龙潭水库除险加固工程施工导流方案设计及技术分析

庄燕

龙潭水库除险加固工程施工导流方案设计及技术分析

庄燕

（山东省临沂市水利工程处，山东临沂276000）

施工导流是后续除险加固施工的基础，其可靠性直接关系到施工人员的安全及工程的成败，因此必须保证施工导流方案安全可靠的前提下降低导流成本。以山东临沂龙潭水库除险加固为实例，对其除险加固工程施工导流方案设计及技术进行分析，通过对比各个施工围堰方案的优缺点，得出土石围堰完全满足本项目要求，选择该方案作为本工程的围堰施工形式，并提出土石围堰设的计方案以及施工关键点，实践表明，该方案稳定和防渗均符合标准要求，应用效果良好，值得推广。

龙潭水库；施工导流；土石围堰；设计；施工

0 引言

据不完全统计：目前我国境内有各型水库超过10万座，其中大约70%的水库属中小型，多建设于上世纪60年代左右，至今已有50多年历史，普遍存在着腐蚀渗漏严重、标准化低等问题，除险加固势在必行。而施工导流作为后续除险加固施工的基础，其可靠性直接关系到施工人员的安全及工程的成败，因此必须保证施工导流方案的合理性和可行性，在安全可靠的前提下降低导流成本。

1 工程概况

龙潭水库位于新沭河一级支流穆疃河支沟蛟龙河上游，属新沭河水系，其坝址位于山东临沂市临沭县蛟龙镇西部。该枢纽始建于1958年，属小（一）型水库。之后进行过两次扩建及改造，现在其规模扩大为中型水库，主要由大坝、溢洪道、南北放水洞、水电站等部分组成。本次除险加固包括主坝体、输水洞工程，为保证建筑物在干地施工，需首先设置一道施工围堰。

2 不同施工导流方案的对比分析

2.1 主体导流形式的选择

围堰是施工导流的主体性工程，也是临时性防水建筑。目前水利工程建设用到的施工导流可分为两类：全段围堰法和分段围堰法。

全段围堰法其本质是河床外导流，利用临时泄水道（隧洞、明渠、涵管等）使水流下泄，其特点是施工不受水流影响，利于提高施工速度。该导流形式一般适合于一些工程规模小、水流较缓、水流量小的工程；分段围堰法又称河床内导流，对河床进行分段封堵，建筑工程也实行分段施工。该方法适用于一些河床宽、流量大、规模大的工程。通过分析，本工程选择全段围堰法作为主体施工方案。

2.2 不同围堰形式的对比分析

围堰的基本要求为：（1）安全可靠，满足稳定、抗渗要求；（2）结构简单，施工方便，综合成本低。根据围堰建筑材料的不同，可将其分为土石围堰、草土围堰、钢板桩格型围堰、混凝土围堰等，各种围堰的对比详见表1。通过综合分析，土石围堰完全满足本项目要求，因此最终选择该方案作为本工程的围堰施工形式。

3 土石围堰方案设计分析

3.1 围堰主体结构设计

（1）堰顶高程H确定

本项目设计为横向围堰，围堰高程H是重要参数之一，按照公式（3-1）计算[1]，解得H=1867 m，由此可得围堰总高10.8 m。该项目围堰总体结构为梯形，围堰顶宽5.0 m，迎水面边坡坡度为1∶3，背水面边坡1∶2。

表1 不同围堰形式对比分析

式中：ha为正常水位，m；hd为波浪爬高，m；δ为安全超高，取0.5m。

（2）填筑材料设计

本项目围堰填筑料为石渣和料土，材料应以土石料各一般为宜[2]。石料要求质地坚硬，遇水不软化，粒径不超过30 cm，其中粒径范围在20 cm～30 cm的石料含量在30%。土料可以就地取材，以红土和粘性土为主，土料物理力学特征见表2。

3.2 围堰防渗设计

通过地质勘查，本项目围堰堰基为天然基岩面，厚度范围4～8 m，围堰防渗形式设计为复合土工膜斜墙。本项目设计复合土工膜结构从内到外依次为：基础层、垫层、土工膜、保护层（见图1）。其中垫层一般材质为细粒材料，包括沥青、水泥砂等，但推荐使用土工织物。本项目选取不透水型土工织布，主要材质为聚丙烯[3]。

4 土石围堰施工技术分析

4.1 土石填筑施工

本工程围堰填筑所用的主要机械有挖掘机、自卸车、推土机和压路机。围堰的水下及水上部分采用不同方法施工，水下部分的土料回填采用进占法一次性回填至水面以上0.5 m，之后利用推土机进行推运、碾压；水上部分回填采用分层后退法（见图2）进行，分层压实，逐层到顶，推土机整平碾压[4]。

4.2 围堰主体填筑质量控制

设计每层的铺土厚度在30 cm～40 cm，要求每层土碾压不少于三遍。石料碾压利用振动碾，每层厚度控制在6 cm～10 cm，碾压次数不低于四次。要求围堰主体的压实干密度平均值不低于2.10 g/cm3。

图1 复合土工膜斜墙结构图

图2 进占法（左）和后退法（右）填筑施工示意图

4.3 复合土工膜施工

复合土工膜直接决定了围堰的防渗性，根据结构不同，可将本项目分为基面及垫层施工、土工膜铺设、保护层施工等，下面依次介绍说明。

（1）基面及垫层施工

将基面上的尖锐物、树根杂草清理干净，人工修坡，使其坡度符合设计标准，基面采用振动板进行夯实，不允许出现凹凸不平。本项目垫层采用土工织布，铺设时应保证平顺，松紧度适中，与基面充分接触。土工布按照“自上而下”顺序铺设，在顶部和底部进行固定，坡面处设置防滑钉。土工布连接处是薄弱环节，要求搭接宽度不少于30 cm（水下部分为50 cm），利用包缝机缝合；铺设人员禁止穿硬底鞋施工[5]；

（2）复合土工膜铺设施工

由于围堰属临时性工程，对其变形要求较低，因此土工膜必须要适应围堰的局部变形。在铺设土工膜时，可适当设置均匀的褶皱，使土工膜本身有一定的扩展空间。土工膜的搭接方式有粘接、焊接和硫化法等，“两布一膜（膜厚0.3 mm）或膜布不分”的复合土工膜适合用粘接法搭接；“两布一膜（膜厚1.0 mm）或膜布分离”的复合土工膜适合用焊接法搭接，本项目选用粘接法。在与边界连接处，本项目在地基和岸坡开挖锚固槽，将土工膜埋设于槽内。

（3）保护层施工

为保证复合土工膜的防渗效果及防止其破损，在土工膜铺设完成后在其上部再铺设一道保护层。本项目选择喷射一层厚度为3～5 cm的水泥砂浆作为保护层，这种保护层形式施工简单、快速，而且效果良好，完全满足使用要求[6]。

5 结语

施工导流是水利工程建设的基础，而围堰是施工导流的主要技术手段。因为围堰一般为临时性工程，因此在选择围堰方案时，一定要深入了解工程实际情况，保证其经济适用。龙潭水库施工导流围堰工程历时16天，在排水期间堰体稳定，渗水量也在标准范围以内，做到了因地制宜，其将水泥砂浆作为保护层也体现了大胆创新，应用效果良好，值得推广。

表2 土料物理力学特征

[1]刘莹莹.水电站工程施工导流方案设计[J].中国水运（下半月），2009，（10）：45-48.

[2]邓彪，万洪程.峡江水利枢纽工程施工导流方案设计[J].水利建设与管理，2006，（04）：32-35.

[3]刘晓平，田辉，蒋明锋，等.长江综合枢纽施工导流方案优化[J].水利水运工程学报，2013，（04）：27-30.

[4]李敬俊.水利水电枢纽工程施工导流设计经验与教训[J].广东水利水电，2006，（S1）：78-82.

[5]史有富，王福运，冯吉新，等.丰满水电站重建工程大坝施工导流设计[J].水利水电技术，2016，（06）：19-23.

[6]张超，胡志根.基于上-下游水电站协商定权的施工导流决策模型[J].四川大学学报（工程科学版），2014，（01）：44-48.

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1673-9000（2017）02-0087-02

2017-01-12

庄燕（1975-），女，山东临沂人，工程师，主要研究方向：水利工程施工。