水利樞紐工程施工導截流設計分析

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［摘要］哈達山水利樞紐為大（1）型工程，地處第二松花江上，設計流量大，地層為易沖刷的中細砂，施工導截流設計的難度和風險均很大。文中主要論述了一二期導流圍堰的設計與施工，導流建筑物采用高噴灌漿結(jié)合土工膜防滲墻方案、編織袋砂墊層、土工格柵防護、大土工布袋土護底等方案的成功實踐，縮短了工期，節(jié)省了投資，為盡早下閘蓄水，保證電站提前發(fā)電提供了保障。

［關(guān)鍵詞］施工導流；導流標準；導流建筑物；截流設計；哈達山水利樞紐

1工程概況

哈達山水利樞紐位于吉林省松原市城區(qū)東南20km的第二松花江干流上，是第二松花江流域最末一級控制性樞紐工程，工程的建設任務是以吉林西部工農(nóng)業(yè)和生活供水為主，兼顧生態(tài)環(huán)境保護供水、發(fā)電等綜合利用。哈達山工程為大（1）型水利樞紐工程，工程等別為Ⅰ等。水庫正常蓄水位140.50m，校核洪水位143.95m，總庫容6.04億m3。哈達山水利樞紐工程由重力壩、發(fā)電廠房、溢流壩、門庫、土壩和渠首閘等建筑物組成，壩頂總長2387.04m，壩頂高程146.00m，最大壩高16.00m?；炷烈缌鲏螢橐患壗ㄖ?，溢流壩設有16孔弧形工作閘門，布置在左岸主河道。溢流壩采用WES堰型，消力戽消能，堰頂高程134.00m，消力戽底板頂高程123.00m，溢流壩設計泄洪流量10728m3/s。工程于2008年6月10日開工建設，2011年12月投產(chǎn)發(fā)電。2012年4月25日，哈達山水庫正式通過渠水干渠向前郭灌區(qū)一總引干自流供水，結(jié)束了該灌區(qū)50年來提水灌溉的歷史，哈達山水利樞紐工程使吉林西部地區(qū)19萬hm2良田得到灌溉。

2自然條件

2.1水文、氣象條件

第二松花江流域位于中緯度歐亞大陸東緣，屬于寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，春季干燥且多風，夏季溫熱且多雨，秋季晴冷溫差較大，冬季氣候嚴寒漫長。氣溫和降水南北差異較大，年內(nèi)分布很不均勻，流域南部的降水量在800～1000mm以上，北部的年降水量只有400mm左右，年平均氣溫：上游山區(qū)為0～2℃，下游平原區(qū)為4～5℃。春季多為西南風，冬季多為西北風，歷年的最大風速為29m/s。實測最大凍土深度達2m以上。根據(jù)水文資料，哈達山水庫施工分期設計洪水成果見表1；施工截流期月、旬平均流量成果見表2。

2.2地形、地質(zhì)

工程壩址區(qū)河谷底部寬2935.00～3025.00m，河谷兩岸的地形不對稱，壩址兩岸地形低矮，壩址右岸分布著大小不一的波狀砂丘，地形呈波狀起伏。左岸壩頭及上、下游地形坡度較平緩。壩址區(qū)地層多為第四系松散堆積物，下伏白堊系下統(tǒng)姚家組夾粉砂巖薄層的泥巖。主要巖性結(jié)構(gòu)由壤土、中砂、礫質(zhì)中砂等組成。

2.3冰情

根據(jù)松花江站、扶余站實測資料統(tǒng)計，封凍期一般在130d左右，冰厚一般在0.80～1.40m，最大流冰塊尺寸：松花江站為100.00m×50.00m，扶余站為300.00m×200.00m。

3施工導流

3.1導流標準

工程利用二期上游圍堰擋水提前發(fā)電，各導流建筑物的設計擋水標準：一期導流圍堰(土石結(jié)構(gòu))及二期導流下游圍堰(土石結(jié)構(gòu))設計擋水標準為大汛20年洪水重現(xiàn)期，相應流量為4910m3/s；二期導流上游圍堰(土石結(jié)構(gòu))設計擋水標準為大汛50年洪水重現(xiàn)期，相應流量為6500m3/s。

3.2導流方式

工程導流方式采用兩期兩段的施工導流方案，主要施工的程序：一期采用束窄河床進行導流，在一期圍堰的圍護下，施工重力壩段、溢流壩、廠房及部分土壩段；二期通過完建的16孔溢流壩進行導流，在二期圍堰的圍護下施工剩余的土壩段。

3.3導流建筑物設計

3.3.1一期導流圍堰設計一期導流圍堰由左岸的上、下游橫向土石圍堰及縱向土石圍堰組成。一期導流上游圍堰的軸線距離壩軸線為121.50m，一期下游圍堰的軸線距壩軸線164.55m，一期縱向圍堰的軸線位于壩樁號K0+991.60m處。一期導流上游橫向圍堰設計擋水位138.75m，堰頂高程140.86m，堰頂長875.14m。圍堰堰體頂寬8.00m，兩側(cè)邊坡為1∶3.0，由主體基礎開挖的中砂填筑。堰體迎水側(cè)護坡分兩部分組成，樁號K0+000~K0+740m段，采用塊石護坡，下設編織袋土墊層及無紡布反濾層；樁號K0+740~K0+875.14m段,采用格柵石籠護坡，下設無紡布反濾層。考慮到此段水流流速較大，在堰腳處設水平鋪蓋，水平鋪蓋由0.30m厚格柵石籠及無紡布組成，與堰體格柵石籠護坡相接。截流戧堤高程136.75m，戧堤頂寬10.00m，戧堤采用編織袋土和塊石進行填筑，邊坡1∶1.5，塊石護坡厚0.50m。圍堰基礎及137.45m高程以下部分堰體防滲采用混凝土高噴灌漿防滲墻，137.45m高程以上部分堰體防滲采用復合土工膜，土工膜頂高程為139.25m，復合土工膜與混凝土高噴灌漿防滲墻采用混凝土帽連接。高噴灌漿墻底高程在巖面線以下0.50m。一期下游橫向圍堰設計擋水位138.03m，堰頂高程139.45m，堰頂長737.27m。圍堰堰型基本與上游圍堰相同，其截流戧堤頂高程為135.63m，高噴灌漿防滲墻頂高程為136.76m，土工膜頂高程為138.95m?？v向圍堰堰頂高程由140.86m漸變至139.45m，圍堰堰頂長396.94m，堰頂寬8.00m，迎水側(cè)及背水側(cè)邊坡均為1∶3.0。戧堤頂高程由136.75m漸變至135.63m，戧堤頂寬10.00m，兩側(cè)邊坡均為1∶1.5?？v向圍堰迎水側(cè)護坡均采用格柵石籠護坡，下設無紡布反濾層。格柵石籠護坡及堰腳處水平鋪蓋相連接，水平鋪蓋寬50.00m，由0.30m厚格柵石籠及無紡布組成?？v向圍堰堰體及防滲墻結(jié)構(gòu)與上游圍堰相同。其高噴灌漿防滲墻頂高程由137.45m漸變至136.76m，土工膜頂高程由140.36m漸變至138.95m.

作者：鄭希娟 遲浩宇 其其格 朱策 單位：中水東北勘測設計研究有限責任公司