２０１１年第４期 黑龙江水利科技 Ｎｏ．４．２０１ｌ （第３９卷） Ｈｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３９） 文章编号：１００７—７５９６（２０１１）０４—００３５—０３ 高州水库灌区续建配套与节水改造首期工程 施工导流设计与应用 刘思华 （广东省水利电力规划勘测设计研究院，广州５１０６３０） 摘 要：施工导流方案设计是灌区改造工程建设中的重要课题：对工程施工程序和工期起决定和控制作用，其重点是如何解决灌区 渠道正常供水与施工的矛盾，文章以工程实例，介绍通过钢板桩围堰等施工导流措施解决上述矛盾。 关键词：灌区；续建配套；施工导流；钢板桩；围堰 中图分类号：￥２７４ 文献标识码：Ａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｒｏｌｌａｒｙ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ——Ｓａｖｅ Ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｄｕｒｉｎｇ Ｆｉｒｓｔ Ｐｅｒｉｏｄ ｉｎ Ｇａｏｚｈｏｕ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ Ａｒｅａ ＵＵ Ｓｉ—ｈｕａ （Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ， Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｎａ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｕｂｊｅｃｔ ｄｕｈｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ａｒｅａ，ｐｌａｙｓ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｖｅ ｎａｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｐｍｊｅｃｔ ｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｋｅｙ ｉｓ ｈｏｗ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｆｌｉｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｏｒｍａｌ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ａｒｅａ．Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ａｎ ｅｎ６ｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｓｅ ａｓ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ—ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅ ｃｏｆｆｅｒｄａｍ，ａｓ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｄｉｖｅｓｒｉｏｎ，ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ａｂｏｖｅ ｃｏｎｆｌｉｃｔｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ． 、 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｒａｅａ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｒｏｌｌａｒｙ ｐｒｏｊｅｃｔ；ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ；ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅ；ｃｏｆｆｅｒｄａｍ １ 工程概况 年施工，施工导流主要分为两类： 高州水库灌区位于广东省粤西沿海鉴江流域中下游平 ２．１渠道施工导流 原，原设计灌溉总面积７．８７万ｈｍ ，是广东省三大灌区之一， 本工程为灌区改造项目，原各渠道均有输送农业灌溉用 并自１９９７年起被列为实施续建配套的全国重点大型灌区之 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 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、 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 陈垌支渠、高州引鉴总干渠、南盛引鉴总于渠、南盛引鉴水轮 以上，在每年春耕和其他农忙月份需连续供水的时间更长； 泵干渠、高化支渠、南干渠、三文田支渠、陈金支渠、世华支 高州引鉴总干渠穿过高州市城区，且雨季有天然洪水汇入， 渠、双花支渠，渠道设计的总长度为１５３．３１２ ｋｍ。各类渠系 有排洪任务，渠道导流流量较大。前述３条主要渠道的主要 建筑物共计为１ ５２８座，其中各类水闸７４座，渡槽２０座，涵洞 工程特性见表１。 ４８８座，隧洞１条，桥梁２４８座，接洪堰６９７座 Ｊ。 高州引鉴总干渠桩号６＋２８７～２７＋００１、南盛引鉴总干 全线渠道均采用现浇混凝土衬砌，其中石骨总干渠及东 渠桩号０＋０００—２２＋９８４均按０．５ ｍ积水水深考虑施工方案， 干渠混凝土衬砌厚１０ ａｍ，其他渠道混凝土衬砌全部厚８ ｅｍ。 可以满足施工洪水要求。 渠道渠底地层岩性依次为：填土或黏土、全风化带（Ｖ一１）层 ２．２渠系建筑物导流 （可塑）、全风化带（Ｖ一２）层（硬塑一坚硬）、强风化带（ＩＶ）、 因有供水要求或者连续停水时问短，以及受施工洪水影 弱风化带（Ⅲ）等。 响而需导流的渠系建筑物包括：各类水闸、放水涵、过底涵、 ２施工导流范围 渡槽等，各条渠道均有分布。 本灌区的特点是渠线长、渠系建筑物分散。项目采取全 以上两类施工导流，目标是如何解决渠道正常供水或排 【收稿日期］２０１１—０６～２７ ［作者简介］刘思华（１９５９一），男，广东兴宁人，高级工程师，副院长，长期从事水利水电工程咨询设计及技术管理工作。 一３５— ２０１１年第４期 （第３９卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．４．２０１１ Ｈｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３９） 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 流量为１５ ｎｌ ／ｓ，东干渠（桩号０＋０００—２０＋２５４）的施工导流 流量为１０ ｉｎ ／ｓ（均已包括供给茂名市城区的生活用水流量 ３．８８ Ｉｎ ／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 ｉｎ、东干渠渠底均宽仅６ ８ ｉｎ，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／ｍ ）防 渗。钢板桩两侧各预留０．５ ＩＴＩ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 ｎｌ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， 石骨总干渠柬窄后的渠道水深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 ｎｌ。 表３石骨总干渠施工导流水力计算成果表 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 。 本工程施工导流时段明细见表２。 表２施工导流时段表 ３．３．２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，有天然洪水汇人，施工导流流量２５．８～ ２７．３ ｍ ＪＳ＇ｏ由于高州引鉴总干渠渠底均宽仅１Ｏ～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＋０６２～６十２８７渠段束窄后的渠道水 深２．５０ ３．１３ １１１，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 ｎａ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。 ３．３导流方式 ３．３．１石骨总干渠和东干渠 渠道的施工导流方式、导流建筑物、施工时段、导流流量 枯水期，石骨总干渠（桩号０＋０００—１４＋６２４）施工导流 汇总表见表４。 表４渠道施工导流特性表 一３６— 刘思华：高州水库灌区续建配套与节水改造首期工程 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 第４期 算相应钢板桩围堰人土深度约为挡水深度的ｌ倍，而市场上 的钢板桩均为定型产品，其单根标准长度为：６ ｉｎ、９ ｍ、１２ ｎｌ 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），钢板桩人土深度 约３．０ ｍ，在钢板桩迎水侧设土工膜（３００ ｇ／ｍ ）防渗。围堰 结构剖面图见图ｌ。 ：． 卜 一… 女撇 兰ｆ— ／～ 垦 Ｊ＿ 星 ＼ 一 －．４００ ● Ｉ ———３．４．２钢板桩结构计算 ３．４．２．１计算条件 根据渠道水深ｈ＝３ ｉｎ（水体近似简化为如下土层：容重 ．ｙ＝１０ ｋＮ／ｍ 、内摩擦角‘Ｐ＝０．０。、凝聚力Ｃ：０．０ ｋＰａ）、渠道 地基黏土层参数（容重ｙ＝１９ ｋＮ／ｍ 、内摩擦角‘Ｐ＝１８。、凝聚 力Ｃ＝１４ ｋＰａ）、钢板桩人土深度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１ 渠道纵向钢板桩围堰剖面图 兰 ！ｃ ０氧ｎｎ）《一￣）－－－（７，６７） ｔｆ￣ＫＮ一 ） ｃ０肿）一一 ７２５６） Ｊ斌ＫＮ） ＜一 Ｓ∞卜－（５４ ７２） 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 蜘 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。 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，按打设钢板桩一一期边坡、底板衬砌 混凝土一二期边坡、底板衬砌混凝土一拔除钢板桩一底板中 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５Ｏ 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 ｎｌ，平均堰高１．０ ＩＴＩ，两侧边 坡１：１。 表５钢板桩围堰计算成果表 ５结语 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 ｃｍ ，则： Ｍｏｒ＝ ＝６７．２ ＭＰａ＜ ＝２１５ ＭＰａ 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 ｉｎ，平 均堰高１．０ ｉｎ，两侧边坡１：１．０。 近年来，全国大力发展农田水利基本建设，今年发布的 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。 参考文献： ［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． ３７— 一
