□王秀明 □曲勝輝 □劉琴文（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1.工程概況

陶岔渠首樞紐工程是南水北調(diào)中線輸水總干渠的引水渠首，也是丹江口水庫的一座副壩。

陶岔渠首樞紐位于原渠首閘下游約70 m，閘壩頂高程176.6 m，軸線長265 m，共分15個壩段。包括左、右岸各5個非溢流壩段，電站廠房壩段，三孔引水閘壩段。原渠首閘頂高程162 m。在陶岔渠首樞紐工程建設(shè)期，原渠首閘作為陶岔渠首樞紐工程建設(shè)的上游圍堰，原招投標(biāo)文件沒有應(yīng)急供水導(dǎo)流設(shè)施，而是采用灌溉期基坑過水。

2010年12月1日，在南陽召開了關(guān)于陶岔提灌站建設(shè)與陶岔渠首樞紐工程建設(shè)交叉施工干擾協(xié)調(diào)會議。根據(jù)會議精神，為配合陶岔提灌站基礎(chǔ)石方爆破開挖施工，要求陶岔渠首樞紐工程2010年12月20日前，暫停混凝土施工。

根據(jù)合同文件提供的資料，為保證下游灌溉用水需要，每年3-4月、7-9月屬提灌期，陶岔老閘提閘放水灌溉下游農(nóng)田。

2010年12月陶岔提灌站施工打亂了陶岔渠首樞紐工程的施工安排，造成渠首樞紐工程混凝土施工在2011年2月底前無法達到出水面的安排，從而導(dǎo)致混凝土施工因為灌溉而停工6個月的局面。為保證灌溉期基坑混凝土正常施工，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，經(jīng)多方咨詢研究，在提灌期間陶岔渠首樞紐工程引水閘壩段采取了應(yīng)急供水導(dǎo)流方案。

2.施工應(yīng)急供水導(dǎo)流

2.1 應(yīng)急供水導(dǎo)流方式

原渠首閘底板高程為EL140 m。

大壩主體設(shè)計情況：廠房壩段（6#、7#、8#）長 60 m，建基面高程EL121 m；引水閘壩段（9#、10#）長31 m，建基面高程EL138 m。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合陶岔樞紐工程大壩結(jié)構(gòu)，決定調(diào)整施工部署，加快引水閘壩段混凝土施工，增加部分臨時圍堰，在2011年2月底前，使引水閘壩段具備應(yīng)急供水導(dǎo)流條件，從而保證廠房壩段灌溉期正常施工。

應(yīng)急供水導(dǎo)流方案：采取在陶岔老閘5#孔與引水閘壩段之間、引水閘與廠閘導(dǎo)墻之間修筑縱向混凝土圍堰，連接引水閘左邊墩，利用引水閘底板過流，引水閘下游通過廠閘導(dǎo)墻縱向擋水，在廠閘導(dǎo)墻尾部修筑土石圍堰將水引至下游現(xiàn)有引渠，形成明渠導(dǎo)流，達到應(yīng)急供水導(dǎo)流目的。引水閘應(yīng)急供水導(dǎo)流平面布置見圖1。

圖1 引水閘應(yīng)急供水導(dǎo)流平面布置圖

2.2 應(yīng)急供水導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)陶岔老閘每年灌溉期下游用水量，咨詢老閘管理處管理人員，提灌期陶岔老閘的灌溉流量不超過50 m3/s。

2.3 應(yīng)急供水導(dǎo)流計算

2.3.1 過流斷面計算

根據(jù)導(dǎo)流性質(zhì)，采取明渠導(dǎo)流，已知流量Q=50 m3/s，過流斷面取矩形斷面，最窄處在老閘出口處，底寬b=6 m，邊坡系數(shù)m=0.3，渠道底坡i=0.008，渠道粗糙系數(shù)n=0.033，根據(jù)謝才公式Q=AC（Ri）1/2=K（i）1/2計算水深 h。

流量模數(shù)KA=Q/（i）1/2=555 m3/s

K=AC（R）1/2=A（R1/6/n）R1/2=（A/n）R2/3=A5/3（/nχ）2/3代入式（1）、（2）

采用試算法計算得：h=6 m

因此，保證應(yīng)急供水導(dǎo)流明渠寬度B≥6 m，明渠水位EL146 m，考慮安全、防止水位漫過堰頂，圍堰頂部高程確定為EL147 m。

2.3.2 混凝土縱向圍堰設(shè)計

在根據(jù)過流斷面確定了縱向圍堰頂部高程為EL147 m，底部約為EL140 m，由于圍堰高度已考慮超高，圍堰高度確定為7 m。結(jié)合現(xiàn)場實際情況及以往施工經(jīng)驗，混凝土圍堰頂寬60 cm，底寬250 cm，迎水面為直立面，背水面坡比為1:0.27，擋水墻底部為老閘下游底板混凝土，摩擦系數(shù)取0.65。

考慮到擋水墻的穩(wěn)定性，對擋水墻傾覆穩(wěn)定性Kt（Kt＞1.5安全）和滑動穩(wěn)定性Ks（Ks＞1.3安全）兩部分進行驗算?；炷羾邤嗝嬉妶D2。

圖2 混凝土圍堰斷面圖

2.3.2.1 水壓力計算

取1 m墻長為計算單元。

水壓力作用點距墻趾距離hf=hc+Ic/hcA=h/2+bh2/[（h/2）×bh]=1/3 h

2.3.2.2 擋水墻自重和重心距離墻趾的距離

將擋水墻分成一個三角形和一個矩形，則

G2=0.6×7×23+190×0.5/1=191.6 kN/m（考慮底部錨桿抗傾覆）

G1和G2作用點距墻趾O點水平距離分別為：

2.3.2.3 傾覆穩(wěn)定驗算

Kt=（G1×X1+G2×X2）/（Ea×hf）=（152.95×1.27+191.6×2.2）/（180×2）=1.7＞1.5安全

2.3.2.4 滑動穩(wěn)定性驗算

Ks=（G1+G2）μ/Ea=（152.95+96.6）×0.65/（180-190×0.7×0.5）=1.4＞1.3 安全

2.3.3 土質(zhì)圍堰設(shè)計

為保證應(yīng)急供水導(dǎo)流明渠貫通，擬在廠閘導(dǎo)墻下游修筑土質(zhì)圍堰順接下游河道。

需修筑的縱向土質(zhì)圍堰底部高程與上游混凝土縱向圍堰基本一致，設(shè)計圍堰高度仍按7 m考慮，堰頂高程為EL147 m，堰頂寬度3 m。迎水面坡比為1:2.5，背水面坡比為1:2。

考慮到現(xiàn)場基礎(chǔ)面狹窄，為保證土石圍堰防滲、防沖刷，迎水面采用填筑1 m厚石渣防沖，其后部填筑粘土防滲。

2.3.4 縱向圍堰接頭防滲設(shè)計

修筑縱向圍堰應(yīng)急供水導(dǎo)流，各接頭部位的防滲至關(guān)重要，為保證修筑的縱向混凝土圍堰、土石圍堰與相鄰建筑物平順連接、有效防滲，采取以下措施。

2.3.4.1 引水閘上游縱向混凝土圍堰與老閘閘墩接頭處。為保證混凝土之間減小滲水，在縱向混凝土圍堰施工時，與老閘閘墩接觸部位預(yù)埋兩道遇水膨脹止水膠條。

2.3.4.2 縱向混凝土圍堰伸縮縫?？紤]到混凝土縱向圍堰長度較長，為保證施工質(zhì)量，20 m設(shè)一道伸縮縫，伸縮縫處設(shè)置兩道D型橡膠止水帶防滲，縫面貼1cm泡沫板。

2.3.4.3 縱向圍堰與廠閘導(dǎo)墻之間的混凝土圍堰接頭處?；炷僚c混凝土接頭采取與引水閘上游縱向混凝土圍堰與老閘閘墩接頭處處理方式相同。

2.3.4.4 縱向混凝土圍堰與老閘底板混凝土結(jié)合面。在澆筑混凝土圍堰前，對老閘底板混凝土表面進行人工清理，表面做鑿毛處理，為保證混凝土連接牢固，底板布置Φ28插筋，伸入1 m，外露1m澆筑在圍堰內(nèi)，插筋布置間排距2 m，順圍堰軸線布置兩排，錯距布置，插筋布置距迎水面25 cm。

2.3.4.5 廠閘導(dǎo)墻與下游土質(zhì)圍堰接頭。為保證土質(zhì)圍堰與混凝土有效連接，填筑圍堰前，混凝土接觸部位涂刷1:2混合的泥漿，填筑時采取“粘土裹頭”處理，即在填筑圍堰時，在與混凝土接觸段延伸填筑粘土，增加粘土與混凝土接觸面，延長水流的滲徑，盡可能減少滲水，并保證連接部位順接，同樣應(yīng)用在廠閘導(dǎo)墻下游的縱向土質(zhì)圍堰。

2.3.4.6 土質(zhì)圍堰底部與基礎(chǔ)面處理。在填筑圍堰前，對于混凝土基礎(chǔ)必須人工清理干凈，保證無雜物，在填筑前涂刷1∶2泥漿，以保證連接；對于天然地基，采取挖槽處理，清除巖石基礎(chǔ)上部覆蓋層，填筑前在基礎(chǔ)面涂刷1:2泥漿。

2.3.4.7 應(yīng)急供水導(dǎo)流明渠混凝土分縫處。為杜絕應(yīng)急供水導(dǎo)流渠道各部位分縫處滲漏水，對渠道臨時建筑物混凝土分縫處均采用聚硫密封膠填塞。

2.4 應(yīng)急供水導(dǎo)流主要項目施工

一是混凝土縱向圍堰及土質(zhì)圍堰施工。根據(jù)計算設(shè)計結(jié)果，完成導(dǎo)流上下游縱向混凝土圍堰及土質(zhì)圍堰施工。二是渠道順接及底部處理。為保證過水?dāng)嗝婕八黜槙常瑢σl上游邊坡、消力池尾部突出的巖石體需要進一步開挖。對廠閘尾部至下游明渠進口段河道底部淤泥進行清理。三是坡面防護。導(dǎo)流明渠右側(cè)基本為已開挖成型的巖石坡面，主要為老閘至引水閘段右側(cè)邊坡、消力池右側(cè)邊坡及廠閘尾部右側(cè)邊坡。為防止在施工導(dǎo)流期間水流對坡面造成沖刷破壞，擬對已開挖成型的巖石坡面進行噴混凝土防護，噴混凝土厚度10 cm，混凝土標(biāo)號為C20。四是引水閘下游導(dǎo)流永久建筑物。根據(jù)導(dǎo)流施工進度計劃安排，消力池暫先進行墊層混凝土澆筑，分兩塊施工，澆筑高程至138.5 m；廠閘導(dǎo)墻完成1-4導(dǎo)墻高程147 m以下混凝土澆筑，滿足導(dǎo)流過水要求。五是引水閘段施工。根據(jù)應(yīng)急供水導(dǎo)流總體規(guī)劃，為使導(dǎo)流期引水閘結(jié)構(gòu)安全，平順過流，結(jié)合防滲需要，應(yīng)急供水導(dǎo)流前計劃完成引水閘底板混凝土至EL140.0 m澆筑；左、右邊墩至EL147.0 m澆筑施工，滿足導(dǎo)流要求。底板及閘墩混凝土均分塊施工，將底板沿水流向分為3段，每段尺寸分別為13 m、12 m、13 m；混凝土施工時底板及閘墩模板一次性安裝到位，首先施工①③段，待①③段施工完成拆模后施工第②段，段與段之間設(shè)橡膠止水；閘底板水平橡膠止水安裝高程EL139.5 m，閘墩內(nèi)垂直橡膠止水距迎水面0.5 m布置。引水閘底板及閘墩混凝土施工布置見圖3。

圖3 引水閘底板及閘墩混凝土施工布置圖

3.方案調(diào)整優(yōu)化

3.1 應(yīng)急供水導(dǎo)流實施基本情況

提灌期陶岔渠首樞紐工程引水閘壩段應(yīng)急供水導(dǎo)流方案實施后，由于工期緊張，2011年春節(jié)期間，項目部認(rèn)真組織，精心安排，全體人員加班加點，按照既定的3月初放水目標(biāo)加緊施工，有把握按期實現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)。

2011年2月14日，又接通知，由于旱情嚴(yán)重，陶岔渠首樞紐工程2011年原施工應(yīng)急供水導(dǎo)流計劃從2011年3月初提前至2月20日過水。由于工期提前，剩余只有5 d，原定目標(biāo)無法實現(xiàn)，為此經(jīng)各方研究討論后，項目部對原定應(yīng)急供水導(dǎo)流施工方案進行了調(diào)整和優(yōu)化，進行趕工，確保實現(xiàn)應(yīng)急供水導(dǎo)流目標(biāo)。

3.2 應(yīng)急供水導(dǎo)流施工方案調(diào)整原則

其一,2月20日應(yīng)急供水導(dǎo)流形象為：廠閘導(dǎo)墻1-4全部搶澆至EL147.0高程，上下游臨時混凝土圍堰形成；其二,9#壩段左邊墩采用鋼模板，按照鋼板樁圍堰設(shè)計、計算，進行擋水，左邊墩混凝土澆筑初期僅作為擋水防滲；其三,由于時間緊迫，剩余混凝土澆筑齡期較短，故在過流時，已澆筑混凝土模板不做拆除，起到保護混凝土作用；其四,下游土質(zhì)圍堰與廠閘導(dǎo)墻4同步施工，消力池等右側(cè)邊坡繼續(xù)噴射混凝土封閉防滲；其五,考慮到工期要求，為保證應(yīng)急供水導(dǎo)流期混凝土強度達到過流要求，對剩余臨時混凝土采取提高設(shè)計標(biāo)號的措施，采用R28350F150W8標(biāo)號混凝土進行澆筑；其六,引水閘底板寬縫廊道封堵及10#壩段廊道口混凝土封堵，重點做好各相關(guān)部位的防滲；其七,對應(yīng)急供水導(dǎo)流建筑物混凝土埋設(shè)觀測儀器，并設(shè)置觀測點，為安全應(yīng)急供水導(dǎo)流提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其八,加大資源投入，全力進行混凝土施工，盡最大努力實現(xiàn)2月20日施工應(yīng)急供水導(dǎo)流目標(biāo)。

3.3 各部位混凝土主要施工方法

3.3.1 上游臨時混凝土圍堰

上游臨時混凝土圍堰共58 m，已施工完成20 m，剩余38 m，剩余的38 m分兩段施工，一段20 m，一段18 m，兩段混凝土方量共390 m3。上游20 m圍堰模板采用PC3015和1015小鋼模板，15日已開始混凝土澆筑，下游18 m導(dǎo)墻模板采用3.0×3.2 m大鋼模板，上游20 m混凝土澆筑完成后可備倉完畢開始澆筑。由于過水時間緊迫，2月20日上游圍堰過水時，上游圍堰模板不做拆除，后期再進行拆除。由于9#壩段左側(cè)邊墩墩頭Ta+0.00～Ta+12.0混凝土剛施工完成不具備拆模條件，故在澆筑上游圍堰時將左邊墩墩頭模板埋入圍堰混凝土，墩頭模板肋板防滲，同上游圍堰一并后期進行拆除。與此同時，上游圍堰模板內(nèi)側(cè)設(shè)置斜拉筋，與布置在地面上的錨筋連接，以此來抵抗水對圍堰的側(cè)壓力。上游臨時縱向圍堰采用泵送混凝土。

3.3.2 9#壩段左邊墩Ta+12.0～Ta38.0混凝土

由于時間緊迫，先后澆筑2個倉號已沒有時間，故將9#壩段左邊墩Ta+12.0～Ta38.0 2個倉號并倉澆筑。為解決左側(cè)邊墩剩余2個倉號并倉施工與原引水閘底板分縫問題，在樁號Ta+25.0部位設(shè)置雙層并縫鋼筋，底層并縫鋼筋安裝高程EL140.6 m；邊墩混凝土采用C7052塔機配合汽車泵聯(lián)合入倉。左邊墩Ta+25.0并縫鋼筋施工見圖4。

根據(jù)施工情況，左邊墩混凝土在2月18日澆筑完成后20日就要實現(xiàn)過水，故對本次施工應(yīng)急供水導(dǎo)流中左邊墩Ta+12.0～Ta+38.0段采取在應(yīng)急供水導(dǎo)流前加固好模板，使模板形成鋼板樁圍堰。經(jīng)計算在左邊墩內(nèi)側(cè)模板背部設(shè)置Ф20斜拉桿斜拉模板，斜拉桿布置間距1.5 m，排距布置4排，以此來作為對過水期間的抗水壓措施。斜拉桿受力計算如下：

鋼模板水壓力計算（按6 m水深計算）

取1 m鋼模板長為計算單元。

單根Ф20拉桿=370 MPa×3.14 cm2=116.18 kN

故每米模板需拉桿1.55根，則每3 m鋼模板上需設(shè)拉桿為1.55×3=4.65根。結(jié)合鋼模板拉桿孔位實際情況，每塊鋼模板上布置有4根拉桿，則每3 m鋼模板上布置有8根拉桿。安全系數(shù)達到1.72。

圖4 9#壩段左邊墩Ta+25.0并縫鋼筋施工圖

斜拉桿中間布置花籃螺栓作為緊固裝置。布置形式見圖5。

圖5 9#壩段左邊墩大鋼模板斜拉圖

3.3.3 下游縱向混凝土圍堰

由于工期緊張，為快速安裝加固模板，同時考慮到臨時圍堰安全，將下游圍堰底板插筋加長加密并將原梯形斷面結(jié)構(gòu)改為直立墻體結(jié)構(gòu)，下游圍堰與閘墩連接段寬度為2.3 m，順?biāo)鞣较驅(qū)挾雀臑?.0 m與廠閘導(dǎo)墻1連接，由此增加臨時圍堰混凝土319 m3。模板安裝采用大鋼模板，QY30K汽車吊吊裝，內(nèi)撐外拉；混凝土入倉采用SY5313THB汽車泵與70 t汽車吊配合3 m3臥罐聯(lián)合入倉，人工振搗，由于工期緊，為盡早提高混凝土強度，將澆筑的混凝土按比例摻加早強劑，并且導(dǎo)墻模板不做拆除，并在底板上設(shè)置錨筋通過Ф20斜拉筋內(nèi)拉模板內(nèi)側(cè)，斜拉形式同引水閘左邊墩，盡最大能力滿足應(yīng)急供水導(dǎo)流施工。

3.3.4 廠閘導(dǎo)墻2-4、2-5施工

廠閘導(dǎo)墻1、廠閘導(dǎo)墻3已經(jīng)施工至EL147.0 m高程。廠閘導(dǎo)墻2截止2月15日已施工至EL142.5 m，至EL147.0還有兩層（即導(dǎo)2-4和導(dǎo)2-5），導(dǎo)2-4于15日晚開始澆筑，混凝土入倉采用70 t汽車吊配合3.0 m3臥罐入倉；導(dǎo)2-4施工完成后進行導(dǎo)2-5施工，混凝土入倉同樣采用70 t汽車吊配合3.0 m3臥罐，澆筑完成后鋼模板不做拆除，后期拆除。

3.3.5 廠閘導(dǎo)墻4-4施工

廠閘導(dǎo)墻4-4于15日下午開始混凝土施工，施工后導(dǎo)4-4將達到EL147.0高程，導(dǎo)墻4-4混凝土方量共156 m3,混凝土入倉采用QY30K5汽車吊配合1.5 m3臥灌入倉，同樣，受混凝土齡期限制，為保證施工質(zhì)量，導(dǎo)墻4-4混凝土澆筑完成后模板不做拆除，后期拆除。

3.3.6 引水閘底板寬槽廊道施工與10#壩段廊道口封堵

引水閘底板寬槽廊道在本次應(yīng)急供水導(dǎo)流施工中，圍繞廊道上下游及頂部回填厚度為50 cm的C20混凝土，以此來滿足應(yīng)急供水導(dǎo)流防滲要求。施工前將廊道寬槽待澆筑混凝土50 cm范圍內(nèi)木模板拆除，人工鑿毛沖洗后澆筑混凝土，后期澆筑引水閘寬槽混凝土前將本次應(yīng)急供水導(dǎo)流施工的廊道混凝土人工拆除。10#壩段廊道口采用鋼筋混凝土封堵，封堵混凝土工程量20 m3，待將來施工11#壩段時將廊道口封堵混凝土拆除外運。廊道口封堵混凝土及鋼筋形式見圖6。

圖6 10#壩段廊道口封堵混凝土示意圖

3.4 引水閘底板過流期間保護

引水閘底板為永久混凝土面，本次應(yīng)急供水導(dǎo)流過水期間需進行表面保護，保護的措施為首在引水閘底板表面鋪設(shè)一層保濕薄膜，然后再鋪設(shè)一層厚3 cm的聚乙烯泡沫卷材，最后采用間距1.0 m×1.0 mФ32焊接鋼筋網(wǎng)片將聚乙烯泡沫卷材壓蓋，以防止水流對泡沫卷材的沖刷。

3.5 引水閘右邊墩模板拆除

按照原應(yīng)急供水導(dǎo)流方案計劃，至2月15日，引水閘10#壩段右邊墩Ta+0.0～Ta+12.0、Ta+25.0～Ta+38.0兩個倉號模板已安裝到位，由于調(diào)整后工期緊迫，右邊墩在過水前不再進行混凝土施工，為防止已安裝的模板在過流期間被沖毀，將已安裝好的模板進行拆除。

3.6 11#、12#壩段基礎(chǔ)、邊坡防滲

由于10#壩段右邊墩未施工封閉，應(yīng)急供水導(dǎo)流過水將漫灌11#、12#壩段右側(cè)壩坡，右岸壩址區(qū)均為灰?guī)r，巖石溶洞縱橫交錯，為此，將右邊墩靠右側(cè)11#、12#壩段EL147.0 m以下兩側(cè)邊坡進行噴混凝土施工，水平建基面鋪設(shè)1 m厚粘土覆蓋。粘土覆蓋及噴護完成后停止11#壩段基礎(chǔ)排水，待水位上升后觀察7#、8#壩段及周邊是否有滲水，有滲水時加大覆蓋層厚，以此來進行防滲。

3.7 消力池左側(cè)底板防滲

消力池左側(cè)（Tb111.76～Tb122.76）EL138.0 m混凝土找平層已施工至Ta+60.5樁號，Ta+60.5～Ta+99.75未進行混凝土找平層澆筑，在本次施工應(yīng)急供水導(dǎo)流中，將消力池左側(cè)剩余的底板采用粘土覆蓋50 cm，并用推土機碾壓夯實。

3.8 土質(zhì)圍堰防滲及邊坡防護

完成土質(zhì)圍堰填筑后采用長臂反鏟對坡面進行修整，保證坡面坡度一致、平順。為保證土質(zhì)圍堰防滲效果，在圍堰迎水坡面鋪設(shè)一層200 g/m2規(guī)格土工布，土工布鋪設(shè)完畢后，采用編織袋人工裝填粘土覆蓋保護；坡腳采用塊石護砌防沖刷。

3.9 下游渠道開挖處理

為保證應(yīng)急供水導(dǎo)流過水順暢，對下游廠閘尾部至新交通橋渠道采用挖掘機配合自卸汽車，按照底寬12 m、底高程不高于141.0 m和坡比緩于1∶2開挖到位。

4.結(jié)語

陶岔渠首樞紐工程針對突發(fā)情況，采取引水閘應(yīng)急供水導(dǎo)流方案，解決了因提灌站施工及春灌影響工期問題，保證了基坑連續(xù)施工，加快了工程進度；又可在汛期到來前，完成EL140 m以下基坑混凝土的澆筑，保證老閘安全，還徹底擺脫老閘提灌對樞紐施工的影響，為基坑內(nèi)施工創(chuàng)造了條件。此應(yīng)急供水導(dǎo)流實施方案，為此類工程提供了參考。