（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 山西太原 030024）

1 工程概況

紅豆峽水庫位于壺關(guān)縣東南部的橋上鄉(xiāng)的紅底河上。攔河大壩采用混凝土面板堆石壩，最大壩高51.0 m，總庫容 122.2萬 m3，屬?。?）型Ⅳ等工程，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)。其主要任務(wù)是為七里棧水源工程提供補(bǔ)充水源，提供部分農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)灌溉、景區(qū)景觀用水，并兼顧防洪和特大干旱年的應(yīng)急生活用水。水庫樞紐工程由大壩、導(dǎo)流泄洪洞、供水管組成。

大壩壩型為混凝土面板堆石壩，大壩長182.0 m，壩頂寬8.0 m，最大壩高51.0 m，上游壩坡為1∶1.4、下游壩坡為1∶1.8，緊貼下游坡腳設(shè)棄渣區(qū)，棄渣區(qū)高23.0 m，坡度為1∶1.6。導(dǎo)流泄洪洞布置在大壩右岸，全長201.21 m，洞身采用有壓圓形隧洞，洞徑6.0 m。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 水文及氣象條件

工程區(qū)屬暖溫帶大陸性半干旱氣候，多年平均氣溫8.9℃，多年平均風(fēng)速1.8 m/s，多年平均降雨量為655.7 mm，年降雨量主要集中在7-9月份，占年降雨量的70%左右，多年平均蒸發(fā)量1 535.6 mm，一般無霜期為153 d，最大凍土深度為75 cm。

2.2 地質(zhì)條件

紅豆峽水庫位于太行山東南部山脊分水嶺東側(cè)，總體地形西高東低，峽谷多為高陡懸崖，為溶蝕侵蝕中山區(qū)。區(qū)域出露地層包括元古界震旦系長城系砂巖、頁巖，古生界寒武系灰?guī)r、砂巖及泥頁巖，奧陶系和新生界第四系松散堆積層。庫區(qū)兩岸主要為基巖岸坡，山體雄厚，庫盆地層巖性主要為徐莊組泥頁巖，為相對(duì)隔水層，庫區(qū)不存在滲漏問題。壩址洪底河河谷呈反“S”型，河谷底寬80～100 m，主河槽靠左岸，河道縱坡降較大。壩基覆蓋層為全新統(tǒng)洪沖積混合土卵（漂）石、卵石混合土層，結(jié)構(gòu)松散，為強(qiáng)透水層，厚度7～12 m?；鶐r為寒武系中統(tǒng)徐莊組頁巖、砂質(zhì)頁巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r。兩岸坡上部直立，中部相對(duì)較緩，底部岸坡較陡，且右岸相對(duì)左岸較陡，局部倒懸。

3 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)和施工臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)

紅豆峽水庫總庫容122.2萬m3，屬?。?）型Ⅳ等工程，樞紐大壩為混凝土面板堆石壩，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017）的規(guī)定，按所保護(hù)的對(duì)象、失事后果、導(dǎo)流建筑物使用年限和圍堰工程規(guī)模等因素，經(jīng)綜合分析，確定本工程導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)，相應(yīng)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，本工程選用洪水重現(xiàn)期5年標(biāo)準(zhǔn)。因無枯水期水文資料，且汛期洪水流量不大，圍堰高3.8 m，填筑工程量不大，為方便壩體填筑，故本工程按汛期五年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)流量38.4 m3/s。

施工期當(dāng)壩體填筑高程超過圍堰堰頂高程時(shí)，壩體臨時(shí)攔洪度汛，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017）的規(guī)定，當(dāng)壩體填筑高程超過圍堰高程時(shí)，攔洪庫容小于0.1億m3時(shí)，壩體施工期臨時(shí)度汛洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可采用50～20年重現(xiàn)期洪水。根據(jù)水文調(diào)算結(jié)果，壩體填筑超過圍堰高程時(shí)攔蓄庫容為21.5萬m3，經(jīng)綜合考慮各種因素，采用20年洪水重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 導(dǎo)流方式

壩址處河谷寬80～100 m，壩型為混凝土面板堆石壩。按照樞紐總體布置，大壩右岸設(shè)泄洪洞，用來泄洪，并兼做水庫放空洞。施工期間可利用泄洪洞進(jìn)行泄洪。

根據(jù)本工程堆石壩的施工特點(diǎn)，結(jié)合壩址處地形、地貌、樞紐布置特點(diǎn)及工程進(jìn)度要求，施工期間的導(dǎo)流采用全斷面圍堰擋水，導(dǎo)流泄洪洞泄流的導(dǎo)流方式；當(dāng)大壩壩體填筑高程超過圍堰堰頂高程時(shí)，采用壩體臨時(shí)攔洪度汛，導(dǎo)流泄洪洞泄流的導(dǎo)流方式。

第一年，利用原河床導(dǎo)流，進(jìn)行導(dǎo)流泄洪洞的施工，要求第一年汛后導(dǎo)流泄洪洞貫通。為了減少壩體臨時(shí)度汛的填筑強(qiáng)度，同時(shí)進(jìn)行大壩左、右岸的基坑開挖及壩體的填筑工作。第一年汛后修筑全斷面上游圍堰，利用已完工的導(dǎo)流泄洪洞泄流，進(jìn)行河床段基坑開挖、基礎(chǔ)處理及壩體填筑工作，第二年汛前大壩填筑到壩體臨時(shí)攔洪度汛高程，確保壩體安全度汛。

3.3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

3.3.1 導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計(jì)

導(dǎo)流泄洪洞布置于大壩右岸，洞軸線為直線布置，進(jìn)口位于壩址上游的河流凹岸處，出口位于大壩下游河流凹岸處，總長201.21 m，其中進(jìn)口段長9.7 m，平底；洞身段長170 m，洞身為圓形，洞徑6.0 m，縱4.7%；出口段長21.5 m，平底。

3.3.2 圍堰設(shè)計(jì)

根據(jù)地形條件，并考慮在壩址上游預(yù)留施工交通及筑壩材料堆放空間，上游圍堰布置在導(dǎo)流泄洪洞引水渠的下游側(cè)，距壩軸線約150 m。由于河道坡降較陡，且壩址下游160 m處（導(dǎo)流洞出口）即為陡坎，因此，不需修筑下游圍堰。

1）橫斷面設(shè)計(jì)

經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，全年5年一遇洪水設(shè)計(jì)流量38.4m3/s，相應(yīng)水位2.70 m。圍堰頂高程按下式確定，即:

式中，H—堰頂高程，m；h—堰前靜水位；R—波浪爬高，計(jì)算后得0.6 m；A—安全加高，m。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017）規(guī)定，5級(jí)土石圍堰的安全超高為0.5 m。

根據(jù)上式計(jì)算，上游圍堰堰頂高程為3.80 m。

圍堰采用土石圍堰形式，圍堰填筑利用壩肩開挖料。圍堰頂寬為4 m，最大堰高3.8 m，堰長101.1 m，圍堰迎水面邊坡 1∶2.5，背水面邊坡 1∶2.0。

2）防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，圍堰堰體采用復(fù)合土工膜（兩布一膜）防滲，土工膜上下各設(shè)0.2 m厚砂墊層，墊層上面依次設(shè)0.2 m厚的碎石墊層及0.3 m厚的干砌石護(hù)坡。按規(guī)范要求，土工膜與堰肩及防滲墻接頭處設(shè)置伸縮節(jié)。

根據(jù)地質(zhì)資料可知，圍堰基礎(chǔ)覆蓋層主要為全新統(tǒng)晚期洪沖積漂石、混合土卵（漂）石、卵石混合土、級(jí)配不良砂等，厚度7～12 m，其滲透系數(shù)為18.5～41.3 m/d，平均值為28.5 m/d，為強(qiáng)透水層，存在基坑涌水問題，基坑涌水量為9 790 m3/d。需對(duì)圍堰基礎(chǔ)做防滲處理，考慮堰基采用高噴防滲墻防滲，高噴防滲墻采用單排灌漿孔布置，孔距1 m，防滲墻頂與坡面復(fù)合土工膜在堰腳處進(jìn)行連接，伸入基巖2 m，堰基覆蓋層厚約12 m，故灌漿深度按平均14.0 m考慮。

3.4 施工度汛

臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)施工進(jìn)度安排，考慮壩體施工方案，汛前壩體填筑至度汛高程，壩體填筑工程量約21.5萬m3，月均填筑強(qiáng)度5.4萬m3，日均填筑強(qiáng)度2 150 m3，根據(jù)類似工程的填筑經(jīng)驗(yàn)，通過施工進(jìn)度及填筑強(qiáng)度分析，第二年汛前大壩可以填筑至攔洪高程以上。

4 導(dǎo)流建筑物施工

4.1 導(dǎo)流泄洪洞施工

導(dǎo)流泄洪洞開挖由進(jìn)、出口兩個(gè)工作面同時(shí)施工。進(jìn)、出口明挖采用潛孔鉆和風(fēng)鉆鉆孔爆破，自上而下分層開挖，設(shè)計(jì)邊坡輪廓面開挖，采用預(yù)裂爆破或光面爆破。進(jìn)洞前，應(yīng)做好開挖及影響范圍內(nèi)的危石清理和坡頂?shù)呐潘?。洞身段采用全斷面開挖，氣腿式風(fēng)鉆造孔，周邊光面爆破的施工方法，所爆石渣用1 m3裝載機(jī)鏟裝，15 t自卸汽車運(yùn)輸至臨時(shí)堆料場(chǎng)，用于壩體填筑。在局部不穩(wěn)定圍巖地段，及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)措施，隨后進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌。

洞身混凝土襯砌采用鋼模臺(tái)車，混凝土攪拌車運(yùn)輸至澆筑部位，轉(zhuǎn)混凝土泵送入倉，人工振搗澆筑。

4.2 圍堰施工

圍堰為土石圍堰，堰體的填筑土料，利用開挖料，由自卸汽車運(yùn)輸至工作面，推土機(jī)推平，振動(dòng)碾碾壓。土工膜的鋪設(shè)隨堰體高度的上升進(jìn)行，施工中需做好搭接，留好富裕，避免破壞。

高壓噴射混凝土防滲墻施工采用三管法，其施工程序主要有:造孔、下噴射管、噴射灌漿提升、最后成墻。

圍堰須在水庫蓄水前拆除，從圍堰背水坡開始分層拆除，采用推土機(jī)推運(yùn)，1 m3挖掘機(jī)裝10 t自卸汽車運(yùn)輸至臨時(shí)堆料場(chǎng)。

5 結(jié)語

施工導(dǎo)流是水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，是控制大壩施工進(jìn)度工期的關(guān)鍵線路，貫穿于大壩施工全過程。紅豆峽水庫施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)方案，根據(jù)水文地質(zhì)和工程需要，充分結(jié)合了本工程的自然條件，對(duì)工程施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流方式、導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)等進(jìn)行了論證分析，認(rèn)為采用全斷面圍堰擋水，導(dǎo)流泄洪洞泄流的導(dǎo)流方案可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理和安全的目標(biāo)，同時(shí)對(duì)工程順利實(shí)施起到了關(guān)鍵作用，也對(duì)類似工程的施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)具有借鑒意義。