北江清远水利枢纽工程二期截流施工技术

黄 健

(清远粤华电力有限公司，广东清远 511500)

1 概述

北江清远水利枢纽工程位于广东省清远市境内北江干流，上距清远市区约16 km，飞来峡水利枢纽约46.7 km;下距清远石角镇约5 km，横岗梯级坝址44.6 km，思贤滘54 km。水库正常蓄水位10 m，正常蓄水位库容1.4亿m3，总库容约3.02亿 m3，多年平均发电量2.17亿 kW·h。

本工程干流枢纽工程分二期施工，其中一期工程主要完成右岸土坝、船闸、门库、14孔泄水闸及左岸电站厂房(受电站厂房基坑开挖的影响，电站厂房相邻的第1#～3#孔泄水闸及左岸门库均在电站厂房全年围堰范围内)的施工;二期工程完成左岸14孔泄水闸、左岸土坝的施工。

二期河床截流龙口设在下游戗堤，采用平抛护底，单戗立堵截流方式，截流设计流量为2 110 m3/s，但经设计计算表明，流量为800～1 000 m3/s时为最不利情况，截流设计总落差1.64 m，平均流速5.51 m/s。

2 工程地质与水文气象条件

二期工程主要完成4#～17#共14孔泄水闸，该河床段地质主要为第四系河流冲积层，上部为砂层(主要为中细砂、含砾中细砂、含砾中粗砂等)，呈灰～灰黄色，地表部松散，向下惭变中密，局部含泥，层厚12～22.7 m，其抗冲流速＜1 m/s;下部主要为砂卵砾石、含泥砂卵砾石，呈灰～灰黄色，多呈密实状，层厚6.3～16.6 m，顶板高程－14～－19.93 m。河床砂层及砂卵砾石层渗透系数K=4.0×10－2cm/s～K=1.0×10－3cm/s，渗透性属中等偏强透水，且厚度大。经过一期导流期间2009年及2010年度汛期冲刷，中间原主河床经一期导流期间2009年及2010年度汛期冲刷，其最深处已冲刷至高程－12.5 m，在厂房右纵围堰和一枯纵向围堰钢筋石笼防冲体外形成较陡边坡，整个河床形成中间低、两岸高的地形。深厚砂砾石覆盖层以及覆盖层低抗冲流速是本工程二期截流的难点和重点。

北江流域属亚热带季风气候区，受季风及地形影响，气温常年较高，多年平均降水量1 400～2 500 mm，根据水文资料分析，每年10月—翌年3月为枯水期。4—9月为丰水期。

3 截流施工

二期截流主要施工工序:河床护底→左岸预进占 →右岸预进占→合龙→戗堤加宽培厚→闭气

3.1 龙口护底施工

龙口护底施工于2011年7月底完成，护底范围为垂直水流方向长150 m，顺水流方向为79.4 m，分为4个区见图1，共抛投各类抛投护底石料约3.57万m3，9 t混凝土五面体300个，钢筋石笼0.286万 m3。

图1 龙口护底平面布置图

龙口护底施工按如下流程进行:土工布铺设→抛投料装船运输→石渣抛投→9 t混凝土五面体及钢筋石笼抛投。

3.1.1 土工布铺设

土工布的施工工艺为土工布加工成卷、铺设土工布、水下检查、砂袋抛压稳固。土工布铺设前应用Φ100的钢管卷成卷材，然后利用全站仪在左右两岸给工作船定位，随后顺水流方向铺设土工布。

施工时，铁环套在定位钢管上，系上砂袋下沉。水下铺设于工作船将土工布沿导线平缓展开，潜水员水下张拉定位，并由水上工作船及时抛砂袋压稳，其后及时抛投石块砖稳固。为保证相邻两块铺设块搭接长度和两块铺设块吻贴，在铺展后一块时，潜水员将前一铺设块上的砂袋移开，待其吻合再压上，潜水员还要进行调整，以防铺展偏斜而产生搭接长度减少。在工作船只不能到达处，土工布用人工直接铺设。

3.1.2 抛投料装船运输

平抛护底所用石渣、块石均在左岸的临时码头装船运输到抛投区，在船上进行抛投施工。混凝土五面体及钢筋石笼从左、右岸备料场利用汽车吊运至船上后用船上起重吊运到护底部位。

3.1.3 石渣抛投施工

在石渣抛投前进行抛填试验，保证石渣的抛投位置符合设计要求。施工时，在下游布置一条锚艇作为指挥船，指挥抛投船到指定位置进行抛投，并记录各船的抛填位置和抛投量。利用锚艇作为交通和测量用船，用对讲机把指挥锚艇、测量锚艇等连成通讯网络，以控制施工有序进行。测量锚艇必须经常在抛填区内测量，进行整个施工的动态控制，并及时将测量信息反馈到抛填船。护底抛投的石渣(包括流失量)均装船运输，抛投船定位后，人工抛填，船上配备2～3人用测探仪探测水深，以保证抛填料的厚度及连续性。

3.1.4 块石、9 t混凝土五面体及钢筋石笼抛投

抛填块石和混凝土五面体前需对石渣抛填进行复测，特别是对混凝土五面体的投放基面进行平整，以便施工。潜水员要对抛填质量进行检查，抛填石渣质量满足设计要求后才进行下序施工。

块石抛投施工顺序为:铺土工布→石渣施工→9 t混凝土五面体抛投→混凝土五面体上、下游护底块石及钢筋石笼抛投。中石用人工抛填到指定位置，大石、特大石和混凝土五面体通过起重船吊放指定位置。混凝土五面体采用平板车运输，起重船吊机吊放，边吊放边在预制块之间的空隙内填石渣作为下一循环的工作面。护底9 t五面体混凝土块的布设在龙口流速4.0 m/s的主龙口区，垂直水流向11排，顺水流向27排，抛投面积为50m×17.7m。

3.2 戗堤进占施工

截流戗堤进占采用自卸汽车运输，反铲装车，进占前先适当降低二期围堰端头的一期围堰，减少卸料高差，开始进占时直接在一期围堰上卸料，卸料时靠近戗堤上游直至戗堤露出水面，戗堤进占进入水中后，自卸汽车卸料至戗堤端头靠上游侧，由推土机平整堤头进占。戗堤进占时观察水流流速，根据流速抛填不同粒径的石料，当流速较大时，可采取大石或特大石在戗堤上游进行挑角，挑角稳定后戗堤石料迅速跟进加宽。左岸戗堤预进占65 m，作为截流龙口的左端，龙口采用大块石进行裹头。戗堤进占10 m后，砂粒料堰体跟进。

右岸进占设备在水位较低的时候由上游围堰道路进入截流场地，右岸戗堤与左岸戗堤同时进占，方法相同，预进占20 m后，剩余截流龙口宽度为85 m，右岸戗堤龙口端头采用钢筋笼裹头。

3.3 龙口段施工

龙口的断面采用梯形断面，上下游坡1∶1.5，设计高程6.8 m，顶宽15 m，按照不同的龙口划分为4个区(见图2)，进占时采取左右两岸同时进占的方式，龙口段施工采用20 t自卸汽车运料。左岸采用两列车道进行施工，一列为重车道，另一列为空车道，组织车辆分别装载块石料在重车道等待指挥抛投。在堤头上设两个投料点，堤头指挥人员根据现场指挥交叉抛投，左岸堤头储存的石料先用推土机直接推入龙口。戗堤进占时先在戗堤上游侧卸料，根据实际流速采用大石或特大石，形成挑角，挑角稳定后较小粒径块石跟进加宽，每堤头为2～3辆自卸汽车同时卸料，两台推土机平行平整堤头进占。右岸由反铲装块石，20 t自卸汽车运输，推土机推入龙口。在龙口剩余15 m左右流速最大时根据实际情况采用抛投钢筋石笼、预制混凝土块体进行进占，如果在抛投过程中出现塌方、滑坡时，可在堤头现场把2～3个钢筋石笼、预制混凝土块用钢丝绳串在一起用D85重型推土机往上游角抛投。如仍然出现滑坡，则采用钢筋石笼或预制混凝土块体埋在岸边作地锚用钢丝绳连接2～3个钢筋石笼或预制混凝土块体抛投的方式进占，直至截流成功。据统计，截流实测流量为650 m3/s，实测截流落差3.06 m，龙口抛投强度达到340 m3/h，总抛投量18 500 m3。

图2 二期截流戗堤分区图

4 结语

北江清远水利枢纽工程二期截流于2011年8月31日实现龙口成功合龙。实践证明，二期截流方式采用以左岸为主、右岸为辅的“平抛护底，单戗立堵”的方案;河床护底采用铺设土工布，上面抛压石渣、块石及下游侧设钢筋笼的透水保砂、稳定河床的技术，龙口施工在流速最大时采用预制混凝土块体串联以及采用地锚方式，从而客服了深厚软基河床上截流大流速、高落差等难题，清远水利枢纽二期截流的成功，保证了枢纽二期工程的顺利实施，并证明了截流技术方案的正确性。

［1］水利水电施工手册编写组.水利水电施工手册:第5卷—施工导(截)流与度汛工程［K］.北京:中国电力出版社，2005.

［2］广东省水利水电科学研究院.清远水利枢纽二期截流实验研究报告［R］.广州:广东省水利水电科学研究院，2011.

［3］中水珠江规划勘测设计有限公司.清远枢纽工程二期导截流设计专题报告［R］.广州:中水珠江规划勘测设计有限公司，2011.