深厚覆蓋層截流施工技術(shù)分析

劉倩

摘 要：截流工程是水利水電建設(shè)項(xiàng)目中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它的成敗直接影響著工程的工期和造價(jià)。越來越多的水利工程修建在深厚覆蓋層上，深厚覆蓋層河床截流的不確定因素較多，截流綜合難度大，為了確保截流的順利進(jìn)行，降低截流難度措施的研究成為了工程的關(guān)鍵技術(shù)問題。文章在前人的研究之上，就國內(nèi)深厚覆蓋層截流施工進(jìn)行了簡略總結(jié)，歸納了施工過程出現(xiàn)的技術(shù)問題及解決措施，為同類地質(zhì)條件下的截流施工提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：水利工程；深厚覆蓋層；截流；施工技術(shù)

引言

截流工程是水利水電建設(shè)項(xiàng)目中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它的成敗直接影響著工程的工期和造價(jià)。我國西南地區(qū)自然地質(zhì)條件復(fù)雜，山高谷深，川流奔涌，水能資源豐富[1]。大量的河床鉆孔資料顯示，以云南-四川-河南一線為界以北地區(qū)河床深厚覆蓋層問題尤為突出。其覆蓋層基本特征各異，分布范圍廣泛，深度少則50余米，多則400余米[2]。目前針對(duì)深厚覆蓋層河谷地段的開發(fā)和利用是我國水電事業(yè)發(fā)展的主要方向。深厚覆蓋層截流的不確定因素較多，截流施工難度較大，稍有不慎就可能危及截流工程安全。文章在前人的研究之上，分析了深厚覆蓋層河床截流工程遇到的問題及措施，為實(shí)現(xiàn)同類地址條件下的截流施工安全性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一提供有效的指導(dǎo)。

1 深厚覆蓋層河床截流施工技術(shù)難點(diǎn)

水利工程中深厚覆蓋層是指經(jīng)過各種地質(zhì)作用堆積于河床基巖上，厚度大于30m的第四紀(jì)松散堆積物[3]。河床覆蓋層一般由土、砂、卵石、碎石及塊石混合組成，受地質(zhì)和水文條件的影響，不同地區(qū)覆蓋層的結(jié)構(gòu)有所差異。深厚覆蓋層截流的主要難點(diǎn)在于如何有效控制截流過程中的沖刷破壞，必須選擇合理的導(dǎo)流方案、龍口位置、拋投材料等才能確保截流的順利進(jìn)行。圍堰安全及邊坡防護(hù)是覆蓋層河床上導(dǎo)流工程關(guān)注的主要問題，導(dǎo)流方案的設(shè)計(jì)也直接影響到截流工程的安全性。

覆蓋層河床截流主要涉及截流拋投料穩(wěn)定、截流龍口覆蓋層穩(wěn)定、覆蓋層河床降低截流難度措施等關(guān)鍵技術(shù)問題：（1）如何根據(jù)地形及原河床地質(zhì)資料，選定合理的導(dǎo)流方案；（2）如何根據(jù)龍口覆蓋層的類別確定龍口位置和護(hù)底方案；（3）如何根據(jù)河床地質(zhì)情況確定截流采用方式（平堵、立堵、混合堵），及截流拋投料中人工混凝土塊體的體型、重量及數(shù)量，以保證截流備料既經(jīng)濟(jì)又能滿足施工要求。

2 深厚覆蓋層河床截流施工技術(shù)

2.1 補(bǔ)充地質(zhì)勘探

在深厚覆蓋層上截流，地質(zhì)勘查尤為重要。導(dǎo)流方案的擬定，需要依據(jù)覆蓋層分布及其特性，綜合考慮。只有準(zhǔn)確的掌握河川的地質(zhì)、地貌資料，才能確定合理的導(dǎo)流和護(hù)底方案、及截流方式。生產(chǎn)實(shí)踐表明[4-5]應(yīng)用EH4大地電磁測(cè)深反演電阻率剖面技術(shù)是解決深厚覆蓋層的有效勘探方法，可為水利工程建設(shè)提供較為詳盡的基礎(chǔ)資料。

2.2 選定龍口位置

深厚覆蓋層河床截流，戧堤的布置要綜合考慮河床兩岸地形、水流流向及施工交通條件等因素。龍口布置原則為：（1）盡量使截流戧堤用料合理、施工強(qiáng)度均衡；（2）盡可能選擇覆蓋層較薄、抗沖能力較好的部位，避免引起截流戧堤塌滑失穩(wěn)；（3）選擇河床地質(zhì)橫斷面巖基較平緩的部位，盡量避開河床主河道“V”型槽及順流向陡坡。

水工模型試驗(yàn)是確定護(hù)底范圍和厚度的要方法[6]：（1）順戧堤軸線的長度等于覆蓋層剛開始受到?jīng)_刷破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的龍口寬度；（2）護(hù)底范圍順?biāo)鞣较驊?yīng)超出戧堤坡腳，戧堤軸線以上取水深的2倍，堤軸線以下取水深的2～4倍；（3）護(hù)底要盡量避免出現(xiàn)架空現(xiàn)象，拋石層最小厚度取最大拋石粒徑的2倍。

2.3 截流備料

龍口合龍段施工強(qiáng)度高、時(shí)段緊迫、截流備料的科學(xué)性是保證截流快速、高效、有序、穩(wěn)妥進(jìn)行的關(guān)鍵。截流材料應(yīng)優(yōu)先考慮使用本工程建筑物石方開挖的石料。龍口流速和拋投材料的抗沖流速?zèng)Q定了截流材料的尺寸。考慮到流失量、損耗等因素，備料系數(shù)一般取1.2～1.8。截流戧堤拋投料種類和粒徑的選擇是根據(jù)模型試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果，參考水工模型試驗(yàn)成果，并結(jié)合其他工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出。截流材料應(yīng)分類堆放，便于截流調(diào)度使用，截流施工期實(shí)行嚴(yán)格的交通管制確保截流備料場(chǎng)與截流戧堤間道路的暢通。

2.4 龍口護(hù)底

針對(duì)深厚覆蓋層類型的護(hù)底，首先應(yīng)優(yōu)化導(dǎo)流方案，來減小護(hù)底的難度，進(jìn)占時(shí)盡量采取全斷面整體推進(jìn)，在采取上挑角進(jìn)占時(shí)，一方面要盡量減少挑出的長度，另一方面要注意跟緊補(bǔ)拋。避免使用塊石直接直接拋填護(hù)底，可選用人工預(yù)制混凝土四面體、六面體、鋼筋鉛絲籠及拋投大塊石進(jìn)行護(hù)底。有利于增加龍口河床的糙度、提高龍口的抗沖能力，減少拋投材料的流失量。常見的護(hù)底材料有鋼絲籠、四面體、榪杈體、透水六面體以及大石、特大石等。同時(shí)要根據(jù)河床的地址特征和截流河段的水力學(xué)參數(shù)，優(yōu)化護(hù)底的平面布置。龍口護(hù)底的厚度及范圍也要進(jìn)行合理選擇，盡量采用雙層或多層鋪?zhàn)o(hù)，有利于護(hù)底的穩(wěn)定性。

由于深厚覆蓋層河床截流施工時(shí)采用立堵方式對(duì)河床沖刷嚴(yán)重，不利于龍口合攏及整個(gè)堰體的穩(wěn)定，故在實(shí)際施工中多選先平堵后立堵相結(jié)合的方式進(jìn)行?！跋冗M(jìn)后退”護(hù)底法正是運(yùn)用了該原理?！跋冗M(jìn)后退”[7-8]護(hù)底法是指從河床單側(cè)戧堤預(yù)進(jìn)占至設(shè)計(jì)龍口位置，并利用河床另一側(cè)設(shè)計(jì)戧堤位置進(jìn)行分流；之后對(duì)已進(jìn)占完成龍口位置和戧堤上下游側(cè)坡面進(jìn)行防護(hù)；最后，采用倒退式挖除設(shè)計(jì)護(hù)底高程以上的預(yù)進(jìn)占戧堤部分。該護(hù)底方法簡單易行、便于操作和容易熟練掌握，降低了截流施工風(fēng)險(xiǎn)，保證了護(hù)底施工質(zhì)量，對(duì)國內(nèi)其他深厚覆蓋層抵抗沖河床截流施工具有借鑒和推廣意義。

3 結(jié)束語

隨著中國水電行業(yè)的快速發(fā)展，水利工程正在向著地質(zhì)條件更復(fù)雜、技術(shù)難度更高的方向發(fā)展。在深厚覆蓋層上修建大壩，已成為水電行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。文章對(duì)深厚覆蓋層河床截流施工技術(shù)的總結(jié)如下：（1）深厚覆蓋層截流時(shí)，對(duì)河床的地質(zhì)勘查是必要的，對(duì)河床地質(zhì)實(shí)際情況的詳細(xì)料了解，有利于提高截流計(jì)算的精度，以便結(jié)合工程的具體情況、因地制宜選取具有科學(xué)性、時(shí)效性、合理性、經(jīng)濟(jì)性的施工方案。（2）拋投材料的穩(wěn)定性受覆蓋層穩(wěn)定性的影響極大。為了確保截流的順利完成，深覆蓋層截流護(hù)底尤為重要。“先進(jìn)后退”護(hù)底的新方法有效地解決了低抗沖速粉細(xì)砂河床截流施工問題，對(duì)于抗沖流速低，覆蓋層較厚的區(qū)域，值得推廣。

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