金安桥水电站工程截流施工技术及特点

冯美升，胡 玉

（金安桥水电站有限公司, 云南 丽江 674100）

1 工程截流概况

金安桥水电站工程采用上、下游土石围堰一次断流、右岸2条导流洞全年导流的导流方式。2条导流洞的断面为城门洞形，断面尺寸为16 m×19 m，其中1号导流洞进口底板高程为1 289.900 m、出口高程为1 287.182 m、洞长941.232 m。截流时只有1号导流隧洞进行分流。

上、下游围堰均为不过水土石围堰，填筑总工程量为117.45万m3。上游围堰堰顶高程1 345 m，最大堰高61 m；下游围堰堰顶高程 1 316 m，最大堰高34 m。上、下游围堰堰体采用复合形式进行防渗，河床部分以下采用混凝土墙防渗；岸坡岩体采用灌浆帷幕防渗；上部分层碾压部分采用土工膜心墙防渗。围堰迎水侧水下部分采用抛大块石或钢筋笼块石护坡，水上部分采用干砌块石进行护坡。

根据对截流水力学模型试验成果的研究分析，结合围堰和导流洞的布置特点、现场地形、截流备料、道路、截流场地布置以及前期坝肩开挖的进展情况，最终选用了60 m宽戗堤右岸单向进占立堵截流方案，工程顺利截流成功。

2 截流特点

（1）截流落差大。金安桥水电站位于高山峡谷区，河床相对狭窄，洪水峰高量大，洪枯水位变幅大。河床相对狭窄、坡降大，水流湍急，截流模型试验戗堤最大落差达6.61 m，最大流速6.25 m/s，属大落差、高流速截流，截流难度大。

（2）场地交通条件困难。现场因左岸陡峭，不具备布置截流场地的条件，道路布置也十分困难，故截流场地和道路均布置于坝址右岸，左右岸交通由下游约2 km处金安大桥连接。

（3）截流时仅1号导流洞可分流，分流条件差。

（4）地质条件复杂。上游围堰右岸地形平缓，左岸地形较陡，截流时对戗堤进占制约性大，只能从右岸单向进占；同时，玄武岩节理发育，开挖料中的大、中块石料较少，最大粒径以小于等于0.6 m石渣混合料为主，给截流大块石备料增加了困难。

3 截流设计

3.1 设计截流时段和1号导流洞分流能力

根据设计文件以及金安桥水电站工程截流模型试验结果，截流设计以12月中旬截流作为基本研究条件。截流流量采用12月中旬10年一遇旬平均流量889 m3/s，非龙口段预进占流量采用12月上旬10年一遇旬平均流量990 m3/s，预进占戗堤裹头保护流量采用12月20年一遇最大流量1 030 m3/s。

导流洞在进口留有3 m岩埂时，1号导流洞的分流能力曲线见图1。

图1 1号导流隧洞的分流能力曲线

3.2 模型试验成果

施工截流完成了单戗双向进占、单戗单向进占、单戗双向进占、护底试验、宽戗堤试验、双戗堤试验等多种工况的水力模型试验，后又补充完成了60 m宽戗单向立堵进占各种工况的模型试验。

采用宽戗堤单向立堵截流时龙口最大平均流速（戗堤轴线处）为5.54 m/s，相应龙口宽18 m；龙口最大单宽流量为43.87 m3/（s·m），相应龙口宽35 m；龙口最大单宽功率为 141.28 t·m/（s·m）， 相应于龙口宽18 m；截流最终总落差为6.12 m。宽戗堤单向立堵进占截流方案的龙口段水力学参数见表1。

3.3 截流方案的确定

截流模型的单戗双向立堵、宽戗双向立堵、双戗双向立堵、宽戗右岸单向进占，下游围堰尾随进占、宽戗单向立堵进占，左岸裹头和宽戗单向立堵进占6种戗堤进占时的水力学参数比较结果表明，宽戗堤单向立堵截流方案优势明显。从水力学观点看，宽戗堤能够使龙口冲刷流速显著降低，增大龙口前壅水高度，增大隧洞分流量，从而减少龙口水流流速、整体降低截流难度。考虑到金安桥坝址区的左岸岸坡陡峻，左岸施工布置尤其是交通布置较困难，不适宜双戗进占施工布置。

综合考虑模型试验的水力学成果、现场地形条件、截流完成对后续工程特别是防渗墙施工的影响等因素后，决定采用60 m宽戗堤右岸单向进占、立堵截流的方式。

3.4 截流戗堤布置

按12月中旬Q=889 m3/s流量截流，截流模型试验成果表明：围堰合拢闭气后，围堰上游水位为1 304.78 m。考虑波浪爬高及安全超高，将戗堤顶高程定为1 307 m，截流戗堤轴线布置在上游围堰轴线下游80 m处，顶宽48 m。预进占起始高程为1 307 m，在戗堤预进占中堤头始终保持在水位2 m以上，即1 303 m高程，顶宽60 m，以减少戗堤合龙时的抛填强度，加快合龙进展。在戗堤合龙后，填筑戗堤至设计高程1 307 m。

截流戗堤处河床水面宽度122 m，计划预进占长度为72 m，截流龙口段宽50 m。其中龙口段分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区，其长度分别为18、17、15 m。截流戗堤设计断面为梯形，戗堤堤顶宽度为48～60 m，可以满足8辆20～32 t自卸汽车在堤头同时抛投。

表1 龙口段特征水力参数（流量889 m3/s、宽戗堤单向进占，导流洞进口有3 m岩埂）

表2 截流抛投材料预备量

3.5 截流备料

截流戗堤预进占及戗堤加高的石渣料为12.9万m3，龙口段的戗堤填筑石料流失系数按1.3考虑，备料系数按1.5考虑，龙口段分区抛投工程量约为58 970 m3，龙口段备料量为88 455 m3，总的备料量为：石渣和块石21.75万m3、石笼2 900个、四面体160个。截流备料见表2。

4 截流施工

4.1 预进占施工

预进占在上游围堰戗堤右岸单向进占，戗堤预进占段长72 m，工程量为102 600 m3，预进占完成后戗前水位将壅高3.8 m左右，达到1 301.73 m高程，戗堤预进占时间放在导流洞进口岩埂拆除后进行。预进占主要利用大坝坝肩开挖料，自卸汽车运输至戗堤右端，端进法卸料，推土机推赶，戗堤行车路线拟布置6～8车道，堤头全面抛投。预进占时首先抛投最大粒径为0.2～0.35 m的石渣混合料。进占至67 m时，采用下挑脚先进占、上挑脚跟进、轴线再跟进的抛投方式，抛投0.35～0.8 m中石进占至72 m，形成50 m龙口段。预进占每天填筑7 000 m3，15 d内预进占完成。在预进占抛投的过程中，由于流速逐步增加，河床被束窄，水流流态发生变化，采用大块石与块石钢筋笼、四面体等特殊材料在下游护坡形成裹头。

4.2 龙口截流

进入50 m龙口截流阶段，实际水情监测加密到每小时观测一次。上游来流量为829 m3/s，截流戗堤上游水位为1 296.59 m，戗堤下游水位为1 295.84 m，上游水位落差为0.75 m。导流洞进口水位为1 296.7 m，分流量为154.13 m3/s，龙口过流量为674.87 m3/s，分流比为18.59%。龙口宽为50 m，龙口水面宽为39.94 m，龙口流速为2.33 m/s，推进坡比为1∶1.44，龙口进占高程为1 303 m。

龙口段截流开始时段进占顺利，单位时间最大抛投量为1 692 m3/h，主要采用大块石料凸出下挑脚，然后上游石渣料推进，并用钢筋石笼在下游坡脚进行防护。当推进9.71 m时，龙口宽束窄至40.29 m，进占推进坡比为1∶1.46，龙口流速为 5.8 m/s，水位落差为1.72 m，河床主流略偏向左岸，填筑料冲刷和流失较严重，进占比较困难。为有效控制填筑料的流失，采用大块石上挑脚进占，即在戗堤轴线部位偏向上游30°～45°方向抛投大块石进占，上挑脚抛投石渣料、下挑脚抛投块石料，继续进占4.39 m形成35.9 m龙口，龙口流速和落差进一步增大。

龙口宽由40.29 m继续抛投6 h，单位时间最大抛投量为1 140 m3/h，龙口流速为6.69 m/s，最大落差为2.3 m，大块石稳定困难。随机将大块石抛投部位随上挑脚向戗堤上游偏移，进占效果明显，水位落差被分配到较长龙口段，龙口下挑脚及时跟进。

宽戗堤整体进占至龙口宽35.7 m时，龙口束窄不明显。在宽戗堤上游部位采用凸出上游挑脚，用大块石料继续进占，但大块石在坡脚不易稳定，在戗堤上游开始抛投四面体和钢筋石笼，钢筋石笼由汽车吊先吊装到25 t自卸车上，每车吊装4个，然后采用钢丝绳和卡环将4个钢筋石笼在车上串在一起，直接卸在堤头后，由推土机推赶。四面体采用25 t和50 t汽车吊吊装到32 t自卸汽车，拉运至堤头自卸后用推土机推赶。初始抛投时钢筋石笼4个为一串抛投，四面体单个抛投。在龙口形成防冲矶头，以减小流失和稳定龙口；然后用块石料和石渣料快速抛投跟进，并对戗堤下游坡脚用钢筋石笼和大块石进行防护。用此方法进占至龙口宽度29.18 m时进占比较困难，龙口流速达到7.09 m/s，落差达到 3.19 m， 龙口单宽功率为 128.45 t·m/（s·m）。

继续进占仍采用凸出上挑脚进占方法，但为了加大抛投强度，稳定龙口，根据现场进占及堰前水位 （1 298.49 m）情况，将堤头进占高程降至1 301 m，戗堤宽度缩窄为40 m，并且钢筋石笼在堤头堆卸2～3车即8～12个后，用钢丝绳全部串起后，由2台推土机配合推赶入龙口，四面体则根据抛投钢筋石笼后的稳定情况，将3～6个串在一起，由2台推土机配合推赶入龙口，先在龙口形成稳定的防冲矶头；然后采用大块石及时跟进，将龙口向前推进，同时在上游挑脚用块石料和石渣料跟进，下游挑脚则采用钢筋石笼护脚后，大块石和钢筋石笼同时抛投跟进。此方法一直进占至龙口宽剩余5 m时，采用大块石快速抛投完成合龙。

在50 m龙口截流过程中，抛投材料总用量为38 952 m3（不含戗堤加宽、加高至设计宽度及高程的填筑量 20 018 m3）， 其中小石 （0.2～0.4 m）10 711 m3， 约占 27.5%； 中石 （0.4～0.8 m） 15 413 m3，约占39.5%；大块石 （0.8 m以上）12 828 m3，约占32.9%；特殊材料用量为：钢筋石笼779个，四面体155个。

龙口截流共历时45 h，截流过程中实测龙口最大流速7.15 m/s，最大落差4.72 m，龙口平均单宽流量 50.06 m3/s·m， 龙口平均单宽功率 180.92t·m/s·m，龙口最大单位时间抛投强度1 785 m3/h，日最大抛投强度37 595 m3。

5 结语

金安桥水电站工程截流从指标来看属大落差、高流速的截流，现场条件复杂，截流难度相当大。根据截流模型试验成果，确定了合理的截流方案。在短短2个月内完成了截流指挥系统、施工布置、截流备料、机械设备组织等各项准备工作，所有参战人员在截流期间精心组织、顽强拼搏、连续作战，截流过程有条不紊，大江截流圆满成功，成为第1座在金沙江干流首先实现大江截流的水电工程。

［1］ 水利水电工程施工组织设计手册［M］.北京：中国水利水电出版社，1994.

［2］ DL/T5114—2000 水电水利工程施工导流设计导则［S］.

［3］ 武汉大学，中国水电顾问集团昆明勘测设计院.金安桥施工截流模型 （动床）试验研究报告 ［R］.昆明：中国水电顾问集团昆明勘测设计院，2005.

［4］ 武汉大学，中国水电顾问集团昆明勘测设计院，中国水利水电第四工程局.金安桥施工截流模型 （动床）补充试验研究报告［R］.昆明：中国水电顾问集团昆明勘测设计院，2005.