瑪爾擋水電站截流施工綜述

王　磊

（中國水利水電第三工程局有限公司　陜西　西安　710016）

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瑪爾擋水電站截流施工綜述

王磊

（中國水利水電第三工程局有限公司陜西西安710016）

摘要黃河瑪爾擋水電站主河床截流采用單戧立堵，單向進(jìn)占，導(dǎo)流洞過流的方案。為保證截流順利進(jìn)行，之前進(jìn)行了水力學(xué)計(jì)算、水文預(yù)報(bào)及實(shí)施性施組的編制。實(shí)施階段邊界條件和投標(biāo)時(shí)有所變化，針對(duì)于此實(shí)施性施組及時(shí)調(diào)整，為截流成功創(chuàng)造了良好條件。由于科學(xué)的施工組織指揮和周密的施工技術(shù)方案，創(chuàng)造了黃河在建水電站最高海拔的截流記錄。

關(guān)鍵詞瑪爾擋水電站；導(dǎo)流洞；截流施工

1　工程概況

瑪爾擋水電站位于青海省海南藏族自治州同德縣與果洛藏族自治州瑪沁縣交界處的黃河干流上，距果洛州瑪沁縣拉加鎮(zhèn)上游約5km，是龍羊峽以上黃河干流湖口～羊曲河段規(guī)劃的第十二個(gè)梯級(jí)水電站。

工程規(guī)模為一等大（1）型工程，樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、右岸一條泄洪洞、右岸三孔溢洪道及右岸引水地下廠房等組成，樞紐主要建筑物級(jí)別為1級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)。

施工導(dǎo)流采用一次性截?cái)嗪哟玻陣邠跛?，隧洞過流的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流建筑物由上、下游圍堰和左岸導(dǎo)流洞組成。導(dǎo)流洞總長約1261.8m，斷面為13m×16m城門洞型，閘門采用洞內(nèi)豎井式布置。上、下游圍堰均采用土石圍堰，上游圍堰采用防滲墻上接土工膜防滲，下游圍堰采用防滲墻防滲，上游圍堰最大高度53.5m，下游圍堰最大高度16m。

2　截流施工存在的問題

（1）截流施工場地狹窄。

由于交通條件限制及圍堰設(shè)計(jì)體型，截流施工只能利用左岸低線過壩交通洞下叉洞，該支洞斷面11m×7m。由于隧洞出口岸坡陡峻、且出口即是戧堤，場地狹窄，自卸汽車回車?yán)щy。

（2）龍口流速大、落差大、特殊材料用量大。

截流設(shè)計(jì)流量577 m3/s，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算，龍口最大流速為7.86m/s，龍口落差為6.6m，截流戧堤共需石料約13.3萬m3，其中特殊材料用量約2.07萬m3。由于工程前期主要以洞挖為主，開挖渣料粒徑多以40cm以下出現(xiàn)，大于50cm粒徑的塊石僅占10%左右，為滿足工程截流要求，需提前做好截流材料的備料工作。

（3）戧堤頂面距水面高差大、拋投料用量大、拋投強(qiáng)度高。

在截流設(shè)計(jì)流量為577 m3/s，全部由導(dǎo)流洞過流時(shí)對(duì)應(yīng)上游水面高程為3099.91m，戧堤頂面和水面高差達(dá)5.1m，影響堤頭拋投施工效率；同時(shí)也加大了戧堤的體型，增加了拋投工程量，提高了拋投強(qiáng)度。

（4）選擇合適的截流時(shí)段。

由于黃河上游的來流量在每年11月份呈逐日減少狀態(tài)，且11月上旬10年一遇月平均流量577 m3/s，11月下旬10年一遇旬平均流量350m3/s，考慮到現(xiàn)場材料備料、截流難度及后續(xù)堰體施工等問題，需確定一個(gè)較為適宜的截流時(shí)段。

（5）高寒高海拔地區(qū)的降效影響。

工程地處高寒高海拔地區(qū)，具有晝夜溫差大、缺氧、紫外線強(qiáng)和風(fēng)大等特點(diǎn)，在施工時(shí)要考慮環(huán)境帶來的降效問題。

3　截流實(shí)施階段的應(yīng)對(duì)措施

（1）優(yōu)化戧堤布置。

上游圍堰原設(shè)計(jì)斷面中，截流戧堤布置在圍堰軸線下游，此設(shè)計(jì)方案的好處在于可以避免截流施工時(shí)大塊石、特殊料被沖入防滲墻軸線位置從而導(dǎo)致后期防滲墻造孔困難。但不利的是，由于過壩交通洞下叉洞出口即戧堤軸線位置，導(dǎo)致截流施工車輛回車?yán)щy，且重車與空車共用一條隧洞沒有形成循環(huán)路徑，難以保證截流的機(jī)械化高強(qiáng)度施工。

由于導(dǎo)流洞進(jìn)口施工困難，實(shí)際施工中新增加了一條0#支洞，該支洞的出口位于導(dǎo)流洞進(jìn)口下游側(cè)上游圍堰上游坡腳處，新增加的支洞為優(yōu)化戧堤布置、改善截流車輛循環(huán)路徑提供了條件。優(yōu)化后的截流戧堤平面布置如圖1所示。

圖1　優(yōu)化后的截流戧堤平面布置圖

截流戧堤軸線上移后，利用0#施工支洞在其洞口處回填形成一個(gè)垂直河道寬度30m，順河道長度40m的回車平臺(tái)。同時(shí)沿左岸岸坡順河道方向填筑備料平臺(tái)，使之在截流戧堤和過壩交通洞下叉洞洞口之間形成一個(gè)長約180m，寬30m～40m的平臺(tái)，做為截流特殊料備料平臺(tái)，平臺(tái)坡腳處采用鋼筋籠防護(hù)（防滲墻軸線5m范圍內(nèi)除外）。截流施工時(shí)，車輛從料場取料后經(jīng)過0#支洞到達(dá)戧堤指定卸料點(diǎn)，卸料完成后經(jīng)過備料平臺(tái)、過壩交通洞下叉洞返回料場，從而使車輛行駛互不干擾。

戧堤堤頭可布置4個(gè)卸料點(diǎn)，上游側(cè)主要拋填塊石、鋼筋石籠、砼四面體，中間及下游側(cè)拋填塊石、石渣。不同材料的運(yùn)輸車隊(duì)分別配以不同顏色、數(shù)碼標(biāo)志，堤頭指揮人員以相應(yīng)顏色的旗幟分區(qū)段按要求指揮編隊(duì)和卸料。為確保堤頭車輛安全，汽車輪緣距戧堤邊緣不少于2.5m。

截流戧堤軸線上移后唯一產(chǎn)生的不利因素是可能會(huì)使后期防滲墻造孔困難。但本工程中上游圍堰堰體高度高，為53.5m，從而使堰體底部沿河道的寬度大，即使戧堤軸線上移后與防滲墻軸線之間距離還有65m。由于相距的較遠(yuǎn)，只要在實(shí)際施工中采取措施加強(qiáng)管理，控制防滲墻軸線5m范圍內(nèi)的拋填料粒徑，盡量避免大塊石及特殊料的出現(xiàn)，可以為后續(xù)防滲墻施工降低難度，從而保證施工進(jìn)度與質(zhì)量。而后續(xù)混凝土防滲墻施工的較為順利，也證實(shí)了上移戧堤軸線的合理性。

（2）截流時(shí)段的選擇。

根據(jù)瑪爾擋水電站工程總體進(jìn)度計(jì)劃安排及實(shí)際施工進(jìn)程，2013年9月完成導(dǎo)流洞襯砌施工，10月完成灌漿、支洞封堵、進(jìn)出口巖坎圍堰拆除等掃尾工作后，導(dǎo)流洞即具備過流條件，截流施工計(jì)劃安排在2013年11月進(jìn)行。

根據(jù)水文資料得知，壩址處黃河11月份的流量變化快，呈逐日遞減的趨勢(shì)。11月上旬的5年平均流量為577m3/s,而11月下旬5年平均流量為350 m3/s。再通過對(duì)11月上旬和下旬分別進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算，其龍口水力學(xué)參數(shù)指標(biāo)均較大，但隨著流量的減小，11月下旬進(jìn)行截流龍口流速及落差等數(shù)值降低明顯。計(jì)算結(jié)果見下表1、表2所示。

11上旬截流與11月底截流時(shí)間差15天，對(duì)后續(xù)項(xiàng)目的實(shí)施影響不大，而流量則由577 m3/s降為350m3/s，相應(yīng)龍口水力學(xué)要素指標(biāo)降低明顯，龍口最大流速由7.86m/s降為7.08m/s，落差由12.21m降為11.62m。故而選擇在11月下旬截流更為穩(wěn)妥有利，實(shí)際施工中瑪爾擋水電站于2013 年11月28日完成截流，截流施工進(jìn)展順利，驗(yàn)證了之前的選擇是較為合理的。

（3）保證堤頭穩(wěn)定的措施

根據(jù)水力學(xué)計(jì)算成果，本工程截流流速大、戧堤頂面距水面高差大、拋投強(qiáng)度高，確保堤頭的穩(wěn)定與安全是截流成敗的關(guān)鍵。為防止拋投時(shí)堤頭邊坡失穩(wěn)，根據(jù)以往成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，采取防護(hù)性進(jìn)占（包括堤頭挑流和堰體尾隨拋投、高強(qiáng)度進(jìn)占拋投、變換堤頭拋填方法拋投等）、誘導(dǎo)坍塌等綜合措施。

①堤頭挑流和堰體尾隨拋投

在戧堤進(jìn)占時(shí)，向上游角或同時(shí)向上、下游角凸出進(jìn)占，挑開急流，形成戧端緩流區(qū)，以保護(hù)堤頭拋填進(jìn)占，同時(shí)戧堤兩側(cè)的堰體跟進(jìn)尾隨拋填，以防護(hù)進(jìn)占戧堤側(cè)面坍塌。

②高強(qiáng)度進(jìn)占拋投

在截流進(jìn)占水力學(xué)條件最不利的區(qū)段，加大拋填強(qiáng)度，突擊進(jìn)占，從而闖過水力學(xué)難關(guān)，高強(qiáng)度拋填對(duì)于減輕堤頭坍塌程度也有直接作用。

表1　11月上旬截流龍口水力特性表(Q=577m3/s)

表2　11月下旬截流龍口水力特性表(Q=350m3/s)

③變換堤頭拋填方法拋投

在坍塌剛剛發(fā)生過后，形成了新的穩(wěn)定邊坡，在此往后的一段時(shí)間內(nèi)，不會(huì)有坍塌發(fā)生，這時(shí)就采取自卸汽車直接卸料拋投的方法。隨著拋投的推進(jìn)，堤頭邊坡逐漸變陡，汽車直接拋投不安全，這時(shí)就改用汽車堤頭集料，推土機(jī)趕料拋投的方法。隨著堤頭邊坡的進(jìn)一步變陡，雖已陡于臨界坡度，但在顆粒的咬合作用下仍未坍塌，這時(shí)即改用汽車載大塊石沖砸拋投的方法。

④誘導(dǎo)坍塌

當(dāng)戧堤堤頭坡度陡于填料的自然穩(wěn)定坡度并接近于臨界坡度時(shí)，采用大塊石拋投卸料沖砸實(shí)施誘導(dǎo)坍塌，可避免自然坍塌可能造成的機(jī)毀人亡安全事故。

（4）高寒、高海拔地區(qū)的保證措施

本工程地處黃河上游高原地區(qū)，具有晝夜溫差大、缺氧、紫外線強(qiáng)和風(fēng)大等特點(diǎn)，截流施工時(shí)已進(jìn)入冬季，如何克服環(huán)境帶來的不利因素，需要制定有針對(duì)性的措施。

①人員配置措施

根據(jù)施工高峰強(qiáng)度和進(jìn)度安排，按正常人數(shù)的20%富余度配備足夠的施工人員。項(xiàng)目部配備醫(yī)護(hù)人員，配備氧氣瓶(袋)，保證職工隨時(shí)補(bǔ)氧。配備多種抗高原反應(yīng)救治藥物，職工不管什么時(shí)候出現(xiàn)病情，都能得到有效治療。職工住房采取一定的保暖措施，做到室外天寒地凍，室內(nèi)溫暖透氣。

②設(shè)備配置措施

設(shè)備配置按20%的富余度考慮，在正常配置的基礎(chǔ)上增加設(shè)備臺(tái)數(shù)，對(duì)設(shè)備降效給予補(bǔ)償。針對(duì)高海拔地區(qū)的環(huán)境條件，編制設(shè)備操作、維護(hù)保養(yǎng)管理制度，從制度上保證設(shè)備出勤率。由于高原施工環(huán)境的特殊性，對(duì)施工機(jī)械進(jìn)場前進(jìn)行全面檢修和保養(yǎng)，確保機(jī)械進(jìn)場后能正常工作。通過加壓及增氧措施保持駕駛室空氣潔凈、氧氣供應(yīng)充足；同時(shí)加裝加熱器及空調(diào)系統(tǒng)，確保人員在良好的環(huán)境下作業(yè)。高原地區(qū)設(shè)備的磨損大，采用加大配件儲(chǔ)備。

4　結(jié)語

青海黃河瑪爾擋水電站截流由于實(shí)施階段邊界條件與投標(biāo)階段有所改變，在截流施工前進(jìn)行了水力學(xué)計(jì)算、水文預(yù)報(bào)與實(shí)施性施組的編制。實(shí)施性施組中合理的選擇了截流時(shí)段，優(yōu)化了戧堤的布置，并采取了保證堤頭穩(wěn)定及克服高寒、高海拔環(huán)境問題帶來的不利影響的措施。由于科學(xué)的水文預(yù)報(bào)結(jié)合合理的施工方案，加上精細(xì)組織施工，順利完成了黃河在建水電站最高海拔的截流施工。陜西水利

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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