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1地质条件
水库枢纽工程位于莫钦乌拉山北坡低中山地带,区内地貌大部分为侵蚀构造的中、低山,山顶及山坡基岩裸露,沟谷为第四系松散沉积物。河谷类型为“U”型谷,由于地壳抬升,沿河发育2级河流阶地。坝基区域覆盖层较厚,由卵、砾石组成,属中度密实,地基抗变形和承载力可满足建筑物设计要求。导流隧洞进口段地表堆积少量坡积碎石土,有压隧洞段前部分基岩裸露,后30.0m上部有1.0~7.0m厚坡积碎石土,无压涵洞段大部地段地表坡积碎石土厚1.0~9.0m,闸井段地表坡积碎石土厚约9.0m,出口消能段地基为卵砾石层,卵砾石层为密实状态。导流隧洞及涵洞段基岩为凝灰岩,受区域构造影响,基岩裂隙较为发育,岩体完整性较差,为次块状结构—块状结构。
2导流、度汛标准
此工程规模为小(1)型,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物坝体Ⅲ级,导流、放水隧洞+涵洞和溢洪道为Ⅳ级,次要建筑物为Ⅴ级,临时建筑物为Ⅴ级。导流建筑物级别为Ⅴ级,洪水重现期为5~10a。根据施工安排,施工导流标准取5a一遇,相应洪水流量为9.3m3/s,大坝施工期临时度汛洪水标准为20a一遇,相应洪峰流量为37.9m3/s。
3导流方式
根据坝址地形、地质条件及枢纽建筑物布置型式,本工程初期采用原河槽导流,后期采用全围堰断流,导流涵洞导流的方式。遇到20a一遇洪水时,由围堰挡水、导流隧洞+涵洞导流。根据枢纽工程布置特点、结构型式及施工条件,确定工程建设总工期为25个月,分为工程筹建期、工程准备期、主体工程施工期和工程完建期4个施工阶段:①工程筹建期:第一年9—10月,筹建对外交通、施工用电、通讯、征地、移民以及招标、评标、签约等工作;②工程准备期:第一年10月—次年10月,完成场地平整,场内交通,临时建房、施工工厂、施工导流等工程;③主体工程施工期:次年8月—第三年9月,完成主体工程施工;④工程完建期:第三年9月—第三年11月,工程完工。坝体施工导流时段可划分为两2时段:第一阶段:第1年10月工程开工至次年8月截流,将经历1个汛期。该阶段利用原河床导流,主要进行导流围堰、导流隧洞+涵洞、坝体左右岸坡心墙基础开挖、浇筑、灌浆等工作。第二阶段:次年8月至第3年11月,将经历1个汛期。该阶段采用上游围堰挡水,导流隧洞+涵洞导流,主要进行沥青混凝土心墙铺筑、坝体填筑、上、下游护坡及防浪墙浇筑等工程。
4导流建筑物
4.1导流隧洞+涵洞
根据枢纽布置,结合地形、地质、水文、施工条件,按照石方开挖尽量少的原则,通过左岸导流隧洞+涵洞方案、左岸导流隧洞方案、右岸导流隧洞方案3种初选方案的比较,选择了施工速度快、开挖后基础易处理的左岸隧洞+涵洞方案。水库建成后,导流隧洞+涵洞改为永久放水建筑物使用。导流隧洞进口位于坝轴线上游约120m,涵洞出口在坝轴线下游约100m处,洞身由有压隧洞段和无压涵洞段组成,全长228.5m,设计底坡1∶50。其中隧洞段长58m,采用圆型断面,衬砌后直径为2.4m;涵洞段长158.5m,采用城门洞型断面,衬砌后净宽2m,直墙高2m,洞底至拱顶净高为2.9m;隧洞和涵洞之间由竖井段连接,竖井段长12m,竖井高61.40m,井内设平板检修和工作弧形闸门各一扇,平板闸门孔口尺寸为2m×2m,工作弧形闸门孔口尺寸为2m×1.5m。隧洞进口处布置检修塔井段,塔井宽3.4m,长5m,塔井顶部平台处设工业进水口,安装工业供水管由洞顶通往下游。
4.2上游围堰
上游围堰按照20a一遇坝体临时度汛防洪标准来设计。采用如下公式计算,可以得到上游围堰堰顶高程为1888.75m。H=h+E+R+△Z=1888.75m(1)式中:R为波浪爬高,m;E为风浪雍高,m;h为静水位,m;△Z为超高,m。上游围堰设计堰长130m,最大堰高13.75m,顶宽4m,前坡1∶2.25,后坡1∶2,迎水面结构分别为0.25m厚混凝土护坡,板间缝采用弹性聚胺酯填塞。根据次年7月中旬夏汛前坝体不能够填筑到20a一遇洪水高程的施工进度,同时考虑到上游围堰与坝体结合,前期可加大堰体填筑。
4.3施工期排水
施工期基坑排水采用明沟排水系统,沿基坑周围布置排水干沟、支沟,随基坑进展逐渐加深干沟和支沟,利用集水井汇水,采用离心泵抽排水至下游河道。
5截流
根据河流水文特性及施工条件分析,截流时段选次年8月非汛期,截流流量选用5a一遇8月最大洪水流量为0.22m3/s。由于截流设计流量很小,施工难度不大,采用立堵方式截流,在上游围堰闭气后方可处理河床段心墙基础。
6结语
施工期导流设计是水利工程设计的一项重要工作。结合枢纽建筑物布置、工程地质、水文、气象及施工条件,选择合适的导流、度汛标准、导流方式以及导流建筑物设计方案,不仅可以确保施工期安全,还会起到缩短工期、降低造价的良好效益。
作者:周佺 王新疆 单位:新疆建设兵团第十三师水务管理有限公司 新疆建设兵团第十三师水利局