广元市雷家河水库施工导流设计

(四川沃土项目投资管理有限公司，成都，610096)

1 工程概况

广元市雷家河水库位于嘉陵江二级支流雷家河中游河段，距广元市城区约7km，水库开发任务是农业灌溉、乡村供水等综合利用，并作为广元市城区应急备用水源。水库枢纽工程拦河大坝为粘土心墙石渣坝，最大坝高72.40m，溢洪隧洞、取水隧洞和放空隧洞布置在大坝左岸山体内，均为城门洞型，放空隧洞由导流洞改建而成。

雷家河水库枢纽工程导流建筑物主要有上、下游围堰、上游子堰、左岸导流隧洞。上游围堰为土石围堰，堰顶高程578m，最大堰高26m；导流隧洞过水断面为3.5m×4.5m(宽×高)，城门洞型，进口底板高程555.50m，隧洞长度502m。

水库枢纽工程施工总工期36个月，其中主体工程施工期26个月。

施工导流布置详见图1。

图1 施工导流平面布置

2 导流建筑物级别及导流标准

根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303-2004)的规定，由于大坝级别为2级，相应导流建筑物级别为4级。对于土石围堰，其设计洪水重现期应为20～10年，考虑到坝址距离下游万源新村仅4km，同时上游围堰与大坝坝体结合，失事后将造成巨大的人员伤亡和财产损失，因此，采用20年一遇洪水标准，相应洪峰流量为248m3/s。

根据施工总进度计划安排，第三年汛期(4月～11月)，大坝填筑高程超过围堰，故采用坝体临时断面挡水，导流隧洞泄流。此时坝体临时断面拦洪库容小于1000万m3，度汛洪水标准在50～20年重现期之间选择，考虑到大坝与下游万源新村相距仅4km，失事后将造成巨大的人员伤亡与财产损失，因此，第三年汛期坝体度汛洪水标准采用50年重现期洪水，相应洪峰流量为327m3/s。

3 导流方式及导流程序

3.1 导流方式

雷家河水库坝址两岸地形陡峭，河谷狭窄，且大坝为粘土心墙坝，不具备分期导流的条件。大坝左岸具备布置导流隧洞的地形地质条件，因此，本工程采用土石围堰一次性断流、隧洞导流。

3.1.1 初期导流

初期导流如采用枯期导流，一枯大坝难以形成挡水断面，需采取基坑过流，且汛后清淤工程量较大，总工期至少推迟4个月，技术经济效益较差。如采用全年导流，上游全年围堰可与大坝全结合，大大减少了导流工程的投资，且能够保证主体工程开工后二汛仍然能进行大坝填筑，缩短总工期。综合分析后，初期导流采用土石围堰一次性断流、隧洞全年导流方式。

3.1.2 后期导流

根据施工总进度计划安排，第三年汛期坝体施工高程超过围堰，采用坝体临时挡水度汛，隧洞泄流的全年导流方式。

3.2 导流程序

根据施工总进度对截流、导流度汛、水库初期蓄水及下游供水要求，经多方案导流程序及坝体施工进度综合比较，选定的导流程序见表1。

表1 施工导流程序

4 导流建筑物及截流

4.1 挡水围堰

4.1.1 围堰型式及防渗型式

雷家河水库大坝为粘土心墙石渣坝，根据坝体分区，死水位590.00m高程以下上游坝壳填筑料要求不高，可采用枢纽工程的开挖料填筑。根据心墙石渣坝的结构特点，为缩短导流泄水建筑物长度，节省投资，围堰型式采用土石围堰，堰体与坝体全结合作为坝体组成部分，总填筑量为7.9万m3，占坝体总填筑量的6.7%。

初步设计阶段，经过对粘土心墙、粘土斜墙、复合土工膜心墙土石围堰进行综合经济技术比较，由于采用粘土心墙和粘土斜墙围堰尺寸较大，且粘土施工较困难，干扰大等问题。而复合土工膜心墙土石围堰具有地基适应性强，布置紧凑，技术经济指标优，施工技术成熟简单等优点，故上游围堰采用复合土工膜心墙土石围堰。

技施阶段，由于施工单位进场开工较晚，致使导流隧洞于2018年2月底方具备过流条件。为加快围堰填筑上升速度，确保在汛前2个月的时间完成上游围堰26m的填筑施工任务，达到设计挡水度汛高程，经多方案的分析研究，将上游围堰复合土工膜心墙防渗型式调整为复合土工膜与钢筋网喷混凝土结合的面板防渗型式，面板基础采用混凝土基座嵌入岩土中，经渗流稳定分析计算，防渗满足要求。2018年汛期水库上游围堰实际最高挡水水位约566.00m，相应堰体挡水水头14m，经现场观测，基本无渗流，满足设计防渗要求，防渗效果好。

由于坝址河段河道比降较大，上游子堰和下游围堰挡水高度均未超过2m，采用主体工程开挖的粉砂质泥岩料填筑，渗流量小，满足防渗要求，因此，不进行专门的防渗措施。

4.1.2 堰体断面设计

上游围堰堰顶高程为578m，堰顶宽8m，轴线长98m，上游坡比1∶2.5，下游坡比1∶2，最大堰高26m。上游围堰典型横剖面见图2。

图2 上游围堰典型横剖面

下游围堰的上、下游坡比1∶2，堰顶高程548m，顶宽2m，最大堰高2m；上游子堰顶高程556.8m，堰顶宽3m，最大坝高2.8m，上下游坡比均为1∶2，上游迎水面采用1m厚块石护坡。

4.2 导流隧洞

根据水库枢纽建筑物布置情况，导流洞的总体布置既要满足导流泄水的要求，又要考虑改建成放空隧洞的布置要求，结合坝区现场地形条件，坝区左岸为凸岸，右岸为凹岸，导流洞布置在左岸，洞身长约为502.00m，布置在右岸，洞身长约为630m，从经济指标、工程布置上分析，导流隧洞选择布置在左岸。

由于导流洞进口底板高程为555.50m，水库放空高程为561.00m，两者仅相差5.5m，因此，采用放空洞与导流洞完全结合的方式，导流隧洞进口布置进水竖井，隧洞结构按永久建筑物进行设计。施工期导流隧洞过水度汛，主体工程完工后，进水竖井前的闸门下闸封堵，将距隧洞进口82.5m～87.5m的洞身段改造为放空竖井闸室，运行期导流隧洞作为永久放空隧洞。

导流(放空)隧洞全长532.48m，其中洞身长度502m，隧洞比降1∶50。隧洞断面为城门洞型，采用40cm厚C25钢筋混凝土全断面衬砌，断面尺寸为3.5m×4.5m(宽×高)，边墙直墙段高2.75m。

图3 导流(放空)隧洞纵剖面

4.3 截流

根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303-2004)的规定，截流标准可采用截流时段重现期5～10年的月或旬平均流量。根据工程施工总进度计划和现场实施情况，截流标准采用10年一遇平均流量，截流流量较小，上游围堰截流采用单戗立堵方式，由右岸向左岸进占并直接合龙。下游围堰在上游围堰合龙后进行填筑。

5 结语

2016年1月29日，雷家河水库枢纽工程施工导流设计顺利通过了四川省水利厅的审查，项目于2016年12月开工建设。目前，项目取水隧洞、溢洪隧洞全面贯通，粘土心墙石渣坝正加紧填筑，导流建筑物结合工程实施的具体情况进行了一系列的设计优化，经受住了2018年洪水的考验，保证了大坝按计划有序施工。

雷家河水库枢纽工程施工导流设计和实施阶段的设计优化，尤其是导流隧洞、挡水围堰均和主体工程永久建筑物进行充分结合，取得了良好的效果，可为同类中小型工程的施工导流设计提供一定的参考借鉴作用。