东风渠牟珠堰水毁修复工程设计方案与施工措施研究

2021-12-27胡勇胡均曾鹏宇

四川水利 2021年6期

胡勇，胡均，曾鹏宇

(四川省都江堰水利发展中心东风渠管理处，成都，610081)

引言

溢流堰作为水利枢纽的重要组成部分，具有过流能力强、调蓄水位、便于施工、拦砂、景观性强等优点，受到了广泛应用[1-2]。社会发展需以完善的防洪排涝体系为保障，堰体水毁将影响堰体周围农业灌溉用水需要，甚至影响当地经济发展和周边居民生命财产安全。因此，堰体修复工程尤为重要。实践也表明，溢流堰的布置能有效提升辖区防洪排涝能力，进一步净化水体，改善生态环境[2-4]。

本文以东风渠灌区牟珠堰水毁修复工程为研究对象，对该项目中的工程设计、部分施工方案制定及施工措施等进行了研究和分析，便于为后期开展相关工作提供参考。

1 项目概况

2020年8月，四川省都江堰东风渠灌区连续出现极端暴雨天气，形成了严重的洪涝灾害，灌区内部分水利工程设施损毁严重。经现场踏勘，牟珠堰因水冲刷，堰体严重毁坏，为保证农业灌溉用水需求，拟对牟珠堰进行拆除重建。

牟珠堰位于成都市郫都区毗河K3+735处。牟珠堰支渠渠道全长10km，设计灌溉面积0.102万hm2。此次洪水导致其冲沙闸冲毁，下游护坡垮塌约35m，堰体冲毁。

2 勘察与设计

2.1 地质条件

2.2 水文计算

牟珠堰位于毗河上，参考毗河类似工程经验，以徐堰河～柏条河～石堤堰区间洪水为参照，通过水文比拟法将该区设计洪水移植到工程位置处。经计算，牟珠堰处各频率下设计洪水流量如表1所示。

表1 牟珠堰各频率设计洪水流量单位：m3/s

2.3 泥沙量计算

该工程悬移质泥沙量计算采用集水面积乘以多年平均悬移质年输沙模数，工程河段多年平均推移质输沙量采用悬移质年输沙量的10%进行估算，结果如表2所示。

表2 工程所在区域泥沙量计算

2.4 工程规模

牟珠堰支渠设计流量为4.0m3/s，引水枢纽工程设计流量大于2m3/s且小于10m3/s，属于Ⅳ等工程，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级，建筑物使用年限为30年。溢流堰修建使用C25混凝土，抗渗防冻等级W6F100。

3 施工布置

3.1 坝型选择

根据溢流堰所在河道水文及地形地质情况，设计中选取液压活动坝、混凝土坝进行比较。不同坝型方案对比如表3所示，两种方案各比较项目结果相差不大。液压升降坝体需定期维护，且在灌区范围内应用较少，考虑后期管护方便，故采用混凝土坝进行施工。

表3 坝型选择方案对比

坝型选用WES实用堰形式，最大坝宽7.25m，坝顶高程为486.60m，最大坝高5.95m，下游接坡比为1∶1的直线段，尾端则为R=2.0m的反弧线段。坝体前端齿墙深0.5m(底部高程为480.65m)，宽1.0m；尾端齿墙深设置同前端齿墙一致，宽2.0m。坝体采用C25混凝土现浇，表层设0.3m厚C40AF耐磨混凝土。溢流坝坝坡后接16.60m长的消力池，水平段长度15m，池深1.5m，底板厚1.0m，池后接10m长、0.5m厚C25混凝土海漫，末端为4.0m深、0.5m厚的C25混凝土防冲齿墙。

3.2 坝轴线选择

牟珠堰溢流堰原为剪刀坝，新建施工方案综合考虑地形条件、施工导流、工期、枢纽布置等因素，仍采取溢流坝斜交于河道的方式。即坝轴线沿原坝轴线方向布置，溢流坝轴线向上游方向倾斜38°，经水面线回水计算，该方案不需加高堤防，仅需新建扭面与原堤防相接。方案采用闸坝结合，左岸布置溢流坝，右岸设1孔泄洪冲沙闸，泄洪冲沙闸垂直于河道。

4 施工方法与技术措施

4.1 围堰施工

基于安全可靠、满足稳定、抗渗及抗冲的布置要求，结合工程实际情况，导流采用分期导流的方式，围堰采用梯形断面的土石围堰，如图1所示。

图1 牟珠堰修复工程围堰施工

4.2 土石方工程施工

针对砂卵石开挖，施工方法有：(1)石方开挖达到设计的清基线，设置开挖线加密桩及高程控制系统，两侧每20m建一个临时桩点；(2)围堰截流后，选择斗容量为1m3的液压反铲挖掘机开挖，施工中，注意装载机和人工相互协调配合；(3)砂卵石开挖时注意控制好边线，并采用自上而下分层挖掘的方式。

针对砂卵石回填，施工方法有：(1)回填从底部开始，根据水平分层逐步向上填筑；(2)尽可能减少施工接缝，并采用每条施工缝通过挖机挖深0.6m，挖宽1m，再回填石方的方式处理，回填厚度0.3m以内，再用夯机夯实；(3)在夯实碾压前进行级配砂石摊铺，不定时洒水，确保砂石的最佳含水率在2.3%～5%之间。

4.3 关键部位质量控制措施

土石方工程质量控制措施：(1)施工前做好底部杂物清除工作，开挖时组织流水作业，做到分段突出；(2)选择机械与人工共同挖掘的方式，并优先选择机械开挖，基槽开挖时注意避免超挖，防止扰动基底；(3)对回填土进行分层压实，并对各层压实度进行检测，控制边坡周围回填土的密实度，在四周宽0.3m、深0.5m范围内用素混凝土回填。

模板施工质量控制措施：(1)支架布置在坚实的地基上，在地基土上安装时加设垫板，同时确保基土坚实，并注意做好排水工作；(2)模板钢拉杆保持相对笔直，混凝土外露出的拉杆端部需为可拆卸式；(3)施工过程中，为保证混凝土表面的平整和整体的密实，需确保模板同混凝土接触处、模板接缝处的良好衔接。

主体混凝土工程为本项目实施重难点部分，主要措施有：(1)填筑施工严格控制含水量、铺填厚度、控制碾压遍数及碾压方向等，填筑采用分层铺筑、避免出现碾压界沟；(2)落实浇筑监仓制度，确保所有浇筑仓从开仓至浇筑结束，均有专门人员监仓，整个过程受到实时监管；(3)混凝土浇筑时做到充分振捣，模板接合紧密，防止漏浆。

4.4 雨季施工措施

考虑地区气候和部分工期处于汛期的实际情况，针对雨季施工制定了相应措施，主要有：(1)做好横向排水，横坡度设为3%，做到随填随压，避免积水造成所用土含水量过大，影响填筑质量和施工进度；(2)雨季到来前，即将排水沟和水网疏通，确保水流通畅；(3)制定专项施工方案，成立雨季施工组织管理机构，强化责任意识，落实职工雨季施工的安全保障措施，确保施工安全，保证工程进度；(4)做好防汛教育培训工作，宣传避险路线和避险知识，提升防护意识，增强职工抗灾自救能力；(5)做好设备维护工作，精密设备入库保存，露天设备及时覆盖，做好防雨措施。