水庫工程施工導流方案優(yōu)化設計變更探究
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[摘要]介紹了蒙山縣壬山水庫工程的施工導流方案優(yōu)化設計變更內容。從施工工期、施工條件、對環(huán)境的影響和施工成本等方面，結合實際工程進度與環(huán)境條件，對枯水期分期導流方案和隧洞全年導流方案進行比選，推薦采用枯水期分期導流方案作為施工導流的優(yōu)化設計變更方案。該方案能確保整體施工安全及滿足進度要求，并具有節(jié)省投資和保護環(huán)境的優(yōu)勢。
[關鍵詞]壬山水庫；施工導流方案；枯水期分期導流；設計變更
1工程概況
壬山水庫工程壩址位于梧州市蒙山縣西河鎮(zhèn)壬山村那卜坪壬山河上，是蒙山縣城區(qū)第二供水水源和應急供水水源。該工程的建設對完善當?shù)厮こ袒A設施、提高當?shù)貐^(qū)域水資源配置能力具有重要意義。壬山水庫為小（1）型水庫，Ⅳ等工程，正常蓄水位為265m，總庫容699萬m3，引水流量0.43m3/s。主要建筑物為按4級建筑物設計的擋水壩、溢流壩，設計洪水標準為30a一遇，校核洪水標準為200a一遇；其他臨時建筑物設計級別為5級，如導流建筑物等，根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017），其設計洪水標準采用5a一遇。
攔河壩導流時段選在枯水期12月至次年2月，該時段5a一遇的洪峰流量為50m3/s。壩址處河谷兩岸屬低山丘陵地貌，河谷呈“V”字型，且兩岸地形基本對稱，河床寬僅有8～10m；根據(jù)地形地質條件及樞紐布置方案，設計推薦采用隧洞導流、河床一次斷流的導流方式。根據(jù)施工進度安排，大壩施工僅需度過1個汛期。為滿足施工度汛要求，結合施工進度安排，考慮在溢流壩段預留缺口，汛期由壩體缺口、導流隧洞聯(lián)合泄洪，結合上游單戧堤單向立堵方案和下閘蓄水方案進行后續(xù)工程施工。施工總工期定為19個月，其中導流工程施工進度計劃為：第一年8月初進行隧洞進出口明挖，8月中旬開始從進出口兩個工作面洞挖，臨時支護施工應緊隨開挖進行，至第一年11月中旬隧洞貫通；第一年11月初進行隧洞進出口段的混凝土襯砌施工，中旬開始填筑上、下游圍堰，并在該月底完成導流工程施工。
3設計變更的必要性
初設階段壬山水庫施工導流時段為12月到次年2月，導流方式采用隧洞導流與河床一次斷流的導流方式，汛期由壩體缺口、導流隧洞聯(lián)合泄洪。但因征地及施工用電等未能及時解決，實際開工時間比原批復推遲1個多月。實際隧洞開挖從第一年9月中旬開始，如無特殊地質情況影響，正常隧洞施工完成時間已到第二年1月中旬。較初設階段的隧洞施工導流時段12月至次年2月少了一半時間，無法在汛期到來前形成度汛斷面，需要等下一個枯水期方能進行大壩混凝土的澆筑，工期延誤至少10個月，已不能保證項目的順利推進。為了盡量減少施工導流對項目工期的影響，需對壬山水庫施工導流初步方案進行優(yōu)化設計變更，以確保工程的整體施工安全及滿足進度要求。
4施工導流設計變更方案
為了確保攔河壩施工進度在合同工期內完成，需對施工導流方案進行優(yōu)化設計變更。主要變更內容包括兩個方面：導流時段與導流方式的選擇、后續(xù)壩體度汛洪水標準及度汛方式的選擇。
4.1導流時段與導流方式
由于壬山河流域內的洪水均由暴雨形成且以單峰型洪水為主，最大洪水主要出現(xiàn)在7月份，具有典型的山區(qū)性河流特性。因此本工程導流時段應在保證工期的前提下盡可能選擇枯水期，以達到節(jié)約導流施工成本的目的。大壩導流時段內施工的主體工程為混凝土重力壩，結合目前項目的實際施工進度安排，可采用的導流方案有枯水期分期導流和隧洞全年導流兩種。結合實際工程條件，對兩方案的優(yōu)缺點進行比較分析（見表1）。由表1可知：①枯水期導流方案較全年導流方案節(jié)約導流費用404.04萬元；②根據(jù)施工進度安排，隧洞開挖由于占用工期較長導致施工時間成本更高，而分期導流工期安排相對靈活。綜合比較，本階段導流方式設計變更推薦采用枯水期分期導流方案。
4.2壩體度汛洪水標準及度汛方式
根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017）及強制性條文（水利工程部分）規(guī)定，度汛洪水標準為10～20a一遇。考慮本工程大壩為規(guī)模較小的混凝土重力壩，故可采用10a一遇洪水作為壩體施工期臨時度汛洪水標準，則相應洪峰流量為259m3/s，由工程實際施工進度安排，可知大壩施工需要度過第二年汛期。為滿足施工度汛要求，結合施工進度安排，在施工期第二年汛期度汛時，需在左側溢流壩段預留缺口18m、右側溢流壩段預留缺口15m，由溢流壩壩體缺口與導流底孔聯(lián)合泄洪。缺口底高程為216.00m，寬33m，經調洪計算，在10a一遇的洪峰流量為259m3/s時，壩前最高水位為218.81m，因此在汛期來臨前左右岸重力壩段必須施工至219.31m高程以上。同時在汛期小流量且導流鋼管滿足導流要求時，可對溢流壩段缺口216.00m以上高程進行混凝土澆筑。缺口斷面尺寸需滿足36m×3.11m（寬×高），且兩側壩塊澆筑高程不能較缺口高程大于12m，以確保大壩施工的安全度汛。
5設計變更的影響分析
施工導流方案的優(yōu)化設計變更對整體工程具有直接影響，其中主要體現(xiàn)在攔河壩結構安全、項目施工組織設計、建設用地、環(huán)境和項目投資成本等4個方面。（1）攔河壩結構安全。原初設方案設計的導流隧洞從右壩肩下方穿過，距壩肩開挖面高差僅有15m左右，空間相對狹窄；且導流隧洞與右壩肩邊坡同時開挖，需要進行爆破施工，容易造成邊坡或隧洞塌方。初設方案施工過程存在較大的安全隱患，施工導流設計變更方案取消了右岸原初設方案設計的導流隧洞，有助于保證右壩肩邊坡開挖安全和攔河壩的結構安全。壩體預埋導流鋼管及導流鋼管的封堵，對壩體的結構安全均無影響。因此，變更方案對攔河壩的結構安全是有利的。（2）項目施工組織設計。施工初設階段采用隧洞導流、河床一次斷流的導流方式，隧洞導流流量50m3/s，導流時段為12月到次年2月，在汛期由壩體缺口和導流隧洞聯(lián)合泄洪。但從項目實際進度情況看，該導流方案可能導致項目工期延誤10個月以上，已不能保證項目的順利推進。導流方案變更后，施工方案更靈活，也能確保合同工期順利完成項目施工。（3）建設征地、水土保持和環(huán)境。施工導流設計方案變更后，施工導流上下游的土石圍堰占地區(qū)域設定在工程建設區(qū)征地范圍中，不需要增加征地面積。且變更后施工導流具有規(guī)模較小、工期短、施工工藝簡單、對周邊環(huán)境的影響預測結果與原設計變化不大等優(yōu)勢。工程采用的施工區(qū)、施工人數(shù)及污染防治措施均沒有發(fā)生變化，因此設計變更不涉及環(huán)境影響重大改變。（4）項目投資成本。壬山水庫工程初步設計批復概算總投資為23567.58萬元，其中導流部分投資479.78萬元，施工導流方案設計變更后的總投資為287.60萬元，導流部分的投資減少了192.18萬元，降低了40%，相比工程初步設計批復概算總投資額減幅達到0.8%，減幅顯著。
6結語
壬山水庫工程的順利建成對當?shù)亟⒔∪珔^(qū)域供水安全保障體系、促進當?shù)亟洕鐣沙掷m(xù)發(fā)展和全面建設小康社會具有十分重要的意義，選取適合的導流施工方案是保證工程能夠如期完成的關鍵。本文結合壬山水庫工程施工導流方案優(yōu)化設計，從施工工期、施工環(huán)境條件和施工投資成本等方面，比選了枯水期分期導流和隧洞全年導流方案，結果表明：枯水期分期導流方案能保證工程進度、壩體結構安全和保護環(huán)境，能夠顯著節(jié)約成本。該方案優(yōu)化設計可為相似工程提供參考。
作者:賴成聯(lián) 單位:廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司