阜蒙河站施工导流方案实践

阜蒙河站施工导流方案实践

杨 超

（阜阳市颍东区水利局，安徽 阜阳 236000）

摘要：为提高水利水电工程施工效率和保证工程建设质量【7】，施工导流在水利水电工程建设中经常应用。导流技术方案的制定很关键，关乎到整个工程建设的成败和安全，甚致影响着人民群众生命财产的安全。在阜蒙河站拆除重建工程施工导流方案设计时，选择全段围堰法，施工时在上下游填筑挡水围堰进行导流。根据工程级别确定施工导流围堰等临时建筑物的级别；根据防洪水位高程、安全超高、风浪爬高以及预留沉降量确定围堰的堰顶高程；经过抗滑稳定验算确定围堰的结构形式。本文介绍阜蒙河站工程施工导流方案在实施过程中的成功实践，为今后在水利工程建设中提供参考。

关键词：水利工程；施工导流；围堰；安全度汛

引言

水工建筑物施工有它的特殊性，主要特点是工程规模大、施工周期长、受自然气候和地质条件影响因素较多。在水利工程施工中，施工导流方案的制定尤为重要，针对工程建设实际情况编制出科学合理的施工导流方案是工程能否顺利实施的基本保障。在颍东区阜蒙河站工程建设中，考虑如何才能满足施工期间当地抗旱用水的需求和安全度汛等不确定因素，针对该工程施工导流方案设计，特别是考虑到在难于预料的恶劣天气和不利地质等阻力面前能否顺利实施下去，导流方案制定工作至关重要。本文介绍阜蒙河站施工导流方案设计过程，此次制定的施工导流方案通过在本工程建设中成功实践，为今后在水利工程建设时能制定出更加科学合理的施工导流方案提供参考。

1.概述

阜蒙河站位于阜阳市颍东区插花镇内、茨淮新河南岸，下游距插花闸3km。为解决插花以南的灌溉用水和区内排水问题，由于原泵站年久失修，不能正常运行，特拆除重建。拆除重建的阜蒙河站灌溉面积为14万亩，排涝面程64km2,抽灌设计流量7m3/s，抽排设计流量20.7m3/s，自排设计流量67.1m3/s。拆除重建的该站为Ⅲ等中型泵站，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。根据《水利水电施工组织设计规范》(SL303-2017)的规定，采用施工导流的洪水标准为5级建筑物的土石结构、10~5年重现期洪水。

根据当地农业灌溉时间要求，工程主要安排在非灌溉期(10月至次年3月)施工。施工期来水可通过附近沟渠调蓄，同时也可利用连通沟渠通过邻近的站涵排入茨淮新河。施工时需在上下游填筑挡水围堰进行导流。结合工程规模和施工进度的安排，施工围堰按设计洪水标准采用非汛期5年一遇水位。根据原《水利水电施工组织设计规范》(SL303-2014)第3.2.6条规定，上游围堰顶高程枯水期水位超高0.5m确定围堰顶高程，围堰型式为断流均质土围堰，迎、背水面边坡均水上部分为1:3，水下部分为1:5,堰顶宽3m【1】。不允许围堰漫水。围堰汛期挡水位较高，为不影响工程正常施工，务必做好工程施工导流及排水工作，确保整个工程施工期间安全度汛，如期完成。

2.施工导流

    2.1导流方式

根据建筑物实际情况，结合地形【6】，设计施工期来水可通过附近沟渠调蓄，同时也可利用连通沟渠通过邻近的站涵排入茨淮新河。

    2.2导流工程设计洪水标准

按照原《防洪标准》GB50201-2014【2】及《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2014【1】泵站主要建筑物安排全年施工，5年一遇全年导流流量为1400 m3/s，相应的上下游围堰设计洪水位分别为28.5m和28.00m，施工围堰等级为5级。

2.3施工导流围堰布置及断面设计

2.3.1施工导流布置原则

⑴不降低合同规定的施工导流洪水标准；

⑵不改变永久建筑物布置型式和主要尺寸及高程；

⑶不降低导流建筑物的设计标准。

2.3.2施工横向围堰断面设计

⑴围堰顶高程

    围堰顶高程=设计洪水位+风浪爬升高度+安全超高+预留沉降

①风浪爬升高度

按经验公式：h=0.06656×1/m×K×V4/5×L1/3

外坡取1∶3， m = 3     K=0.8~1.0，取0.9

风速取多年平均值 V=13.07m/s  WSW＜八级风

迎水坡吹程： 上游L=15km，下游L=10km

代入上式：风浪爬升高度 h=0.39m（上游），0.33m（下游）

②安全超高：临时工程取0.5m

③预留沉降量：历时短、碾压好、粘性土固结慢，可以忽略。

④堰顶高程：上游：28.5+0.39+0.5=29.39m；下游：28.00+0.33+0.5=28.83m

⑵堰顶宽度及边坡

①堰顶宽度

    上游围堰顶宽应满足两岸现有交通，及邻近工程的施工需要，顶宽5.0m，基石20cm手摆石，面层为10cm泥结碎石路面。

    下游围堰顶宽按机械化施工要求取5.0m，作为防汛及场内交通干线之一。

②围堰边坡

    外坡及内坡取1∶3边坡，外坡脚以外30m以内不借土，原有排水沟改道后应填平。利用基坑多余的好土料作为回填土源堆在围堰后戗位置。后戗坡以内土方在施工第二年汛前不开挖。

    2.3.3导流围堰抗滑稳定验算

⑴内坡稳定验算：采用圆弧滑动法求最小安全系数，计算公式如下：

K=(tgφcos+CL)÷sin

     堰身填土取 φ=140    C=24Kpa  浸润线以上土料重度γ=19.0KN/m3，浸润线以下土料浮重度γ0=9.0KN/m3，围堰地基各土层计算指标按招标文件提供的土力学指标取值。

利用程序计算求得Kmin=1.33 > 1.15 （规范规定值）。

⑵外坡稳定验算：采用同样方法计算的围堰外坡设计的行洪水位的抗滑稳定安全系数为1.28> 1.15 （规范规定值），以上计算表明围堰抗滑是稳定的。

    2.3.4围堰抗渗稳定验算

⑴ 堤身抗渗稳定验算：

(1).最大堤高断面参数：

堤内无水H2=0

(2) 每一米堤长，内坡出逸高度

K取原土的1%，即3.28E-05

解联立方程式：=3.68m，q=1.05k=0.03m3/d

(3).浸润线坐标

(4).渗流坡降

①渗出点   （规范规定值）

②内坡脚  

⑵ 堤基抗渗稳定验算

采用《堤防设计规范》【3】方法计算的围堰堤基抗渗稳出逸坡降0.311<0.4 （规范规定值），以上计算表明围堰抗渗是稳定的。

2.4围堰填筑与拆除

2.4.1围堰填筑

⑴ 填筑围堰土料

为了不影响垂直铺塑工程平行施工，上下游围堰填筑土料可以利用开挖深孔闸及上下游引航道的土方，边坡按引航道边坡标准开挖。

    在取土场选取不同土质土料做碾压试验，得出最优含水量、最大干密度、最佳铺土厚度及碾压遍数，并且用安徽省水科院专利产品（袖珍锥探仪）同步试取内摩擦角和粘结力；取土区管理按规范进行排水和防雨水等措施。

⑵ 围堰填筑程序及方法

①施工程序：先将铺塑线5m宽工作平台及围堰基础结合在一起进行清理，清基完成后，围堰填筑全面开工，先集中力量填筑下游围堰土方，为尽早完成路面铺筑创造条件。为确保工程进度，为施工安排留有余地，结合基坑开挖，下游围堰按设计断面全面填筑。

②施工方法：取土均采用2.5 ～2.75 m3铲运机，由74KW推土机平土和碾压。土料含水量、铺土厚度、碾压遍数均按批准的碾压试验报告施工。每层土碾压后均按照规定逐点取样测量干密度。合格率达到92%、干容重不小于15.5KN/m3。

    2.4.2围堰拆除

⑴施工程序：在主体工程进程许可及防洪安全的前提下，按挖填平衡计划分部分阶段进行拆除。

⑵施工方法：

①拆除路面：采用2台1m3反铲运机，5t自卸车12辆，运到指定的弃土区。

②拆除围堰土方：采用2台1m3反铲挖掘机装车，5T自卸汽车12辆和21台2.5 m3～2.75m3铲运机挖运至左岸导流堤、主坝、墙后及闸体局部需填土部位。

2.5导流围堰维护

项目部成立防汛领导小组，下设工程小组和抢险小组。日常维护由工程小组派员监护保持围堰完整。

结束语

施工导流是水利工程施工中特有的施工程序，特别是修闸坝建筑物所特有的一项十分重要的工程措施，导流方案的选定关系到整个工程施工的工期、质量、造价和安全渡汛，事先必须做出周密的设计，确保水利工程主体建筑物的顺利实施。

参考文献：

（1）《水利水电施工组织设计规范》(SL303-2017);

（2）《防洪标准》GB50201-2018;

（3）《堤防工程设计规范》GB50286-2013;

（4）《堤防工程施工规范》SL260-2018。

（5）魏恒英，施工导流和围堰建设在水利施工中的应用[J].价值工程，（2019）17：168-0171

（6）张潇，水利工程施工导流及围堰技术[J].中国新技术新产品2021-NO.9(下)：109-111

（7）李元，水利工程施工中导流施工技术的应用管理[J]农业开发与装备2020-02：51-52

作者介绍：杨超（1972-），男，安徽阜阳人，本科，工程师，从事水利工程建设管理、工程管理工作。E-mail:1650081847@qq.com