王 進(jìn),朱永斌
(1.諸城市河道維護(hù)中心,山東 諸城 262200;2.高密市馬旺水庫運(yùn)營維護(hù)中心,山東 高密 261500)
諸城市古縣橡膠壩位于濰河干流樁號78+000處。設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇,相應(yīng)洪峰流量分別為6 947 m3/s、8 432 m3/s。橡膠壩主要由橡膠壩上游連接段、橡膠壩段及下游連接段組成。設(shè)計蓄水位43.20 m,設(shè)計庫容1 731 萬m3。由于受河道水位影響較大,為保證工程安全施工,必須做好施工導(dǎo)流。
古縣橡膠壩主要建筑物級別為3 級,次要建筑物級別為4 級。根據(jù)水利部《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303—2017)規(guī)定,施工導(dǎo)流建筑物為5 級,5 級導(dǎo)流臨時建筑物土石結(jié)構(gòu)洪水重現(xiàn)期為10~5 年。鑒于本工程區(qū)附近的水文資料比較齊全,圍堰采用土石結(jié)構(gòu),施工期間基坑破壞后對工程的影響相對較小,據(jù)此確定導(dǎo)流建筑物的洪水重現(xiàn)期為5 年。
攔河閘處施工期洪水分別采用實(shí)測洪水資料和實(shí)測暴雨資料分析計算,施工期不同時段設(shè)計洪峰流量計算結(jié)果見表1。由表1 可知,若安排在10 月至次年5 月施工將增加導(dǎo)流工程量及投資,還增加水流對圍堰的沖刷,加大施工風(fēng)險,為此確定本工程的導(dǎo)流時段為每年的11 月至次年的4 月,導(dǎo)流流量為35.40 m3/s。
表1 閘址處施工期不同時段設(shè)計洪峰流量 m3/s
根據(jù)工程規(guī)模、工程量和進(jìn)度安排,以有利于縮短工期、保證施工安全、節(jié)約投資為原則,結(jié)合施工場區(qū)周圍的水文特性及地形、地質(zhì)條件,擬定兩個施工導(dǎo)流方案進(jìn)行比選,一是一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方案,二是分期圍堰導(dǎo)流方案。一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方案:在河床上下游填筑圍堰,利用古縣攔河閘老發(fā)電站水流通道過水導(dǎo)流。分期圍堰導(dǎo)流方案:采用分兩期實(shí)施,第一期利用部分河道導(dǎo)流,第二期利用已建成主體段導(dǎo)流。工程老發(fā)電站設(shè)備老化已廢棄,本次主體工程需在該發(fā)電廠區(qū)域新建充排水泵房,前期可先拆除老發(fā)電站阻水設(shè)施,利用其上下游過水通道,具有天然導(dǎo)流條件,適合采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方案,而分期圍堰導(dǎo)流方案,從時間上分為兩拆兩筑,二期主體工程施工受一期主體工程施工牽制大,導(dǎo)致時間比較緊湊,主體工程施工時間相對較少,為了加快工程的施工進(jìn)度,本工程采取一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方案。其中橡膠壩上游右岸設(shè)取水井(內(nèi)徑5 m,凈深3.35 m,井底高程35.65 m,頂高程39.0 m)。施工時,采用“上堵、下泄”的辦法,施工期先關(guān)閉道明橡膠壩閘門,切斷上游明水,同時提前開啟古縣攔河閘原泄水閘或拆去邊孔至底板以下,開挖疏通電站引水渠及尾水渠,將干流水量自流下泄,保證圍堰填筑基本接近干地施工。主體施工完畢,圍堰拆除后,利用主體工程導(dǎo)流,利用取水井開挖料擋水迅速將集水井主體結(jié)構(gòu)施工完畢。
導(dǎo)流建筑物均為擋水圍堰,按擬攔河閘軸線將其劃分為上游圍堰與下游圍堰。
1)上游堰頂高程。由于上游圍堰主要攔截濰河上游來水,所以其圍堰頂高程按照《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2017)規(guī)定計算,經(jīng)水文計算,5 年一遇圍堰擋水靜水位為39.90 m;施工期波浪爬高為0.30 m;圍堰安全超高為0.5 m。由此,確定上游圍堰頂高程為41.70 m。
2)下游堰頂高程。下游圍堰參照上游圍堰計算,經(jīng)水文計算,5 年一遇圍堰擋水靜水位為38.25 m;施工期波浪爬高為0.30 m;圍堰安全超高為0.5 m。由此,確定上游圍堰頂高程為39.05 m。
3)導(dǎo)流明渠。工程老發(fā)電站設(shè)備水道經(jīng)過多年運(yùn)行已經(jīng)淤積較為嚴(yán)重,導(dǎo)流前需將發(fā)電廠房及設(shè)備拆除、發(fā)電進(jìn)水及尾水渠道水道進(jìn)行開挖疏通,進(jìn)口高程控制在38.50 m 以下,將干流水量自流下泄;保證圍堰填筑基本接近干地施工時,引水及尾水渠道底寬 5.0 m,渠道邊坡 1∶0.75~1∶2,根據(jù)曼寧公式計算,可通過非汛期35.40 m3/s 的流量,開挖疏導(dǎo)量約為1 800 m3。
4)圍堰堰體。上下游圍堰堰體全部采用取土料場土料填筑,上下游圍堰長度分別為178.30 m、193.30 m,上游堰頂頂寬4 m,下游圍堰頂寬6 m(兼做交通道路),迎水面坡比1∶3、背水面坡比為1∶2.5,上下游圍堰底部均位于強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖、中風(fēng)化細(xì)砂巖中,基巖透水率為3.39~5.31 Lu,具弱透水性,強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖層連續(xù)分布,厚度較大,故需對圍堰底部防滲措施采用混凝土截水槽并用復(fù)合土工膜固定住。
為防止迎水面風(fēng)浪沖刷破壞圍堰邊坡及堰體,迎水面鋪設(shè)兩布一膜復(fù)合土工膜防護(hù)(布均為 300 g/m2,膜厚 0.3 mm),坡面用 0.5 m 厚編織袋裝砂土護(hù)砌石。
總之,根據(jù)自然條件,工程布置來確定導(dǎo)流方案,此方案利用河道枯水期施工,既保證了經(jīng)濟(jì)、合理、安全目標(biāo),又達(dá)到了橡膠壩主體在干地施工的條件。