梁錦陶

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

1 工程概況

磨河水庫(kù)位于太行山脈南端磨河之上，行政區(qū)劃歸陵川縣馬圪當(dāng)鄉(xiāng)原大磨河村。距離磨河南部出山口約40 km，距離陵川縣城約45 km。壩址以上主河道長(zhǎng)33.6 km，控制流域面積161.9 km2。

磨河水庫(kù)的建成將極大緩解陵川縣及周邊城鎮(zhèn)由于供水能力不足而制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的問題。工程主要包括樞紐工程和上壩道路兩部分，下面主要介紹樞紐部分施工導(dǎo)流工程。

2 水文氣象

陵川縣位于山西省東南部，太行山南端最高地帶。工程區(qū)氣候類型屬半干旱溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季嚴(yán)寒，夏季炎熱。春秋季多風(fēng)，夏季多雨，年降雨量分布極不均勻，主要集中在7—9月，約占年均降水量的70%，多年平均降水量560 mm，多年平均蒸發(fā)量1200 mm，年平均氣溫7.8℃，屬半干旱地區(qū)。冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，春秋多東南風(fēng)，區(qū)內(nèi)最大凍土深度約0.6m。枯水期為10月—次年5月。

3 地形地貌及工程地質(zhì)條件

磨河供水?dāng)U建改造地處太行山脈南端，山頂高程一般在1200～1600m之間，最高峰位于東北部的板山山峰頂高程1784m，相對(duì)高差300～700m，屬剝蝕構(gòu)造低中山，地形起伏大，山勢(shì)陡峭，溝谷發(fā)育，山脈水系明顯受地質(zhì)構(gòu)造和巖性所控制。根據(jù)地貌成因、形態(tài)組合將地貌劃分為構(gòu)造剝蝕、侵蝕中山區(qū)和河流侵蝕堆積區(qū)兩個(gè)區(qū)。

庫(kù)區(qū)為基巖山區(qū)，絕大部分為基巖裸露，侵蝕剝蝕作用強(qiáng)烈，河谷呈狹窄“U”字形峽谷，河谷寬約40m，谷深達(dá)數(shù)百米。河床縱坡34‰，河流總體流向?yàn)镹向S方向。庫(kù)區(qū)出露地層巖性以古生界寒武系中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r局部夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r為主。河谷中分布有新生界第四系全新統(tǒng)松散堆積物。庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，褶曲不發(fā)育，未見斷裂構(gòu)造。地層整體上呈單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為N60°E/NW∠5°～7°。巖體中主要發(fā)育有兩組節(jié)理裂隙，無(wú)充填物，少數(shù)有石灰華、巖屑充填。地下水類型有松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水兩種類型。

4 施工導(dǎo)流

施工導(dǎo)流是指在水域（大多數(shù)指活水河道）內(nèi)修建水利工程的過程中，為創(chuàng)造干地施工條件，前期用圍堰圍護(hù)基坑，將河道水流通過預(yù)定方式繞過施工場(chǎng)地導(dǎo)向下游的工程措施。

4.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)其工程規(guī)模、效益以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要性，水庫(kù)樞紐工程主體建筑物級(jí)別為Ⅳ等，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，確定導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)，導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～5年洪水重現(xiàn)期，由于大壩為堆石混凝土重力壩，基坑淹沒損失不嚴(yán)重，下游沒有大的廠礦和城市，為降低工程成本，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)度綜合分析，最終確定工程采用5年洪水重現(xiàn)期全斷面枯水期導(dǎo)流，水庫(kù)P=20%枯水期流量為3.88m3/s。

4.2 導(dǎo)流方式

導(dǎo)流方式對(duì)分段圍堰法導(dǎo)流和全段圍堰法導(dǎo)流進(jìn)行比較。分段圍堰法導(dǎo)流是利用圍堰將水工建筑物分段分期圍護(hù)起來(lái)進(jìn)行施工的方法，可分為束窄河床導(dǎo)流和通過已建或在建建筑物導(dǎo)流。全段圍堰法導(dǎo)流是指在河床內(nèi)距主體工程軸線上下游一定距離，修筑攔河堰體，一次性截?cái)嗪恿?，使河流中的水流?jīng)河床外修建的臨時(shí)泄水道或永久泄水建筑物下泄的方法，可分為明渠導(dǎo)流、隧洞導(dǎo)流及涵管導(dǎo)流等。由于磨河水庫(kù)壩址處河谷狹窄，兩岸地形陡峻，河床底寬度40m左右，且山巖堅(jiān)實(shí)，符合全段圍堰法隧洞導(dǎo)流的適用條件，因此本工程采用全斷面圍堰擋水、導(dǎo)流洞泄洪的方案較為合理。

本工程施工期為3年，圍堰修筑兩次。第一年汛期來(lái)臨前修建導(dǎo)流洞，汛期主要進(jìn)行大壩兩岸削坡，汛期后修筑圍堰，第二年汛前大壩澆筑至地面，汛期停工，汛后重新修筑圍堰并繼續(xù)施工，第三年汛前大壩澆筑至壩頂。

4.3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

樞紐導(dǎo)流建筑物包括上游圍堰、下游圍堰和導(dǎo)流洞三部分。

4.3.1 導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)

導(dǎo)流洞布置在大壩右岸，為城門洞型斷面，設(shè)計(jì)流量3.88m3/s，水深及底寬可由渠道水力計(jì)算得到。經(jīng)試算得，當(dāng)流量為3.88m3/s時(shí)，取隧洞底寬1.5m，水深0.62m，直墻高取1.25m（隧洞施工最小斷面），頂拱半徑0.75m；導(dǎo)流洞實(shí)際最大過流能力為14m3/s。導(dǎo)流洞邊墻及頂拱采用噴錨支護(hù)防護(hù)，噴混凝土厚度10 cm，錨桿間距1.2m，排距2.0m，長(zhǎng)度1.5m。進(jìn)口底高程903.80m，出口底高程893.70m，縱坡36‰，洞長(zhǎng)276.14m。

工程完工后采用C20混凝土對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)行封堵。

4.3.2 上下游圍堰設(shè)計(jì)

上游圍堰位于導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口下游，距壩軸線約70m，圍堰長(zhǎng)37.50m，按枯水期5年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪峰流量3.88m3/s，經(jīng)渠道水力計(jì)算得相應(yīng)水位903.52m，超高0.5m，堰頂高程904.02m，最大堰高1.12m，鑒于堰頂應(yīng)高于導(dǎo)流洞頂高程（905.80m），堰頂高程取905.90m，最大堰高3m，頂寬3m，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡1∶2.0，圍堰利用開挖砂礫石料填筑，迎水面鋪設(shè)0.3m厚的干砌石護(hù)坡。堰體采用土工膜防滲，基礎(chǔ)采用高噴防滲墻防滲。主體工程完工后拆除圍堰。

導(dǎo)流泄洪洞出口距壩址400m，最大下泄流量3.88m3/s，相應(yīng)水位893.95m，低于施工區(qū)的最低高程898.00m，因此不需要修建下游圍堰。

4.4 導(dǎo)流建筑物施工

導(dǎo)流洞洞口石方明挖：風(fēng)鉆鉆爆，洞臉部位預(yù)裂控制爆破，石渣采用1m3挖掘機(jī)挖裝，8 t自卸汽車運(yùn)輸7 km至上游棄渣場(chǎng)。

導(dǎo)流洞石方洞挖：采用全斷面風(fēng)鉆鉆爆開挖，人工裝斗車運(yùn)至洞口，1m3裝載機(jī)機(jī)裝，8 t自卸汽車運(yùn)輸7 km至上游棄渣場(chǎng)。

噴錨支護(hù)：錨桿安裝、造孔、吹沖干凈、安插錨桿、注漿、與鋼筋網(wǎng)鏈接、噴混凝土。

導(dǎo)流洞噴混凝土：根據(jù)具體情況采用濕式和干式相結(jié)合的方式噴射混凝土。

圍堰高噴防滲墻：采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，泥漿固壁，高噴臺(tái)車噴施灌漿。

圍堰填筑：利用大壩開挖砂礫石料，59 kW推土機(jī)平料，振動(dòng)碾碾壓。

土石填筑：先對(duì)河岸兩側(cè)高臺(tái)地進(jìn)行回填，然后進(jìn)行主河床段的回填。

圍堰拆除：用1m3反鏟挖掘機(jī)挖裝，8 t自卸汽車運(yùn)輸，用于大壩基坑回填。

4.5 基坑排水

大壩基坑開挖后將形成深度約17m的深基坑，其中覆蓋層邊坡高度可達(dá)10余m，基巖邊坡高度約為7m。由于磨河河谷中地表水及地下水較為豐沛，基坑開挖涌水量為1159.1m3/d?；优潘捎脻撍?臺(tái)，其中1臺(tái)備用。

5 結(jié)語(yǔ)

施工導(dǎo)流是修閘筑壩工程所特有的一項(xiàng)十分重要的工程措施，在水利工程施工中，正確選擇施工導(dǎo)流方案尤為重要，它不僅影響永久建筑物的施工，而且在很大程度上影響整個(gè)工程實(shí)施的進(jìn)度和工程造價(jià)的控制。因此，周密詳細(xì)的施工導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)對(duì)后續(xù)主體工程的順利施工起著關(guān)鍵性作用。