□黎 劭（江西省建洪工程监理咨询有限公司）

城市防洪应急整治工程导流设计与修正

□黎 劭（江西省建洪工程监理咨询有限公司）

文章通过实际工作案例，分析萍乡市城市防洪应急整治工程特点，详细探讨了该工程施工道路设计方案，包括工程导流标准、导流方式，并出于安全性与稳定性等要求对常规导流设计方式进行了修正探讨。经过工程案例验证，可以大大缩短工程工期、减少工程量和投资，并使导流和截流围堰的设计开挖难度大大降低，便于工程运行管理，具有一定的参考价值。

导流设计；抗剪断；围岩

1 工程概况

萍乡市城市防洪应急整治工程位于湘江水系渌水河中游，该工程建设的主要任务为：防洪工程建设、河道整治、治涝工程建设等。萍水河铁桥至福田河口上游龙王庙段防洪工程位于萍水河上游，该防洪工程涉及到萍水河左岸上游段防护圈、萍水河-福田河右岸防护圈、城北防护圈，浙赣铁路主干线、萍硖城区公路和秋收广场等重要建筑物都在该项目保护区域内，地理位置和防洪要求都相当重要，建设此段防洪工程也是完善萍乡市城市防洪体系的关键环节。项目区年平均降水量1591.30mm，萍乡市站为1595.20mm，实测最大降水量为2286mm；最小降水量为1063mm。降水年内分配很不均匀，汛期4-6月降水量平均约占全年降水量的43%，7-9月降水量平均约占年降水量的19.50%。多年平均蒸发量900mm（E601），其中7-9月蒸发量占全年的45%，历年平均风速1.50m/s，最大风速20m/s，风向季节转换不明显，年最多风向为东北向。

2 施工导流设计与修正

2.1 工程所采用的导流标准

按照保护对象、使用年限及工程规模等标准，可以将工程施工期所使用的临时性挡水及泄水建筑物划分为Ⅲ～Ⅴ级，施工导流设计必须充分考虑工程上游水库的调蓄作用，上游水库总库容为128.50×108m3，调节库容为75.50×108m3，考虑到上游水库的调洪作用，可以使渌水河中游流量形成平水期和枯水期，且呈现时段长、流量平稳态势。渌水河上游修建水电站后，使得萍水河铁桥至福田河口上游龙王庙段汛期溢流次数明显减少，这为萍乡市城市防洪应急工程施工导流设计创造了便利条件。

2.2 导流方式

一期导流：在左岸、右岸坝段及厂房段设置围堰，洪水通过束窄的中部河床泄流。工程区6月份10a一遇洪水流量为515m3/s，机组发电流量为1010m3/s，流量合计1525m3/s，进行低水围堰挡水标准的设计。左岸及二期截流围堰的设计挡水标准采用6月份20a一遇洪水流量，即935m3/s，机组发电流量1010m3/s，流量合计为1945m3/s。根据萍水河铁桥至福田河口上游龙王庙段16a水文资料，在围堰设计时共溢流5次，而且在16a水文资料中只有4a的汛期洪水流量超过了2000m3/s。经过分析比对，这个流量值同原设计流量m3/s非常接近，可以说从1945m3/s到2000m3/s，增加的工程投资不多，但是可以缩短施工工期，所以建议将工程设计流量从1945m3/s提高到2000m3/s。

二期导流：对中部河床段按照汛前期20a一遇洪水的挡水标准进行围堰围护，洪峰流量为2200m3/s。

三期导流：采用萍水河铁桥至福田河口上游龙王庙段历年最大泄流量，即12600m3/s作为汛期洪水标准，并利用闸门进行上游挡水，而下游则采用10a一遇洪峰流量93.20m3/s挡水标准利用围堰挡水。

一、二、三期导流设计特性详见表1。

表1 各期施工导流设计特性对比表

2.3 修正探讨

2.3.1 常规设计方法

在进行导流设计时，由于国内相关设计规范欠缺，所以只能参考国外相关资料，在实际设计中必须将导流洞及围岩都作为刚体，并充分考虑顶拱与边墙和围岩接触面质量较难保证等情况，应当选用以下抗剪断公式，计算并折减这些部位的阻滑面积：

式中，K——抗剪断强度下的抗滑稳定安全系数；w——导流堵头自重；f——混凝土与围岩接触面的抗剪断摩擦系数；c——混凝土与围岩接触面的抗剪断粘聚力；Λ——混凝土与围岩接触面面积；α——粘结接触面有效面积系数；P——水头推力。

表2 工程导流方案堵头安全系数确定表

从表2结果可知，修正后的抗剪断公式所求得的安全系数比抗剪断公式的安全系数大，这是由于导流洞堵头变形而产生一定的摩擦阻力所引起。

2.3.2 修正抗滑稳定计算

任意横断面上水头推力所产生的轴向应力计算公式：

则轴向变形为：

径向变形为：

径向位移为：

根据文克尔假设，围岩径向弹性抗力为：

将导流洞变形总阻滑力中所产生的变形摩擦阻力考虑进去并对常规公式（1）进行修正，便可得到修正后的抗滑稳定计算公式：

式中，F为导流洞变形所产生的摩擦阻力，其余变量含义与之前相同，计算过程及结果详见表3。

表3 修正抗滑稳定计算过程与结果表

影响导流围岩变形压力安全系数的因数包括变形参数、围岩弹性抗力、围岩摩擦系数等，一般情况下，围岩质量越好，弹性抗力越大，则安全系数增幅也随之增大，为此本工程可以通过增大围岩质量，提升安全系数。

3 结语

综上所述，萍乡市城市防洪应急整治工程施工导流的设计充分利用该工程特点，将机组厂房全部设置在工程河床右侧深槽，而将泄水闸全部设置在河床左侧岩石漫滩，导流方案实施后，主坝与左岸围堰堤顶可以均衡施工，可以大大缩短工期，减少工程量并节省投资，施工导流围堰开挖难度亦随之降低，结果表面，上述施工导流设计与施工方案完全可行。

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TU998.4;TV87

B

1673-8853（2017）09-0060-02

黎劭（1966－），男，工程师，主要从事水利水电工程项目监理工作。

2017-7-15

编辑：刘长垠 韦诗佳