水電站施工截流方式分析

左 軍

（武漢長科工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，武漢 430000）

水電站施工截流方式分析

左 軍

（武漢長科工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，武漢 430000）

某水電站采用的是二段三期進行施工的導(dǎo)流方式，工程二期的截流在截流流量、龍口速度和水位差方面都屬于流量較大的截流。本文主要分析該水電站工程的情況，對截流方案的選擇、現(xiàn)場組織準備和導(dǎo)流方案進行深入分析，為同類型的大江大河截流提供相應(yīng)的經(jīng)驗，以供參考。

水電站；截流施工；方案選擇

1　某水電站工程概況

某水電站在四川境內(nèi)長江流域的支流上，采用重力式的擋水壩段，以及河床式電站廠房壩段，水電站的總裝機量為600 MW。水庫在正常情況下可蓄水1 200 m，可存儲1億 m3的水資源。水電站的主要功能是調(diào)節(jié)水流量。永久性主要的建筑物按照建筑物二級來設(shè)計，次要的建筑按照三級設(shè)計。該水電站最大壩高為67 m，壩頂長為500 m。在水電站安裝了4臺15萬 kW的軸流轉(zhuǎn)漿式的水輪發(fā)電機組，這個水電站和上游的錦屏一級和二灘的水庫聯(lián)合起來，可以在每年的枯水期出水22.5萬 kW。

1.1某水電站地質(zhì)條件分析

在該水電站的上游，圍堰河床的覆蓋層為25 m，最大厚度為30 m。河床的覆蓋層分為上層、下層和砂卵礫石層3層，中部為隔水層，主要材料是粉砂質(zhì)粘土，整個河床基本上是粉砂粘土，河床的右側(cè)直接和基巖接觸，一般厚度達到20 m。基巖的組成成分是混合巖，透水性較弱，其中在右側(cè)擠壓的淺的巖體部位的透水性也較差，在下面的巖體為微透水性。這種相對的隔水層透水性比較弱，當鉆孔通到底部時，地下承壓水會冒出，高出河水位4 m左右。要注意的是，承壓水位在四季中始終和河水位保持一致。

下游的圍堰河床左段的覆蓋層主要組成部分是砂卵礫石，較薄，只有8 m。右側(cè)的覆蓋層厚度為30 m。上面和下面的覆蓋層為砂卵礫石層，中間為隔水的粉砂質(zhì)黏土層。

1.2某水電站地形條件分析

該水電站壩址位于距離大橋下游700 m的地方，河段比較順直，河面寬闊，呈不對稱的“U”型谷。其中枯水期水位為980 m，河面寬為90 m，正常的蓄水位為1 000 m。河流右岸一般有沙灘分布，面積為35 000 m2。河流兩岸有許多山體，高出河水面250 m，右岸山體的平均坡度為37°，并且有2條沖溝切割了山體，河流呈梯級分布。在河流左岸，不僅有梯級分布的地形和連續(xù)的高地坡，還有壩肩部位為長約500 m的基巖臨江凸岸，經(jīng)過流水沖刷，久而久之形成了下部較陡、上部坡度較緩的地形。加之兩岸邊上修建公路，人為因素也逐漸改變兩岸的地形地貌。

2　導(dǎo)流方式

該水電站工程的導(dǎo)流方式是分三期進行導(dǎo)流。一期導(dǎo)流的主要任務(wù)是在較窄的河床過流時，在一期圍堰的支持下，順利結(jié)束右岸導(dǎo)流明渠和導(dǎo)流的工程，前提條件是2012年6月明渠已經(jīng)完成過流。二期導(dǎo)流的主要方式是在和右岸明渠豎直的方向?qū)︺暯拥亩谏稀⑾掠螄?，擋住上游的河水，采用明渠泄流。在施工中?yīng)注意，施工左岸擋水壩段、廠房壩段有4個孔泄洪4閘口。三期導(dǎo)流的方式是根據(jù)三期上游和下游的土石圍堰封堵導(dǎo)流明渠，在河段的各泄洪閘上，又分出明渠內(nèi)的3孔泄洪閘進行工程改建，改建后的部分右岸屬于擋水壩段。

3　截流方案選擇

3.1截流難度

該水電站工程二期大江截流存在以下難點。第一，二期截流流量大，截流戧堤上下游最大落差3.13 m，截流龍口平均流速較大，截流難度大。第二，工程壩址區(qū)河床地質(zhì)、水文條件復(fù)雜，河床為深厚砂卵石覆蓋層，抗沖刷能力弱，不利于截流戧堤穩(wěn)定。第三，截流戧堤預(yù)進占段位于河床深槽位置，水深、流速較大且流態(tài)復(fù)雜，不利于截流戧堤穩(wěn)定。第四，主河床右岸是導(dǎo)流明渠左導(dǎo)墻一期施工縱向圍堰，截流戧堤部位有小粒徑塊石及堰體殘留，臨水面及水位線以下多為原河床砂卵石覆蓋層。第五，該工程二期截流預(yù)進占段拋投的料物來自頭道河渣場，是明渠基坑開挖渣料，風(fēng)化嚴重，顆粒級配組成不滿足截流拋投料技術(shù)要求，對截流戧堤堤頭穩(wěn)定不利。第六，截流塊石量有限，塊石料嚴重缺乏，備料任務(wù)艱巨。

3.2選擇截流方式

在國內(nèi)外先進的水利樞紐工程的施工經(jīng)驗基礎(chǔ)上，根據(jù)這一工程的具體情況，借助截流模型的實驗結(jié)果，采用水力學(xué)計算的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，仔細分析、比較施工技術(shù)方案的科學(xué)性、可行性和經(jīng)濟性。截流方式一般是立堵截流，從上游單戧單向（從左岸到右岸），通常在右岸的河床設(shè)置截流的龍口，在下游的圍堰處進行施工。

3.3布置優(yōu)化截流戧堤

傳統(tǒng)的設(shè)計中，截流戧堤軸線平直，即將折線部分軸線與水流方向呈直角。在原來的設(shè)計中，圍堰位置及形狀設(shè)計保持不變，戧堤軸線長度約為190 m。為做好防沖裹頭，采用鋼筋石籠在右岸導(dǎo)流明渠一期圍堰，保持接頭部位的銜接緊密。

3.4優(yōu)化截流戧堤斷面

根據(jù)正常的截流流量2 400 m3/s，得知導(dǎo)流明渠泄流能力曲線，截流閉氣后，河流的上游水位上升到了990 m。為保證防滲墻施工質(zhì)量和保證安全的施工高度，確定戧堤頂高程為990 m，按梯形斷面設(shè)計，上游邊坡的坡度、堤端邊坡和下游邊坡的比例都是1∶1.5。

3.5截流分區(qū)和龍口參數(shù)

截流龍口的位置一定要按照江長江流域一定標準的流量、導(dǎo)流明渠的分流條件來。因為確定截流分區(qū)和龍口的參數(shù)很重要，為保證截流成功，應(yīng)精確選定龍口位置，根據(jù)截流力學(xué)計算成果和現(xiàn)場的施工實際情況，對比本工程截流戧堤的地質(zhì)條件，選擇在左岸為河床，右岸為河床沙灘，地勢較高的地方建設(shè)龍頭。

4　截流施工

4.1截流施工強度

首先要考慮預(yù)進占段拋投強度。正常的預(yù)進占段拋投總量為90 000 m3，依照水電站工程的規(guī)劃，每天平均拋投的強度為3 500 m3，最大的拋投強度要達到4 500 m3。其次，考慮龍口段拋投強度。2012年11月隨機進行龍口合攏，戧堤龍口合攏總拋投量2.05萬 m3料物，最大的拋投強度達到了900 m3/h。然后考慮堤頭拋填強度，戧堤堤頭最大拋投強度要達到930 m3/h，在截流施工時預(yù)進占段最大小時拋投強度應(yīng)為220 m3/h。至于龍口段的最大拋投強度為850 m3/h。

4.2截流施工設(shè)備選擇

為提高截流施工拋投強度，達到前期圍堰填筑的要求，應(yīng)具備足夠的裝、挖和運輸設(shè)備，選用容量大、效率高和質(zhì)量好的機器設(shè)備。挖機設(shè)備主要選用2 m3的反鏟和裝卸機等挖裝，原級配混凝土四面體、鉛絲石籠等選用25 t/16 t的汽車吊吊裝。運輸設(shè)備主要選用裝載量為25 t的自卸式的汽車，本次工程計劃需要25 t的自卸汽車150輛，推土機4臺，挖機裝備為20臺。還需要汽車吊5輛投入到截流施工中。

4.3預(yù)進占段施工

截流在預(yù)進占段施工中，采取的步驟是：先根據(jù)上流的上游單戧自左向右單向立堵進占，然后進行測量放樣，分清龍口段預(yù)進占和非龍口段預(yù)進占，對于非龍口段預(yù)進占，采用戧堤裹頭保護，等到龍口合攏，這一階段的施工就完成了，需要注意的是，預(yù)留的龍口寬60 m。

在戧堤進占施工前，首先應(yīng)設(shè)計截流施工的道路，進行現(xiàn)場布置，然后做好截流戧堤軸線及邊線、頂高程、頂寬的標志。預(yù)進占依靠石渣進行直接的拋投，方法是：首先在進占的過程中，根據(jù)堤頭穩(wěn)定情況選用不同的拋投方法，針對自卸式的汽車，全面拋投；針對深水拋填，采用堤頭卸車集料，配合推土機趕料拋投。至于截流挖裝設(shè)備，選用斗容為1 m3的液壓反鏟，吊裝鉛絲石籠（噸袋）串、砼四面體等選用16 t、25 t汽車吊。在預(yù)進占期間，最大的河流速度是4.5 m/s，根據(jù)施工的具體情況決定是否拋填大石和四面體等特殊料物。

5　結(jié) 語

該水電站大江二期截流施工過程中，各方面共同努力，施工人員精心設(shè)計施工方案，科學(xué)籌劃施工進程，充分準備施工設(shè)備，及時解決工程中出現(xiàn)的問題。同時，結(jié)合工程的地質(zhì)條件和水文條件，對水電站工程二期截流工程中的截流方案和截流料源進行不斷地優(yōu)化。優(yōu)化截流方式，布置優(yōu)化截流戧堤，優(yōu)化截流戧堤斷面。在截流施工中，考慮截流施工強度，截流施工設(shè)備選擇，規(guī)范預(yù)進占段施工過程，使整個二期圍堰戧堤順利完工。充分證明本次截流所采用的截流方案和截流技術(shù)是科學(xué)合理的，值得借鑒。

主要參考文獻

［1］胡志明.新時期水電站施工技術(shù)與管理研究［J］.城市建筑，2014（2）.

［2］高鵬.向家壩水電站大江截流設(shè)計與施工［J］.人民長江，2015（2）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.14.113

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1673-0194（2015）14-0144-02

2015-05-02