供热管道直埋穿越河流草袋围堰导流系统设计
对于防洪级别较高、不允许断流的河道，当有供热管道横向直埋敷设穿越河底并需要开挖河床时，必须采取安全、可靠的围堰及导流措施，安全、可靠的围堰应具备可靠的防渗、防冲刷特性以及必要的施工机械交通能力。本文对DN 1 000 mm热水供热管道（1供1回）河底直埋敷设穿越沂河工程中围堰导流系统的设计进行探讨。
1 项目概况
1.1 水文地质概况
沂河是临沂的母亲河，从沂蒙山区纵贯临沂南部平原。政府十分重视对沂河的治理，在其干支流上游修建了跋山、岸堤、唐村、许家崖等十几座大中型水库，在其下游加固堤防，建分洪闸。1997年，又在临沂城东建起小埠东橡胶拦河坝。
该工程供热管道穿越沂河位置位于小埠东橡胶拦河坝下游，刘家道口枢纽上游，距小埠东橡胶拦河坝约1.39 km，河道宽约1 450 m（堤内侧间距），刘家道口枢纽上游正常蓄水位为60.00 m，近期蓄水位为59.50 m。固定河床为安山岩岩层，固定河床上方为4.0~6.5 m厚的中粗砂层。供热管道穿河断面处，5 a一遇、10 a一遇汛期洪水流量分别为6 132、8 960 m3/s；5 a一遇、10 a一遇枯期（当年10月至次年5月）洪水流量分别为270、468 m3/s。
1.2 供热管道河底直埋敷设要求
①由于供热管道直埋敷设在河床以下，基本上不具备抢险维修的条件，因此穿越段供热管道不能出现补偿器等易出现故障的附件，管道的设计寿命必须不低于整个管网系统的设计寿命。
②供热管道的保温层在未进行补口密封前不允许进水，因此施工时须保证沟槽内为无水环境。
2 穿越堤岸方案
过河管道为两条DN 1 000 mm供热管道，保护层外直径为1 155 mm。采取顶管穿越（加钢套管）方式穿越两侧堤岸，钢套管内直径为2 000 mm，每侧堤岸穿越长度约150 m。左右堤岸外各设一个顶管工作坑，顶管工作坑采取沉井方式施工。
3 围堰导流系统的设计计算
3.1 围堰导流方案
图1 一期围堰导流系统平面布置
图2 二期围堰导流系统平面布置
3.2 围堰设计
①导流流量标准
根据SL 303—2004《水利水电工程施工组织设计规范》表3.2.1对导流流量标准进行判定，确定该项目导流构筑物的级别为5级，导流流量标准可采用5~10 a一遇。根据沂河的水文地质资料，汛枯期洪水流量相差巨大，结合本工程的导流方式，工程安排在1—5月的枯期进行施工，导流流量标准为枯期10 a一遇洪水流量（468 m3/s）。
②堰顶高程校核计算
导流通道上游水位雍高Z的计算式为：
结合上游小埠东橡胶拦河坝和下游刘家道口枢纽的调节，工程施工位置正常水位60.0 m，近期水位59.5 m。工程施工导流期间河道水位按近期水位59.5 m考虑，平均水深约2.7 m，围堰设计超高1.0 m，堰顶设计高程60.5 m，平均堰高3.7 m。
对于一期工程，导流流量以枯期10 a一遇洪水流量468 m3/s作为计算依据，根据围堰设计参数及文献［2］给出的计算方法，计算得到：在围堰导流条件下，vc=2.04 m/s；在不设置围堰导流的正常条件下，v0=0.76 m/s。由式（1）计算得到，导流通道上游水位雍高Z为0.264 m。即设置围堰后，上游水位将达到59.764 m。因此，一期堰顶设计高程满足要求。由于二期导流过流宽度相对一期工程增大很多，因此二期工程的围堰无须加高，与一期堰顶设计高程同为60.5 m即可。
③围堰设计
在本工程的设计中，由于围堰呈环形，围堰顶面外圈设计为单车道（车道宽4 m，两侧路肩各宽1 m，共6 m宽），主要用于土体、供热管道的运送。一二期工程上游横向围堰内圈（采用下沉设计）均设置20 m宽硬化路面（标高56.80 m），作为施工机械的主要通道和操作面。下游横向围堰、纵向围堰内圈均设置10 m宽硬化路面（标高56.80 m），作为施工机械的次要通道和操作面。
围堰采用黏土堰体，垂直铺塑防渗的结构型式。堰顶设计高程60.5 m，平均堰高3.7 m，迎水面边坡系数为1∶2.5，背水面边坡系数为1∶2.0。为防止迎水坡面受水流冲刷而破坏，纵向围堰坡面上铺设无纺布并压0.5 m厚的草袋土，横向围堰坡面上铺无纺布并压0.35 m厚的草袋土。堰体水下部分采用水中抛填，围堰填筑出水面后，采用施工机械平整工作面并实施分层碾压，直至堰顶设计标高。
4 结语
该供热管道穿越河流工程采取分期设置围堰束窄河床的导流方式，并采用了垂直铺塑的防渗方式和设置降水沟的辅助降水方式，为安全施工提供了足够的安全保障。该项工程设计是水利设计和供热工程设计的有机结合，为供热管道河底直埋敷设穿越河流积累了设计施工经验。
