趙秀改

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 太原 030024）

1 工程概況

本文是針對高紅水庫推薦方案上壩址攔河閘樞紐進(jìn)行的方案設(shè)計(jì)。

高紅水庫位于山西省柳林縣薛村鎮(zhèn)河峁村下游的三川河干流上，水庫總庫容202萬m3。工程建設(shè)的主要任務(wù)是為高紅工業(yè)園區(qū)供水。

高紅水庫由樞紐工程、供水線路及調(diào)蓄池三部分組成。樞紐攔河布置7孔大型水閘，每孔凈寬12 m，最大閘墩高21 m，總長度105 m。

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），確定水庫規(guī)模為?。?）型，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物水閘、閘后泵站的級別為4級。

2 施工條件及施工特點(diǎn)

柳林縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年四季分明，多年平均年降水量500～600 mm，7～9月降水量占年降水量的60%以上，且多暴雨。洪水由暴雨形成，基本出現(xiàn)在汛期（6～9月），以7、8月為主汛期，枯水期為10月至次年5月。

攔河水閘主河床覆蓋層厚度3～6 m，壩基強(qiáng)風(fēng)化層厚1～2 m，弱風(fēng)化層厚5～6 m；左岸坡及河谷多被松散層覆蓋，基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚4.0～5.0 m，弱風(fēng)化層厚5.5～6.5 m；右岸坡大多基巖裸露，強(qiáng)風(fēng)化層厚度2.0～3.0 m，弱風(fēng)化層厚度5.5～6.5 m。

工程區(qū)有公路經(jīng)過，對外交通較為便利；三川河常年有水，水量及水質(zhì)均能滿足施工要求，施工用水可利用河水。用水泵抽水至高位蓄水池，鋪設(shè)供水管路供水至各用水點(diǎn)。

樞紐工程規(guī)模：土方及砂礫石開挖4.4萬m3，石方開挖4.6萬 m3，混凝土 5.8萬 m3，漿砌石 865 m3，帷幕灌漿 1 000 m，鋼筋制安 3 875 t。

3 施工導(dǎo)流

高紅水庫屬小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物為4級，根據(jù)《水電水利工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物按5級設(shè)計(jì)，相應(yīng)的洪水重現(xiàn)期為10～5年。由于汛期流量很大（10年一遇流量2 256 m3/s）,采用全斷面洪水期圍堰，需開挖導(dǎo)流洞泄洪。全斷面洪水期圍堰高，填筑工程量大，且導(dǎo)流泄洪洞成本高，不經(jīng)濟(jì)，施工難度大?？紤]到汛期流量很大，而主體工程施工期較短，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)可采用枯水期標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)計(jì)算枯水期10年一遇標(biāo)準(zhǔn)圍堰高度與5年一遇標(biāo)準(zhǔn)圍堰高度相差不大，且本地區(qū)洪量變化大，因此本工程導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取上限，按枯水期10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)流量77.6 m3/s。

采用枯水期10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，提出了全斷面圍堰法和分期圍堰法兩個導(dǎo)流方案，并針對這兩個方案進(jìn)行了比較。

1）枯水期全斷面圍堰法

采用全斷面枯水期圍堰，需開挖導(dǎo)流洞泄洪。

圍堰均采用均質(zhì)土圍堰，導(dǎo)流洞布置在大壩左岸，為圓形隧洞。

其優(yōu)點(diǎn)：工期緊湊，圍堰工程量較小，施工無干擾。

其缺點(diǎn)：導(dǎo)流泄洪洞工序多、工期短、導(dǎo)流泄洪洞成本高，利用期短，施工難度大。

2）枯水期分期圍堰法

采用分期導(dǎo)流圍堰擋水、河床泄流方式。一期圍堰圍護(hù)右岸，左岸開挖導(dǎo)流明渠泄流，進(jìn)行右岸5座閘墩及閘后泵站的施工；二期圍堰圍護(hù)左岸，利用右岸已完工的三孔閘孔泄流，進(jìn)行左岸3座閘墩的施工。汛期工程停工，水閘過水。

一、二期圍堰均采用均質(zhì)土圍堰。

一期圍堰按枯水期10年一遇洪水設(shè)計(jì)，相應(yīng)泄量為77.6 m3/s，相應(yīng)水位為672.5 m，超高取1.0 m，則圍堰頂高程為673.5 m，最大堰高4.0 m，圍堰長331 m，堰頂寬3 m，迎水面邊坡1:2.0；背水面邊坡1:1.5。迎水面采用干砌石護(hù)坡。

導(dǎo)流明渠底寬25 m，開挖邊坡1:1.5，采用干砌石護(hù)底護(hù)坡。

二期圍堰按枯水期10年一遇洪水設(shè)計(jì)，相應(yīng)泄量為77.6 m3/s，相應(yīng)水位為 671.5～667.5 m，超高取 1.0 m，則圍堰頂高程為672.5～668.5 m，最大堰高3.5 m，圍堰長271 m，堰頂寬3 m，迎水面邊坡1:2.0；背水面邊坡1:1.5。迎水面采用干砌石護(hù)坡。圍堰填筑土料，可采用土方開挖料。

其優(yōu)點(diǎn)：工期緊湊，導(dǎo)流明渠工程量較小，施工成本低。

其缺點(diǎn)：施工期短，施工場地較小，圍堰修建和拆除工程量較大。

經(jīng)過以上分析比較，枯水期分期圍堰導(dǎo)流方案，其技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，在2個導(dǎo)流方案中，屬于最優(yōu)方案。

枯水期分期圍堰導(dǎo)流方案布置見圖1。

圖1 枯水期分期圍堰導(dǎo)流方案布置圖

4 樞紐工程施工方法

樞紐攔河水閘工程主要內(nèi)容為基礎(chǔ)土石方開挖、壩基帷幕灌漿、混凝土澆筑和漿砌石海漫砌筑。

4.1 土石方開挖

土方及砂礫石開挖采用2 m3挖掘機(jī)挖裝，15 t自卸汽車運(yùn)輸，開挖料中部分用于回填，其余運(yùn)至棄渣場。

石方開挖采用風(fēng)鉆鉆孔，淺孔微差控制爆破，周邊孔預(yù)裂，接近基巖面1.5 m采用保護(hù)層一次開挖，石渣采用15 t自卸汽車運(yùn)輸至棄渣場。

4.2 帷幕灌漿

閘基采用單排帷幕灌漿，鉆孔深10 m，孔距2.5 m。

鉆孔選用150型巖芯鉆機(jī)，孔口2 m深處孔徑75 mm。灌漿選用2SMS灌漿泵和SGB灌漿泵，每臺灌漿泵配一臺200 L灰漿攪拌機(jī)，用來處理輸送中的漿液沉淀并二次拌制成所需比重的灰漿。灌漿采用孔口循環(huán)純壓式灌漿法。設(shè)制漿站進(jìn)行集中供漿，制漿采用1 m3高速攪漿機(jī)，送漿采用大排量灌漿泵。

4.2 混凝土澆筑

利用先期填筑的左岸泵站平臺布置2×1.0 m3混凝土拌和站，系統(tǒng)加工能力為50 m3/h，左右岸分別布置一臺10 t塔機(jī)作為混凝土垂直運(yùn)輸及鋼筋模板吊運(yùn)，混凝土水平運(yùn)輸采用8 t自卸汽車載2 m3吊罐運(yùn)輸，垂直運(yùn)輸由塔機(jī)吊吊罐入倉澆筑。

預(yù)制混凝土采用就近現(xiàn)場預(yù)制，塔機(jī)吊運(yùn)就位。

4.3 漿砌石海漫砌筑

砌筑包括墊層填筑和砌石鋪設(shè)兩道工序，墊層采用人工鋪料，打夯機(jī)夯實(shí)，充分灑水，分層填筑。

5 施工進(jìn)度安排

水閘工程施工進(jìn)度安排：第一年9月份主體工程開工，首先進(jìn)行右岸臺地的土石方開挖施工，10月份開挖左岸導(dǎo)流明渠并襯砌，11月開始截流，開始填筑一期右岸圍堰，進(jìn)行泵站平臺填筑、一期基坑開挖及混凝土地板、閘墩下部、鋪蓋等工程的施工，施工時段為第一年10月至第二年5月；汛期工程停工，取水樞紐過水，第二年汛后10月份開始填筑二期圍堰圍護(hù)左岸，進(jìn)行二期基坑開挖及混凝土工程的施工，隨后混凝土澆筑整體上升，至第三年汛期前取水樞紐施工至設(shè)計(jì)高程，同時完成上部結(jié)構(gòu)及機(jī)電金結(jié)設(shè)備安裝的施工，6月份工程掃尾及驗(yàn)收。