刘思华

(广东省水利电力规划勘测设计研究院，广州510630)

1 工程概况

高州水库灌区位于广东省粤西沿海鉴江流域中下游平原，原设计灌溉总面积7.87万hm2，是广东省三大灌区之一，并自1997年起被列为实施续建配套的全国重点大型灌区之一。列入高州水库灌区续建配套与节水改造首期工程的渠道共14条，分别为石骨总干渠、东干渠、电茂干渠、西干渠、陈垌支渠、高州引鉴总干渠、南盛引鉴总干渠、南盛引鉴水轮泵干渠、高化支渠、南干渠、三文田支渠、陈金支渠、世华支渠、双花支渠，渠道设计的总长度为153.312 km。各类渠系建筑物共计为1 528座，其中各类水闸74座，渡槽20座，涵洞488座，隧洞1条，桥梁248座，接洪堰697座［1］。

全线渠道均采用现浇混凝土衬砌，其中石骨总干渠及东干渠混凝土衬砌厚10 cm，其他渠道混凝土衬砌全部厚8 cm。渠道渠底地层岩性依次为:填土或黏土、全风化带(Ⅴ－1)层(可塑)、全风化带(Ⅴ－2)层(硬塑～坚硬)、强风化带(Ⅳ)、弱风化带(Ⅲ)等。

2 施工导流范围

本灌区的特点是渠线长、渠系建筑物分散。项目采取全年施工，施工导流主要分为两类:

2.1 渠道施工导流

本工程为灌区改造项目，原各渠道均有输送农业灌溉用水的正常供水任务、部分渠段还有排洪任务，其中，石骨总干渠、东干渠还承担对茂名市城区的生活和工业用水。根据多年运行管理资料统计，石骨总干渠、东干渠每月均需供水15 d以上，在每年春耕和其他农忙月份需连续供水的时间更长;高州引鉴总干渠穿过高州市城区，且雨季有天然洪水汇入，有排洪任务，渠道导流流量较大。前述3条主要渠道的主要工程特性见表1。

高州引鉴总干渠桩号6+287～27+001、南盛引鉴总干渠桩号0+000～22+984均按0.5 m积水水深考虑施工方案，可以满足施工洪水要求。

2.2 渠系建筑物导流

因有供水要求或者连续停水时间短，以及受施工洪水影响而需导流的渠系建筑物包括:各类水闸、放水涵、过底涵、渡槽等，各条渠道均有分布。

以上两类施工导流，目标是如何解决渠道正常供水或排洪与施工之间的矛盾，其中渠系建筑物数量多，可根据其布置特点及地形、水文等条件单独进行施工导流，本文不予阐述，以下只介绍渠道施工导流。

表1 渠道的主要工程特性表

3 施工导流设计

3.1 导流标准

本工程等别为Ⅱ等大(2)型工程，主体建筑物工程级别为3～5级。相应土石导流建筑物的洪水重现期为10～5 a，本工程的施工导流标准选定为5 a一遇洪水。

3.2 导流时段

根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303－2004)的规定，本工程所有导流建筑物的级别均为5级，相应土石导流建筑物的洪水重现期为10～5 a，本工程的施工导流标准选定为5 a一遇洪水。分析水文资料，考虑到渠道及渠系建筑物的结构设计、工程量大小特点，选择10～3月或12～2月的枯水期作为本工程渠道、渠系建筑物的施工导流时段［1］。本工程施工导流时段明细见表2。

表2 施工导流时段表

3.3 导流方式

3.3.1 石骨总干渠和东干渠

枯水期，石骨总干渠(桩号0+000～14+624)施工导流流量为15 m3/s，东干渠(桩号0+000～20+254)的施工导流流量为10 m3/s(均已包括供给茂名市城区的生活用水流量3.88 m3/s)，对水质要求高，需采用分期分边导流方式。

由于石骨总干渠渠底均宽仅15 m、东干渠渠底均宽仅6～8 m，渠道断面狭窄，不能采用体积庞大的土石围堰分期导流。为保证足够的过水断面，在渠道中部采用单根6 m长拉森Ⅲ型钢板桩做围堰(同时作为一、二期围堰)。考虑到钢板桩多次重复利用后可能会导致板桩之间咬合不紧，围堰可能局部存在渗漏，在其迎水侧增设复合土工膜(300 g/m2)防渗。钢板桩两侧各预留0.5 m形成隔离带，以防钢板桩拔除时破坏护底混凝土，利用渠道15 d/a停水检修的时间浇筑剩余1 m宽的护底混凝土。

本工程渠道内坡比1∶1.5，原渠道糙率采用0.025，新建渠道糙率采用0.019，渠道水流按明渠均匀流考虑。经计算，石骨总干渠束窄后的渠道水深1.39～2.71 m，计算成果见表3。东干渠束窄后的渠道水深约1.89～3.03 m。

表3 石骨总干渠施工导流水力计算成果表

3.3.2 高州引鉴总干渠(桩号:2+062～6+287)

枯水期时，高州引鉴总干渠桩号2+062～6+287渠段穿高州市城区而过，有天然洪水汇入，施工导流流量25.8～27.3 m3/s。由于高州引鉴总干渠渠底均宽仅10～16 m，渠道断面狭窄，不能采用土石围堰分期导流。采用同石骨总干渠和东干渠相同的导流方式，即采用拉森Ⅲ型钢板桩做纵向围堰分期导流，分边施工。

渠道内坡比1∶0.5～1∶1.5，原渠道糙率采用0.025，新建渠道糙率采用0.019，渠道水流按明渠均匀流考虑。经计算，高州引鉴总干渠桩号2+062～6+287渠段束窄后的渠道水深2.50～3.13 m，计算成果详表略。

3.3.3 高州引鉴总干渠(桩号:7+279～27+001)、南盛引鉴总干渠(桩号0+000～22+984)

在枯水期渠道可停水，渠道停水时按0.5 m积水水深，可垂直于渠道轴线设横向分段土围堰，分段抽排积水。

渠道的施工导流方式、导流建筑物、施工时段、导流流量汇总表见表4。

表4 渠道施工导流特性表

3.4 导流建筑物设计

石骨总干渠、东干渠、高州引鉴总干渠(2+062～6+287)的钢板桩围堰设计包括两方面:3.4.1 围堰断面设计

枯水期渠道采用分期分边施工方式，各施工段渠道轴线长度约为500 m，横向、纵向围堰采用拉森Ⅲ型钢板桩。经水力学计算，经钢板桩围堰束窄后的渠道水深约3.0 m，初步估算相应钢板桩围堰入土深度约为挡水深度的1倍，而市场上的钢板桩均为定型产品，其单根标准长度为:6 m、9 m、12 m等规格。考虑到钢板桩的重复使用，本次采用单根6 m长拉森Ⅲ型钢板桩拼装成围堰(一、二期共用)，钢板桩入土深度约3.0 m，在钢板桩迎水侧设土工膜(300 g/m2)防渗。围堰结构剖面图见图1。

3.4.2 钢板桩结构计算

3.4.2.1 计算条件

根据渠道3水深h=3 m(水体近似简化为如下土层:容重γ =10 kN/m、内摩擦角 φ =0.0°、凝聚力 C=0.0 kPa)、渠道地基黏土层参数(容重γ=19 kN/m3、内摩擦角φ=18°、凝聚力C=14 kPa)、钢板桩入土深度3 m等条件，采用“北京理正深基坑支护结构设计软件Fspw6.0”软件进行分析设计，计算简图见图2。

图2 钢板桩围堰计算简图

3.4.2.2 计算成果

1)经计算，钢板桩围堰的内力、位移包络图见图3。

2)主要分析项目的计算成果，即钢板桩围堰的结构结算成果见表5。

表5 钢板桩围堰计算成果表

3)钢板桩截面、型号验算:

拉森Ⅲ型钢板桩每延长米抗弯模量为1 350 cm3，则:

可知，拉森Ⅲ型钢板桩满足强度要求。

高州引鉴总干渠(7+279～27+001)、南盛引鉴总干渠的土袋围堰设计均采用沿渠道轴线分段施工方式，各施工段长度约为500 m，砌筑横向编织土袋围堰。围堰顶宽1 m，平均堰高1.0 m，两侧边坡1∶1.0。

图3 钢板桩围堰的内力、位移包络图

渠道渠底底层岩性为填土或黏土、全风化土，渗透系数小，围堰基础不需进行防渗处理。

4 导流工程施工

4.1 钢板桩围堰施工

本工程自2011年3月中旬在东干渠开始第一段长500 m渠道衬砌混凝土施工，按打设钢板桩→一期边坡、底板衬砌混凝土→二期边坡、底板衬砌混凝土→拔除钢板桩→底板中部衬砌混凝土的程序进行，至4月下旬全部完成该段衬砌混凝土施工。施工中，钢板桩采用50 t履带起重机吊运钢板桩配合90 kW振动锤(DZ90)振动入土、拔出，施工导流水深及钢板桩变形基本与设计值相符。采用钢板桩作施工渠段的纵向围堰等施工导流措施可以解决渠底均宽较小、但施工导流流量又较大的渠道的施工需要。

4.2 土袋围堰施工

按渠道轴线长度500 m为一个施工段，人工就地装编织土袋，砌筑横向围堰，围堰顶宽1 m，平均堰高1.0 m，两侧边坡 1∶1。

5 结语

近年来，全国大力发展农田水利基本建设，今年发布的中央1号文要求到2020年，基本完成大型灌区、重点中型灌区续建配套和节水改造任务。各大、中灌区的续建配套与节水改造将陆续进入施工建设阶段。在工程建设中，如何解决灌区渠道正常供水与施工的矛盾，本文就高州水库灌区续建配套与节水改造首期工程，对该问题进行了探讨和实践，提出了钢板桩纵向围堰等施工导流措施来解决这一矛盾。经现场实际施工检验，达到了预设的要求，实施效果良好。

［1］广东省水利电力勘测设计院研究院.高州水库灌区续建配套与节水改造首期工程初步设计报告［R］.广州:广东省水利电力勘测设计院研究院，2010.