大壩截流戧堤施工技術(shù)探討

羅清湖

（中國水利水電第八工程局有限公司　長沙市　410004）

?

大壩截流戧堤施工技術(shù)探討

羅清湖

（中國水利水電第八工程局有限公司長沙市410004）

【摘要】文章通過結(jié)合班谷大壩工程實例，提出截流方案采取上游單戧立堵截流方案，結(jié)合工程特點，提出合理的截流戧堤設(shè)計思路，同時系統(tǒng)探討截流戧堤施工過程，可為同類工程提供參考實例。

【關(guān)鍵詞】大壩工程截流戧堤設(shè)計

1　項目概況

班谷大壩壩址處于深切橫向河谷，兩岸山體雄厚、基本成“U”型對稱分布。兩岸山高（100～200）m，枯水期河面寬（20～40）m，深2余米。本工程采用圍堰擋水、箱涵導(dǎo)流的導(dǎo)流方式，上游RCC圍堰、下游土石圍堰均采用過水圍堰，由于當?shù)厮馁Y料不足，且結(jié)合上年的降雨量資料，前期采用修建縱向臨時圍堰，河床束窄導(dǎo)流的導(dǎo)流方式，中期采用過水圍堰箱涵泄流的枯期導(dǎo)流方式，后期采用在壩體上預(yù)留缺口，主汛期洪水由箱涵、壩體缺口聯(lián)合導(dǎo)流方式。

2　截流戧堤設(shè)計

2.1截流方案

按選定的截流方案——上游單戧立堵截流方案，截流戧堤布置在上游圍堰的上游側(cè)，結(jié)合上游RCC圍堰布置，以不影響上游圍堰的施工為原則，截流戧堤軸線和上游圍堰軸線平行，兩軸線相距8.5m。

截流龍口寬度定為12m，根據(jù)拋投材料分為預(yù)進占區(qū)、I區(qū)、II區(qū)、Ⅲ區(qū)、和Ⅳ區(qū)。戧堤設(shè)計斷面為梯形，戧堤堤頂寬度3m，可以滿足1輛（20～32）t自卸汽車在堤頭拋投。按流量50m3/s計算，截流戧堤閉氣后擋水高程為EL.30.00m，同時考慮戧堤能擋四月的最大流量120m3/s，以此確定戧堤堤頂高程EL. 32.00m，戧堤的上游邊坡為1∶1.2，下游為1∶1.2，進占方向堤頭邊坡為1∶1.2，可滿足戧堤穩(wěn)定要求，戧堤總長28.85m。

戧堤上游邊坡為1∶1.2，下游邊坡為1∶1.2，進占方向堤頭推進坡比為1∶1.2。截流龍口寬度定為12m，設(shè)計龍口分為4個區(qū)，將龍口從左至右按3m依次分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)，分別對龍口寬度為12m、9m、6m、3m時進行水力計算，經(jīng)計算得截流戧堤龍口處各水力要素詳見表1。

表1　龍口水力學(xué)參數(shù)成果表

根據(jù)伊茲巴什公式計算截流過程中拋投塊石的穩(wěn)定性及當量直徑。拋石塊徑計算公式為：塊石當量粒徑d=（v/K）2/｛2g（rs-r）/r｝。

2.2龍口分區(qū)

龍口拋投材料粒徑（或重量）按照伊茲巴什公式的計算成果，并參照國內(nèi)外水電工程截流的實際資料，綜合分析確定。針對各進占拋投材料的特性，把截流龍口分成預(yù)進占區(qū)、Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)，各區(qū)的布置、控制水力指標及進占拋投材料確定如下：預(yù)進占區(qū)，右岸戧堤進占長度11m，在右岸進占區(qū)形成20m×10m的回車場。龍口水面寬度12m，龍口的最大落差0.38m，平均流速3.49m/s，單寬流量4.34m3/s·m，單寬功率1.65 t·m/s·m。拋投石料采用小石和中石和普通石渣，該區(qū)拋投量為500m3。

Ⅰ區(qū)：戧堤進占長度3m，龍口水面寬度（12～9）m，龍口的落差0.38m，平均流速3.49m/s，單寬流量4.34m3/s·m，單寬功率1.65 t·m/s·m。拋投石料采用大石、中石，該區(qū)拋投量為135m3。Ⅱ區(qū)：戧堤進占長度3m，龍口水面寬度（9～6）m，龍口的落差0.8m，平均流速3.81m/s，單寬流量5.64m3/s.m，單寬功率4.51 t·m/s·m。拋投材料采用大石、中石、石渣，該區(qū)拋投量為135m3。Ⅲ區(qū)：戧堤進占長度3m，龍口水面寬度（6～3）m，龍口的落差0.95m，平均流速3.92m/s，單寬流量6.13m3/s·m，單寬功率5.82 t·m/s·m。拋投石料采用大石、中石、石渣，為135m3。Ⅳ區(qū)：戧堤進占長度3m，龍口水面寬度（3～0）m，龍口的落差1.44m，平均流速3.92m/s，單寬流量6.13m3/s·m，單寬功率8.83 t·m/s·m。拋投石料采用大石、中石，該區(qū)拋投量為80m3。根據(jù)計算出的龍口水力指標，截流時的最困難區(qū)為寬度（6～0）m時，因此此段拋投材料需要以大石為主進行拋投。大石的選料按照計算出的龍口最大平均流速3.92m/s作為控制抗沖流速來確定，選取容易制備的大塊石作為拋投體主料，塊石為粒徑d=（0.6～1.0）m、重量約（0.3～1）t。

表2　拋投塊石化引直徑計算成果表

3　截流戧堤施工

3.1截流施工準備工作

（1）截流水情預(yù)報及水文觀測。截流前期要求主承包商作壩址以上流域的氣象預(yù)報。預(yù)報出截流期間壩址的來水量，并要求預(yù)報有無后期洪水發(fā)生。水位觀測主要在箱涵進口、導(dǎo)流明渠出口，設(shè)置標尺進行流量、水位觀測。龍口測速用簡易方法進行，利用浮標測速。

（2）截流施工場地及交通管理。截流前應(yīng)對所有截流施工場地進行整平，滿足機械設(shè)備施工要求，對河床危險地帶設(shè)置警戒線。對截流施工公路應(yīng)進行清理，保障交通順暢。在截流施工前，對截流備料場、截流施工道路、回車場等進行全面檢查，包括排水、照明設(shè)施等。

（3）截流料場管理。對截流材料應(yīng)按截流設(shè)計分區(qū)堆放，規(guī)劃好進出堆料場的道路，以便截流時根據(jù)進占實際情況供料。

（4）截流指揮調(diào)度。加強截流施工的組織指揮工作，提前組建高效、精干、反應(yīng)快捷的截流組織指揮系統(tǒng)，成立統(tǒng)一的截流指揮機構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗檢閱系統(tǒng)動作的高效性及反應(yīng)快捷性，使所有命令得到切實執(zhí)行，確保截流目標圓滿實現(xiàn)。

3.2預(yù)進占施工

根據(jù)截流戧堤設(shè)計和截流施工道路的布置等條件，本工程截流單向預(yù)進占，預(yù)留龍口寬12m，預(yù)進占采用挖掘機裝渣，自卸汽車運輸至戧堤端部，端進法卸料，推土機推趕，戧堤行車路線擬布置單車道，堤頭全面拋投。預(yù)進占至設(shè)計位置后，采用大塊石作裹頭保護，保護水位以下預(yù)進占戧堤不被水流沖刷淘空。

戧堤預(yù)進占前需對圍堰岸坡進行修整，以保證施工質(zhì)量。戧堤預(yù)進占施工時，龍口落差和流速相對較小，一般開挖石渣或毛料即可穩(wěn)定，堤頭呈流線型進占，即在戧堤前沿全線均勻拋投，全面推進，來車不論石渣大小，有空位即可卸料。同時適當加寬堤頭寬度，以備下一步龍口合龍高強度施工。

3.3護底施工

上游圍堰龍口采用粒徑不小于1.0m的普通塊體護底，下游塊石護底寬度10m，上游塊石護底寬度3m；平拋護底工作須于截流后3天內(nèi)完成。水下平拋護底材料在右岸渣場備料，然后運至龍口定點拋投，采用推土機進行平拋。水下護底材料在箱涵進口圍堰拆除前，在右岸進行部分護底材料的平拋工作，其余部分護底材料在戧堤預(yù)進占完成后進行。同時平拋護底施工可根據(jù)截流前水文情況和施工設(shè)備的具體情況進行調(diào)整，但必須保證護底材料能夠準確就位。

3.4龍口裹頭施工

截流戧堤預(yù)進占完成后，用大塊石堤頭進行妥善保護，大塊石采用20 t自卸汽車運至堤頭工作面，推土機直接沿堤頭坡面推趕，形成龍口裹頭的保護。

3.5龍口施工

（1）截流采用單戧堤雙向立堵截流的方式。堤上車輛運行線路擬布置為單車道，堤頭行車區(qū)域分3個區(qū)布置，即“卸料區(qū)，回車區(qū)，編隊區(qū)”。截流戧堤龍口段主要采用全斷面推進進占方式。堤頭拋投擬采用直接拋投（即自卸汽車運料至堤頭后直接卸料入水中，少量渣場由推土機配合推入水中）的方法。龍口拋投方式與方法根據(jù)現(xiàn)場堤頭推進實際情況及時進行調(diào)整。

（2）根據(jù)水力學(xué)計算成果表，在戧堤進占過程中，根據(jù)水情預(yù)報在截流前2～5天完成戧堤的進占工作，然后用大塊石對堤頭進行妥善保護，為最后的龍口合龍作好準備。進占時可根據(jù)實際情況在戧堤前沿全線均勻拋投，全面推進，當拋投料流失量過大，全線進占較為困難時，采用“上游挑角拋投法”—形成上游角凸出的進占方法，即在上游角拋投大塊石，在戧堤中部和下游側(cè)形成流速較小的回流區(qū)，拋投粒徑較小的材料。龍口過流缺口呈三角形斷面后，全斷面拋投大、中塊體，直至合龍。龍口進占合龍過程中，壓低堤頭，緊貼水面進行進占，隨著戧堤的推進，對戧堤后部進行適當加高。

（3）按龍口進占先后順序，分為龍口Ⅰ區(qū)→龍口Ⅱ區(qū)→龍口Ⅲ區(qū)→龍口Ⅳ區(qū)。截流過程中應(yīng)根據(jù)龍口落差、流速測量資料，隨時調(diào)整拋投時的材料。另外，施工時應(yīng)密切關(guān)注中期、短期流域降雨量、流量和可能發(fā)生超過截流流量的預(yù)報，根據(jù)水情預(yù)報作好必要的度汛準備。截流材料集中堆放于圍堰上游左右岸兩個棄渣場，并按截流進占分區(qū)、塊石粒徑大小進行集中堆放，設(shè)置專人管理、調(diào)度。除截流施工道路上的違章建筑、以及影響截流的臨時設(shè)施，封閉施工作業(yè)場地，維護截流施工道路，確保道路暢通，并且設(shè)置警戒區(qū)，與截流施工無關(guān)的一切外來車輛、人員等不得進入。確保截流時的人員施工安全，在上、下游面截流戧堤設(shè)2～3個救生員，地面上配備救護車及醫(yī)務(wù)人員。

4　結(jié)　語

文章通過結(jié)合班谷大壩工程，系統(tǒng)地總結(jié)了該大壩截流工程施工設(shè)計方案、截流戧堤龍口分區(qū)的優(yōu)化，以及截流戧堤的具體施工過程，總結(jié)出可行的施工控制技術(shù)措施。從本工程實施效果表明，本工程所采用的截流戧堤方案可行，其施工技術(shù)措施是有效安全的。

參考文獻

［1］馬旭東，戴光清，楊慶，許杰.西藏藏木水電站明渠截流戧堤軸線試驗研究［J］.四川水力發(fā)電，2009，（01）：91-94.

［2］李克禮，申茂夏.銅頭水電站二期截流戧堤軸線施工設(shè)計的優(yōu)化與實踐［J］.四川水力發(fā)電，2000，（02）：17-19.

［3］沙曉玲，孫周輝.長河壩水電站截流戧堤合龍上游水位預(yù)測［J］.水電站設(shè)計，2011，（03）：112-114.

作者簡介：羅清湖（1984-），男，湖南桂陽人，大學(xué)本科，工程師，從事水電施工管理工作。

收稿日期：（2016-01-29）