 m，堰顶长度77.8 m，最大堰高7 m，迎水侧坡比1∶2.75，背水侧坡比1∶2.50。围堰上游坡脚采用抛石护脚，上游设0.6 m厚石渣护坡，下游采用400 mm厚土袋护坡，如图1所示。

图1 大坝上游围堰剖面(单位：mm)

4.2 溢洪道出口围堰设计

溢洪道出口围堰堰顶高程为178.5 m，堰前水位为177.5 m，堰顶宽度为3 m，迎水侧、背水侧坡比均为1∶2.00，如图2所示。

图2 溢洪道出口围堰剖面(单位：mm)

4.3 水陂下游围堰设计

水陂下游围堰堰顶高程为 178.3 m，堰前水位为 177.3 m，堰顶宽度为 3 m，迎水侧、背水侧坡比均为 1∶ 2.00，如图3所示。

图3 水陂下游围堰剖面(单位：mm)

4.4 导流洞进、出口施工围堰设计

导流洞进口明渠底高程为 184 m，导流洞进口地面高程为 186～190 m，由于进口处地势较高，采用预留土埂挡水，不另设围堰。

根据施工进度安排，导流洞安排在枯水期施工。 导流洞出口围堰5年一遇设计水位为 178.3 m，堰顶高程为179.3 m，采用不过水土石围堰。围堰堰顶长约63 m，最大堰高1.5 m，上、下游坡坡比均为1∶2.0，采用600 mm厚土袋护坡，如图4所示。

图4 导流洞出口围堰剖面(单位：mm)

5 结 论

本文对山丰水库工程施工期间导流建筑物设计进行了相关研究。研究结果认为，坝址处河床狭窄，两岸山坡陡峭，坝型为均质土坝，不宜分期分段施工，因此采用隧洞导流方式；溢洪道进口在水面以上施工，溢洪道出口与原河床相接需设围堰，因此采用岸边围堰挡水，原河床泄流方式导流；水陂利用导流洞下闸后施工，水陂下游采用岸边围堰围护形成基坑后施工；导流洞由于进口处地势较高，采用预留土埂挡水，原河床泄流方式导流，而导流洞出口采用岸边围堰挡水，原河床泄流方式导流。研究结果可为相关导流设计工程提供借鉴参考。