小型水庫施工組織設(shè)計方案初步探討

1、小型水庫施工組織設(shè)計初步探討【摘 要】本文在總結(jié)小型水庫的施工組織設(shè)計的基礎(chǔ)上，提出了采用抽排的方式進(jìn)行山區(qū)小型水庫的施工導(dǎo)流，并通過工程實例分析知，采用抽排的方式可以節(jié)約大量的資金，為小型水庫的除險加固設(shè)計提供切實可行的施工方案?！娟P(guān)鍵詞】小型水庫 施工導(dǎo)流設(shè)計 抽排 圍堰1引言小型水庫問題多，資金少，在資金有限的情況下，盡可能的完成病險水庫的除險加固設(shè)計，給設(shè)計人員帶來了極大的挑戰(zhàn)，特別是施工導(dǎo)流方案，幾乎每個小型水庫的施工組織設(shè)計都遇到這個難題，在設(shè)計的過程中，作者根據(jù)幾個小型水庫的特點進(jìn)行了總結(jié)。主要存在2個方面的問題：一是庫容曲線較為平坦，施工期水庫水位上升小，這種情況一般采用圍堰的

2、方式較為經(jīng)濟(jì)；二是庫容曲線較陡，施工期水庫水位上升快，如果按照傳統(tǒng)的導(dǎo)流方案，采用圍堰的型式，是小型水庫總投資300多萬不能承受的，遇到這種情況，作者認(rèn)為采用抽排的方式較為經(jīng)濟(jì)實用。本文以竹山縣古家溝水庫施工組織設(shè)計為實例重點闡述第二種情況的施工導(dǎo)流設(shè)計。2工程概況古家溝水庫位于湖北省竹山縣擂鼓鎮(zhèn)西河村，水庫大壩攔截西河上游古家溝和武昌廟溝來水，水庫壩址以上承雨面積3.2km2，河道長2.9km，分水嶺至壩址主河道平均坡降為115.2，地勢較高。壩址距擂鼓鎮(zhèn)10km，距竹山縣城60km。是一座以灌溉為主，兼有防洪和供水等綜合利用功能的?。?）型水庫樞紐工程。水庫樞紐工程現(xiàn)有建筑物包括：粘土心墻

3、大壩、溢洪道和輸水涵管組成。水庫總庫容171.0萬m3，其中興利庫容140.7萬m3，死庫容6.3萬m3。水庫為下游灌區(qū)0.3萬畝農(nóng)田提供灌溉用水，同時還擔(dān)負(fù)著下游擂鼓鎮(zhèn)及305省道等設(shè)施的防洪任務(wù)，保護(hù)農(nóng)田0.30萬畝、人口1.0萬人。古家溝水庫樞紐屬等工程，?。?）型規(guī)模，其擋水、泄水、輸水建筑物為4級建筑物。水庫除險加固初步設(shè)計項目主要包括：對大壩心墻部位采用充填灌漿法進(jìn)行處理，解決心墻滲透系數(shù)不滿足要求的問題；對大壩和溢洪道基巖中等透水層采用帷幕灌漿處理；針對壩坡變形和護(hù)坡風(fēng)化破碎情況，對上游壩坡翻修，采用30cm厚的干砌塊石護(hù)坡，下游壩坡在整平的基礎(chǔ)上種植草皮護(hù)坡，完善壩面構(gòu)造；封堵

4、原輸水涵管，于大壩右岸上游新開泄洪隧洞，兼作灌溉輸水。將原溢洪道封堵，拆除重建進(jìn)水渠和控制段左邊墻，新建長21m的擋水土壩；更新啟閉設(shè)備，增設(shè)進(jìn)口檢修閘門和出口工作閘門。3.施工組織設(shè)計古家溝水庫所在流域地區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，具有溫暖濕潤，四季分明，雨量充沛，光照充足等特點。無霜期為250天左右，年平均氣溫10.215.6，極端最底氣溫零下9.9，極端最高氣溫43.4。區(qū)域庫區(qū)多年平均降雨量849.5mm，多年平均逕流深353mm，多年平均來水量429萬m3。流域內(nèi)洪水由暴雨產(chǎn)生，暴雨發(fā)生時間一般為710月，暴雨形成多為低渦切變線和鋒雨面，臺風(fēng)深入形成大暴雨次數(shù)極少。暴雨歷時一般13天，

5、大暴雨范圍一般遍及整個流域，降雨特點是雨量集中、強(qiáng)度大，洪水峰高量大、陡漲陡落。壩址處多年平均最大風(fēng)速13m/s，風(fēng)向一般為東北風(fēng)。3.1 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)本工程永久建筑物屬4級建筑物。根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（SL3032004）和本工程的具體條件，導(dǎo)流臨時建筑物級別定為5級。結(jié)合本工程的導(dǎo)流要求，選用枯水期5年一遇洪水作為導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)。3.2 施工組織設(shè)計根據(jù)本工程工程量及項目特點，利用1個枯水期完成大壩樞紐工程的加固及管理設(shè)施建設(shè)，即施工總工期定為12個月。第一年7月為施工準(zhǔn)備期，準(zhǔn)備期內(nèi)修筑、完善施工道路，做好料場的準(zhǔn)備工作，保證施工期有合格的土料和良好的施工道路。第一年8月上旬主體工

6、程全面開工，首先進(jìn)行輸水隧洞0+0100+080段的開挖，該項目是控制工期的關(guān)鍵項目。先進(jìn)行隧洞出口明挖，明挖結(jié)束即進(jìn)行洞挖，利用3個月的時間完成隧洞0+0100+080段石方洞挖，然后利用3個月時間完成隧洞砼襯砌和隧洞洞頂回填灌漿施工。第一年11月上旬隧洞進(jìn)口段0+0000+010段施工待庫水位降低后立即開始，至第二年2月中旬，完成泄洪隧洞的全部施工。同時可完成進(jìn)、出口閘室、出水渠施工。第一年11月上旬也可進(jìn)行大壩壩頂整治、上、下游壩坡平整和護(hù)砌的施工。同時完成壩體帷幕灌漿施工。在第二年2月中旬隧洞襯砌工作全部結(jié)束后可進(jìn)行原低輸水涵管的封堵，利用1.5個月時間完成全部封堵工作。同時非常溢洪道

7、加固等項目也可進(jìn)行。至第二年4月底，完成大壩上游坡護(hù)坡、下游坡整治和大部分主體工程以及金屬結(jié)構(gòu)、啟閉設(shè)備的安裝調(diào)試工作等施工；第二年5月完成全部施工、壩頂?shù)缆肥┕ず痛髩喂芾碓O(shè)施建設(shè)；第二年6月進(jìn)行工程收尾及清場工作。3.3 施工洪水根據(jù)對流域內(nèi)的降雨特性情況分析，古家溝水庫的汛期在每年的410月，枯水期在每年的11月到次年的3月。根據(jù)本次施工組織設(shè)計，需要施工導(dǎo)流的時段為枯水期（11月3月），導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。根據(jù)堵河流域四級區(qū)19562000年共45年徑流深排頻計算出各月相應(yīng)頻率的徑流總量。根據(jù)竹山氣象站19802006年共27年實測枯水期逐年逐月24小時最大降水量資料，得施工期

8、設(shè)計洪水計算成果?？菟趶搅饔嬎愠晒姳?、施工期設(shè)計洪水成果見表2。表1 古家溝水庫枯水期徑流成果表 單位：萬m3洪水頻率11月12月1月2月3月122月113月P=20%7.323.22.693.928.937.2622.28表2 古家溝水庫施工期設(shè)計洪水成果表洪水頻率113月P=20%洪峰流量（m3/s）5.1洪量（萬m3）5.83.4 施工導(dǎo)流方式根據(jù)本次除險加固工程設(shè)計要求，大壩上游壩坡翻修、隧洞進(jìn)口段、非常溢洪道施工需要進(jìn)行施工導(dǎo)流。原涵管開挖拆除及回填封堵等施工還必須將庫水放空后才能施工。據(jù)此施工特點，結(jié)合工程的實際布置情況，本工程的施工導(dǎo)流采用二期施工導(dǎo)流。第一期直接利用原低輸

9、水涵管放水、泄水。在第一年10月下旬通過原輸水涵管將庫水位降低到原死水位549.49m高程，在第一年11月上旬利用低水位進(jìn)行上游壩坡干砌塊石護(hù)坡翻修的施工和泄洪隧洞進(jìn)口段施工。第二期在隧洞施工過程中采用必要的方式進(jìn)行施工導(dǎo)流，進(jìn)行泄洪隧洞的開挖襯砌、原涵管開挖拆除與封堵等項目施工。根據(jù)本工程取水口規(guī)模及施工安排，本次設(shè)計施工期間（第一年11月第二年3月）共5個月的來水考慮兩套施工導(dǎo)流方案進(jìn)行比較：方案一：水泵排水方案，即第一年11月第二年3月的來水全部通過水泵進(jìn)行抽排。根據(jù)表2知：施工期間洪水頻率P20的一場暴雨的洪峰流量為5.1m3/s，其洪水總量為5.8萬m3。隧洞進(jìn)口段施工前期可先將原死

10、庫容抽排5.8萬m3作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（P20）的一場洪水預(yù)留的防洪庫容。來水總量按逐月徑流量排頻（P=20）計算，5個月來水總量約為22.28萬m3。即本工程需要抽排的總水量為22.28萬m3設(shè)計水泵（揚(yáng)程16m）按600m3/h（0.167m3/s）的流量進(jìn)行抽排，按2臺水泵考慮，可以滿足施工抽排的要求。經(jīng)計算，每臺水泵按45Kw的功率，抽水期間共需用電10530Kwh，該方案投資0.96萬元。方案二：圍堰擋水方案，即利用圍堰擋水，水庫調(diào)蓄施工期全部來水，查庫容曲線，得到相應(yīng)設(shè)計水位556.3m，考慮安全加高等，取圍堰頂部高程556.8m。圍堰圍繞取水口布置，并與壩址附近山體相連接形成封閉的防洪

11、體系。圍堰采用石渣混合料為堰體，粘土斜墻防滲的圍堰結(jié)構(gòu)型式，堰頂高程556.8m，堰高14.25m，堰頂寬3.5m，迎水面邊坡采用1:3，背水面邊坡采用1:1.5，圍堰長50m。主要工程量：填筑土石圍堰12150m3，粘土7123m3，施工道路0.3km。該方案投資39.38萬元。方案一比方案二更加有效地利用現(xiàn)有死庫容，避免了填筑圍堰造成較大方量開挖和填筑工作，從而減少了施工風(fēng)險和工期，且無施工道路，不受上游壩坡施工影響。兩者比較直接投資方案一較方案二節(jié)約38.42萬元，因此推薦選用方案一作為第二期施工導(dǎo)流方案。根據(jù)表1和表2知：在整個泄洪隧洞和原輸水涵管封堵工程的施工期間（11月3月）洪水頻率P20的一場暴雨的洪峰流量為5.1m3/s，而期間洪水總量為22.28萬m3。考慮到資金限制及上游不便修建施工道路及圍堰，在進(jìn)行整個泄洪隧洞的開挖襯砌、原涵管開挖拆除與封堵項目施工過程中，不修建施工圍堰，直接采用潛水泵將庫水通過新建輸水隧洞排至下游，利用5個月的時間完成泄洪隧洞和原涵管開挖拆除與封堵的施工。4.結(jié)語小型水庫除險加固設(shè)計由于受到自身地理位置條件和配套資金的限制，在進(jìn)行施工導(dǎo)流設(shè)計中，特別是山區(qū)小型水庫絕大多數(shù)情況下不能采用常規(guī)的圍堰導(dǎo)流的方式進(jìn)行施工導(dǎo)流，而采用抽排的方式既節(jié)約投資又能很好的實施。參考文獻(xiàn)：1 說 明 星欣設(shè)計圖庫