李晉平

山西左云十里河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

李晉平

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

山西左云十里河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程主要施工項(xiàng)目為：大壩加固、灌溉洞改造及新建泄洪沖砂閘等工程。分析了十里河流域的水文地質(zhì)條件，探討了其導(dǎo)流工程的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流方式、導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)和導(dǎo)流應(yīng)急方案。

山西左云；十里河水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；施工導(dǎo)流；方案設(shè)計(jì)

1 工程概況

十里河水庫(kù)位于海河流域桑干河支流十里河上，地處山西省左云縣縣城西南角，是一座防洪、城市供水、灌溉等綜合利用的中型水庫(kù)。該水庫(kù)現(xiàn)狀總庫(kù)容1 060萬(wàn)m3，壩址以上控制流域面積127 km2，現(xiàn)狀樞紐由大壩、沖沙泄洪洞和灌溉輸水洞組成。

十里河水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩 （由主壩和副壩組成），長(zhǎng)1 230m。其中：主壩長(zhǎng)330m，最大壩高為16m；副壩長(zhǎng)900m，最大壩高為10.6m。大壩上游壩坡為干砌石護(hù)坡，下游為碎石護(hù)坡。沖沙泄洪洞位于主壩左端樁號(hào)0+073m處，為2孔無(wú)壓涵洞，原設(shè)計(jì)泄洪量為240m3／s。涵洞長(zhǎng)51m、漿砌石結(jié)構(gòu)、內(nèi)襯為0.4m厚的混凝土，斷面為城門洞形，底寬為3.2m，高為4.5m。灌溉輸水洞位于壩軸線樁號(hào)0+ 346.5m處，為無(wú)壓城門洞形涵洞，高為2m，底寬為1.6m，長(zhǎng)62m，原設(shè)計(jì)泄洪量為10m3／s。

本除險(xiǎn)加固工程主要施工項(xiàng)目包括大壩加固、灌溉輸水洞改造及新建泄洪沖沙閘等工程。大壩加固包括：主壩壩基高壓噴射灌漿、重建壩頂防浪墻、整修壩頂路面和上下游護(hù)坡、新建大壩位移和滲流觀測(cè)系統(tǒng)等。灌溉輸水洞改造包括：洞身混凝土鑿毛襯砌和新建進(jìn)水塔混凝土等。新建泄洪沖沙閘包括：原泄洪洞拆除、土石方開挖及混凝土澆筑等。

2 庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1 水文條件

本流域氣候類型屬于溫帶大陸性干旱、半干旱季風(fēng)氣候，多年平均降水量為413.8mm，多年平均氣溫為5.2℃，多年平均蒸發(fā)量為1 787mm，平均風(fēng)速為2.8m／s，最大風(fēng)速為19m／s，風(fēng)向NE，最大凍土深為186 cm，無(wú)霜期為120 d。

十里河水庫(kù)所在的十里河上有觀音堂水文站，該站控制流域面積為1 185 km2。由于該水文站與十里河水庫(kù)控制流域面積相差較大，因此，設(shè)計(jì)洪水按無(wú)資料地區(qū)考慮，采用《山西省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 十里河水庫(kù)洪水成果表Table 1 Shilihe reservoir flood

2.2 地質(zhì)條件

十里河水庫(kù)位于大同盆地西北部，為中低山區(qū)，所處大地構(gòu)造單元為內(nèi)蒙斷塊的南緣，出露地層為白堊系上統(tǒng)助馬堡組泥巖夾長(zhǎng)石石英沙巖，上第三系上新統(tǒng)低液限黏土，第四系中更新統(tǒng)洪積低液限黏土、中更新統(tǒng)洪積低液限黏土、上更新統(tǒng)風(fēng)積低液限粉土、洪沖積低液限粉土與卵石混合土，全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土與卵石混合土，以及全新統(tǒng)水庫(kù)淤積物。庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，為單斜巖層。庫(kù)區(qū)主要接受大氣降水補(bǔ)給，地下水類型為碎屑巖類裂隙水和松散巖類孔隙潛水。庫(kù)區(qū)兩岸巖體土穩(wěn)定性較好，庫(kù)區(qū)及庫(kù)底不存在滲漏問題。但庫(kù)區(qū)淤積問題比較嚴(yán)重，目前淤積厚度達(dá)6m。壩址十里河流向N30°E，左岸岸坡陡立，岸坡坡度為30°～50°，且沖溝發(fā)育；右岸地勢(shì)較平緩，發(fā)育內(nèi)疊式Ⅰ、Ⅱ級(jí)堆積階地。河谷寬90～130m，呈不對(duì)稱型，庫(kù)壩區(qū)工程地質(zhì)條件尚好［1］。

3 施工導(dǎo)流方案

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

本工程為中型水庫(kù)，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)，相應(yīng)的洪水重現(xiàn)期為5～10年。由于泄洪沖沙閘施工需將大壩進(jìn)行大開挖，考慮到遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水失事后果的嚴(yán)重性，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用壩體攔洪度汛標(biāo)準(zhǔn)。本工程壩型為土壩，圍堰攔蓄庫(kù)容為415.8萬(wàn)m3，小于1 000萬(wàn)m3，攔洪度汛標(biāo)準(zhǔn)為20～50年一遇?？紤]到主體工程施工期較短，洪峰流量較小，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用汛期20年一遇標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量為610m3／s［2］。

3.2 導(dǎo)流方式

首先施工泄洪沖沙閘，施工導(dǎo)流采用圍堰擋水灌溉輸水洞泄流方式，灌溉輸水洞進(jìn)口底高程為1 312.1m，最大泄洪量為10.0m3／s；泄洪沖沙閘施工完成后，進(jìn)行灌溉輸水洞施工。施工導(dǎo)流采用圍堰擋水泄洪沖沙閘泄流方式，泄洪沖沙閘進(jìn)口底高程為1 310.9m，最大泄洪量為306.0m3／s。

3.3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

3.3.1 結(jié)構(gòu)形式

灌溉輸水洞及泄洪沖沙閘圍堰均采用均質(zhì)土圍堰［3］。泄洪沖沙閘圍堰長(zhǎng)為164m，按汛期20年一遇洪水設(shè)計(jì)，洪峰流量為501m3／s，相應(yīng)水位為1 322.81 m，堰頂高程為1 323.31m，超高為0.5m，最大堰高為6.80m，堰頂寬為4m，迎水面邊坡為1∶2.0，背水面邊坡為1∶1.75，迎水面采用80 cm厚編織袋土填筑。灌溉輸水洞圍堰長(zhǎng)為94m，圍堰按汛期20年一遇洪水設(shè)計(jì)，相應(yīng)水位為1 319.64m，堰頂高程為1 320.14 m，最大堰高為3.68m，堰頂寬為3m，迎水面邊坡為1∶2.0，背水面邊坡為1∶1.75，迎水面采用80 cm厚編織袋土填筑。

3.3.2 穩(wěn)定計(jì)算

灌溉輸水洞圍堰高度較小，因此，僅對(duì)泄洪沖沙閘圍堰進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。泄洪沖沙閘圍堰堰體為均質(zhì)土圍堰，堰底高程為1316.50m，上游水位取1322.81m，下游水位按泄洪沖沙閘底高程1 310.9m選取。根據(jù)土料場(chǎng)及開挖土料物理力學(xué)試驗(yàn)成果，采用《理正巖土計(jì)算軟件》對(duì)圍堰進(jìn)行滲流分析和下游邊坡穩(wěn)定分析，計(jì)算結(jié)果如表2和表3所示。

表2 施工圍堰滲流分析成果表Table 2 Seepage analysis of the construction cofferdam

表3 施工圍堰邊坡分析成果表Table 3 Side slope analysis of the construction cofferdam

由表2和表3可知，圍堰滲流分析和下游邊坡穩(wěn)定分析均滿足規(guī)范要求。這說明，上游圍堰是穩(wěn)定的。

3.4 導(dǎo)流應(yīng)急方案

圍堰設(shè)計(jì)中，在沖沙閘軸線方向預(yù)留8m寬的缺口，底板和邊墻采用漿砌石防護(hù)，底板厚度為1m，邊墻頂寬為0.5m。擋水時(shí)，缺口回填，如遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水，挖開缺口泄水。進(jìn)度安排上，將沖沙閘下部結(jié)構(gòu)施工安排在非汛期，汛期具備過水條件。

4 結(jié)語(yǔ)

十里河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的施工導(dǎo)流是根據(jù)除險(xiǎn)加固工程主要設(shè)計(jì)內(nèi)容的情況設(shè)計(jì)的，完全符合該工程的要求。

［1］水利部山西水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院組織編寫.十里河水庫(kù)除險(xiǎn)加固初設(shè)報(bào)告［R］.山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2008.

［2］水利電力部水利水電建設(shè)總局組織編寫.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè) ［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2009：363-774.

［3］SL 645-2013，水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

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1008-486X（2015）03-0008-02

2015-05-28

李晉平（1980-），女，山西左權(quán)人，工程師，主要從事水利工程施工。