安谷水電站砂卵石河床快速截流施工探討

王升德，孔云洲

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水電站砂卵石河床快速截流施工探討

王升德，孔云洲

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水電站導(dǎo)流工程及主體工程建設(shè)通過(guò)多次截流的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出原級(jí)配混凝土六面體截流施工工藝，實(shí)現(xiàn)了快速經(jīng)濟(jì)截流。

安谷水電站 截流施工 砂卵石河床 原級(jí)配特殊料物

1 概述

大渡河安谷水電站工程是大渡河干流梯級(jí)開發(fā)中的最后一級(jí)，樞紐位于四川省樂山市沙灣區(qū)嘉農(nóng)鎮(zhèn)(左岸)和市中區(qū)安谷鎮(zhèn)(右岸)接壤的大渡河干流上。該河段汊濠縱橫，心灘、漫灘極為發(fā)育，是典型的多汊灘險(xiǎn)河道。河道下伏砂卵石地層，厚度12m～14m，底界高程364.9m～367.9m，屬?gòu)?qiáng)透水層，礫石粒徑大于150mm含量?jī)H占總量的9.16%，起動(dòng)流速僅為0.7m/s～0.8m/s，抗沖流速低。前期導(dǎo)流工程和主體工程施工，需通過(guò)多次截流以控制水流，受上游電站調(diào)峰影響，最大截流流量達(dá)2220m3/s。河道寬闊，加之砂石料的無(wú)序開采，河床地形變化較大，水流流速快，水深度4m～6m，截流施工難度大。

在以往截流施工中，龍口段進(jìn)占時(shí)常通過(guò)拋投混凝土四面體或六面體、鋼筋石籠、馬槎體等特殊料物來(lái)保證拋投料物穩(wěn)定，減少料物流失，保證順利截流。截流過(guò)程中，特殊料物因塊體大，主要通過(guò)吊裝設(shè)備配合大型運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行拋投，截流施工組織時(shí)，特殊料物與普通料物分區(qū)布置，通過(guò)調(diào)度人員的統(tǒng)一精心安排，才能實(shí)現(xiàn)有序拋投。因此，常規(guī)截流施工方法中，因特殊料物材料占據(jù)比重大，大型設(shè)備短期投入量大，施工成本極高，且施工組織難度大。

2 原級(jí)配混凝土特殊料物制作

2.1 特殊料物粒徑選擇

根據(jù)截流合龍過(guò)程中水力條件的變化情況，各區(qū)拋投料物塊體粒徑按該區(qū)段可能出現(xiàn)的最不利水力條件計(jì)算，參照國(guó)內(nèi)類似工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合施工機(jī)械及拋投技術(shù)條件確定。

由伊茲巴什公式推導(dǎo)可得：

混凝土榪槎體重量按下列式計(jì)算：

G=πγd3/6

式中，γs為混凝土容重，取2.5t/m3；d為混凝土榪槎體折算為球體直徑(m)，按上述伊茲巴什公式計(jì)算；ν為束窄龍口軸線斷面最大平均流速(m/s)；其他同上。

特殊料物塊體粒徑與龍口段流速大小成正比，隨著塊體料徑的增大，拋投料物的穩(wěn)定性隨之提高，但對(duì)特殊料物的運(yùn)輸與拋投設(shè)備提出更高要求。

2.2 原級(jí)配特殊料物制作

平原地帶河道中如沒有滿足截流條件的特殊料物，需要另加工制作，常采用的材料有混凝土塊體、鋼筋石籠、鉛絲石籠等，材料成本較高。

2.2.1 配合比試驗(yàn)

為了滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，混凝土六面體采用現(xiàn)場(chǎng)砂卵石配制，根據(jù)混凝土施工和易性及強(qiáng)度要求，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行砂卵石的級(jí)配試驗(yàn)及混凝土的試配檢測(cè)，并對(duì)試配混凝土進(jìn)行了3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。其抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見表1，表2。

表1 砂卵石篩分試驗(yàn)結(jié)果 單位：mm；%

試驗(yàn)編號(hào)<55～1010～2020～4040～6060～8080～100≥100127444258322283681002195524123821513932883200463426222412737704105222582130106197333

表2 混凝土拌和物及力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

2.3 混凝土推薦配合比參數(shù)

為了保證現(xiàn)場(chǎng)高強(qiáng)度施工需要，根據(jù)配合比試驗(yàn)成果，混凝土既要能滿足硬化性能要求，又要具有較好的施工和易性。

C20混凝土配合比采用表2中序號(hào)4試驗(yàn)組合，即：1m3砂石料+350kg“山”牌P·C32.5R水泥，或1m3砂石料+300kg“嘉華”牌P·O42.5水泥，坍落度均控制在30mm～50mm。

C15混凝土配合比采用表2中序號(hào)5試驗(yàn)組合，即：1m3砂石料+300kg“山”牌P·C32.5R水泥，或表2中序號(hào)3試驗(yàn)組合，即1m3砂石料+250kg“嘉華”牌P·O42.5水泥，坍落度均控制在30mm～50mm。

2.4 預(yù)制混凝土施工

根據(jù)施工要求，混凝土塊采用C15混凝土預(yù)制，尺寸為1.5m×1.5m×1.0m和1.0m×1.0m×1.0m兩種，由混凝土拌和池統(tǒng)一供料。模板采用3015、2015及1015組合小鋼模拼裝，φ50mm架管加固，間距50cm，采用“十字”扣件連接，模板連接處采用U型扣，模板涂涮脫模劑或廢植物油，人工配合反鏟入倉(cāng)?；炷翂K在澆筑工程中，必須振搗密實(shí)，在混凝土塊面層均勻布置兩根吊環(huán)，采用φ20mm鋼筋、埋深0.8m、外露半徑為5cm的半圓形吊環(huán)?；炷翂K預(yù)制完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，由吊車裝入平板車運(yùn)至施工點(diǎn)后安裝擺放整齊。

2.5 原級(jí)配混凝土特殊料物運(yùn)輸與拋投

采用原級(jí)配混凝土制作的特殊料物，尺寸主要為1.5m×1.5m×1.0m，單塊重量約5.74t，滿足截流中龍口段占比較大的特殊料物粒徑及重量要求。塊體為六面體，運(yùn)輸時(shí)可采用25t自卸汽車運(yùn)輸4塊～6塊，且易卸車。吊裝時(shí)，選用常規(guī)8t或16t汽車吊即可實(shí)現(xiàn)吊裝。在施工過(guò)程中，采用CAT330型液壓反鏟也可實(shí)現(xiàn)裝車。

拋投時(shí)，原級(jí)配混凝土六面體體型規(guī)則，在堤頭防護(hù)或拋投時(shí)可準(zhǔn)確定點(diǎn)，拋投時(shí)采用TY220型推土機(jī)、3m3輪胎式裝載機(jī)或液壓反鏟。在龍口困難段，單塊混凝土材料不能滿足穩(wěn)定要求時(shí)，可采用φ16mm鋼絲繩將若干數(shù)量的六面體串在一起，卡環(huán)固定后進(jìn)行拋投。截流施工中，上述設(shè)備均為常規(guī)開挖設(shè)備，資源配置條件低，減少了為滿足大粒徑特殊料物拋投所需要的大型設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)，降低了對(duì)截流戧堤堤頭及施工場(chǎng)地的要求，降低了施工組織難度，節(jié)約了施工成本。同時(shí)，原級(jí)配混凝土六面體材料在多次截流施工中可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，在堰體及邊坡防護(hù)中亦可綜合利用，極大提高了混凝土料物的使用效率。

3 快速截流施工工藝3.1 龍口段戧堤堤頭拋投，主要采用全斷面推進(jìn)和凸出上挑角進(jìn)占兩種方式，根據(jù)不同口門寬度下的水深、流速特點(diǎn)分為不同區(qū)段，選擇不同的進(jìn)占方式。對(duì)高流速、堤頭坍塌堤頭，采取凸出上挑角進(jìn)占方式。

3.2 原級(jí)配混凝土六面體等大體積截流材料的拋投，均采用堤頭集料、推土機(jī)趕料方式，石渣以直接拋投為主。原級(jí)配混凝土串體采取在備料場(chǎng)吊裝，在車上穿繩以加快進(jìn)度，運(yùn)到堤頭卸料，用推土機(jī)趕料。

3.3 龍口段進(jìn)占劃分為3個(gè)區(qū)段

第一區(qū)段：口門尚寬，采用上游側(cè)拋大石防沖，下游側(cè)石渣、中石齊頭并進(jìn)，拋投方式視堤頭的穩(wěn)定、拋投強(qiáng)度和施工工期需要進(jìn)行安排，部分采用自卸車全斷面拋投，對(duì)易塌滑區(qū)全部采用堤頭集料，推土機(jī)趕料拋投；

第二區(qū)段：為合龍最困難區(qū)段，采用凸出上游挑角進(jìn)占，在堤頭上游側(cè)與戧堤成45°角用特大石或大中石等拋填，形成凸出5m～8m的防沖磯頭，寬8m～12m，在戧堤下游形成回流區(qū)，石渣尾隨跟進(jìn)。拋投方式主要采用堤頭集料，

推土機(jī)趕料拋投。

第三區(qū)段：為流速最大區(qū)段，此時(shí)戧堤坡腳已開始逐漸合攏，水深變淺，戧堤已穩(wěn)定，為減少拋投料的沖刷流失，仍需繼續(xù)凸出上游挑角進(jìn)占。挑角拋投材料采用混凝土六面體等，同時(shí)加寬防沖磯頭寬度。拋投方式視堤頭的穩(wěn)定情況，部分采用直接拋填，特大塊料等采用堤頭集料，推土機(jī)趕料。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制原級(jí)配混凝土六面體適應(yīng)于安谷水電站截流施工的整體施工環(huán)境，很好地保證了施工工期和施工質(zhì)量，降低了施工成本。該項(xiàng)平原性河流快速經(jīng)濟(jì)截流施工方案，是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件和資源配置等多種因數(shù)綜合考慮確定，并且對(duì)施工中涉及的施工安全和戧堤穩(wěn)定進(jìn)行了科學(xué)的水力驗(yàn)算，保證了施工的可靠性。

王升德(1969.9-)，男，四川人，中專，工程師；

孔云洲(1987.5-)，男，湖北宜都人，本科，助理工程師。

TV551.21

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2095-1809(2016)03-0071-03