水电站施工截流方式分析

左 军

（武汉长科工程建设监理有限责任公司，武汉 430000）

水电站施工截流方式分析

左 军

（武汉长科工程建设监理有限责任公司，武汉 430000）

某水电站采用的是二段三期进行施工的导流方式，工程二期的截流在截流流量、龙口速度和水位差方面都属于流量较大的截流。本文主要分析该水电站工程的情况，对截流方案的选择、现场组织准备和导流方案进行深入分析，为同类型的大江大河截流提供相应的经验，以供参考。

水电站；截流施工；方案选择

1　某水电站工程概况

某水电站在四川境内长江流域的支流上，采用重力式的挡水坝段，以及河床式电站厂房坝段，水电站的总装机量为600 MW。水库在正常情况下可蓄水1 200 m，可存储1亿 m3的水资源。水电站的主要功能是调节水流量。永久性主要的建筑物按照建筑物二级来设计，次要的建筑按照三级设计。该水电站最大坝高为67 m，坝顶长为500 m。在水电站安装了4台15万 kW的轴流转浆式的水轮发电机组，这个水电站和上游的锦屏一级和二滩的水库联合起来，可以在每年的枯水期出水22.5万 kW。

1.1某水电站地质条件分析

在该水电站的上游，围堰河床的覆盖层为25 m，最大厚度为30 m。河床的覆盖层分为上层、下层和砂卵砾石层3层，中部为隔水层，主要材料是粉砂质粘土，整个河床基本上是粉砂粘土，河床的右侧直接和基岩接触，一般厚度达到20 m。基岩的组成成分是混合岩，透水性较弱，其中在右侧挤压的浅的岩体部位的透水性也较差，在下面的岩体为微透水性。这种相对的隔水层透水性比较弱，当钻孔通到底部时，地下承压水会冒出，高出河水位4 m左右。要注意的是，承压水位在四季中始终和河水位保持一致。

下游的围堰河床左段的覆盖层主要组成部分是砂卵砾石，较薄，只有8 m。右侧的覆盖层厚度为30 m。上面和下面的覆盖层为砂卵砾石层，中间为隔水的粉砂质黏土层。

1.2某水电站地形条件分析

该水电站坝址位于距离大桥下游700 m的地方，河段比较顺直，河面宽阔，呈不对称的“U”型谷。其中枯水期水位为980 m，河面宽为90 m，正常的蓄水位为1 000 m。河流右岸一般有沙滩分布，面积为35 000 m2。河流两岸有许多山体，高出河水面250 m，右岸山体的平均坡度为37°，并且有2条冲沟切割了山体，河流呈梯级分布。在河流左岸，不仅有梯级分布的地形和连续的高地坡，还有坝肩部位为长约500 m的基岩临江凸岸，经过流水冲刷，久而久之形成了下部较陡、上部坡度较缓的地形。加之两岸边上修建公路，人为因素也逐渐改变两岸的地形地貌。

2　导流方式

该水电站工程的导流方式是分三期进行导流。一期导流的主要任务是在较窄的河床过流时，在一期围堰的支持下，顺利结束右岸导流明渠和导流的工程，前提条件是2012年6月明渠已经完成过流。二期导流的主要方式是在和右岸明渠竖直的方向导墙衔接的二期上、下游围堰，挡住上游的河水，采用明渠泄流。在施工中应注意，施工左岸挡水坝段、厂房坝段有4个孔泄洪4闸口。三期导流的方式是根据三期上游和下游的土石围堰封堵导流明渠，在河段的各泄洪闸上，又分出明渠内的3孔泄洪闸进行工程改建，改建后的部分右岸属于挡水坝段。

3　截流方案选择

3.1截流难度

该水电站工程二期大江截流存在以下难点。第一，二期截流流量大，截流戗堤上下游最大落差3.13 m，截流龙口平均流速较大，截流难度大。第二，工程坝址区河床地质、水文条件复杂，河床为深厚砂卵石覆盖层，抗冲刷能力弱，不利于截流戗堤稳定。第三，截流戗堤预进占段位于河床深槽位置，水深、流速较大且流态复杂，不利于截流戗堤稳定。第四，主河床右岸是导流明渠左导墙一期施工纵向围堰，截流戗堤部位有小粒径块石及堰体残留，临水面及水位线以下多为原河床砂卵石覆盖层。第五，该工程二期截流预进占段抛投的料物来自头道河渣场，是明渠基坑开挖渣料，风化严重，颗粒级配组成不满足截流抛投料技术要求，对截流戗堤堤头稳定不利。第六，截流块石量有限，块石料严重缺乏，备料任务艰巨。

3.2选择截流方式

在国内外先进的水利枢纽工程的施工经验基础上，根据这一工程的具体情况，借助截流模型的实验结果，采用水力学计算的结果。在此基础上，仔细分析、比较施工技术方案的科学性、可行性和经济性。截流方式一般是立堵截流，从上游单戗单向（从左岸到右岸），通常在右岸的河床设置截流的龙口，在下游的围堰处进行施工。

3.3布置优化截流戗堤

传统的设计中，截流戗堤轴线平直，即将折线部分轴线与水流方向呈直角。在原来的设计中，围堰位置及形状设计保持不变，戗堤轴线长度约为190 m。为做好防冲裹头，采用钢筋石笼在右岸导流明渠一期围堰，保持接头部位的衔接紧密。

3.4优化截流戗堤断面

根据正常的截流流量2 400 m3/s，得知导流明渠泄流能力曲线，截流闭气后，河流的上游水位上升到了990 m。为保证防渗墙施工质量和保证安全的施工高度，确定戗堤顶高程为990 m，按梯形断面设计，上游边坡的坡度、堤端边坡和下游边坡的比例都是1∶1.5。

3.5截流分区和龙口参数

截流龙口的位置一定要按照江长江流域一定标准的流量、导流明渠的分流条件来。因为确定截流分区和龙口的参数很重要，为保证截流成功，应精确选定龙口位置，根据截流力学计算成果和现场的施工实际情况，对比本工程截流戗堤的地质条件，选择在左岸为河床，右岸为河床沙滩，地势较高的地方建设龙头。

4　截流施工

4.1截流施工强度

首先要考虑预进占段抛投强度。正常的预进占段抛投总量为90 000 m3，依照水电站工程的规划，每天平均抛投的强度为3 500 m3，最大的抛投强度要达到4 500 m3。其次，考虑龙口段抛投强度。2012年11月随机进行龙口合拢，戗堤龙口合拢总抛投量2.05万 m3料物，最大的抛投强度达到了900 m3/h。然后考虑堤头抛填强度，戗堤堤头最大抛投强度要达到930 m3/h，在截流施工时预进占段最大小时抛投强度应为220 m3/h。至于龙口段的最大抛投强度为850 m3/h。

4.2截流施工设备选择

为提高截流施工抛投强度，达到前期围堰填筑的要求，应具备足够的装、挖和运输设备，选用容量大、效率高和质量好的机器设备。挖机设备主要选用2 m3的反铲和装卸机等挖装，原级配混凝土四面体、铅丝石笼等选用25 t/16 t的汽车吊吊装。运输设备主要选用装载量为25 t的自卸式的汽车，本次工程计划需要25 t的自卸汽车150辆，推土机4台，挖机装备为20台。还需要汽车吊5辆投入到截流施工中。

4.3预进占段施工

截流在预进占段施工中，采取的步骤是：先根据上流的上游单戗自左向右单向立堵进占，然后进行测量放样，分清龙口段预进占和非龙口段预进占，对于非龙口段预进占，采用戗堤裹头保护，等到龙口合拢，这一阶段的施工就完成了，需要注意的是，预留的龙口宽60 m。

在戗堤进占施工前，首先应设计截流施工的道路，进行现场布置，然后做好截流戗堤轴线及边线、顶高程、顶宽的标志。预进占依靠石渣进行直接的抛投，方法是：首先在进占的过程中，根据堤头稳定情况选用不同的抛投方法，针对自卸式的汽车，全面抛投；针对深水抛填，采用堤头卸车集料，配合推土机赶料抛投。至于截流挖装设备，选用斗容为1 m3的液压反铲，吊装铅丝石笼（吨袋）串、砼四面体等选用16 t、25 t汽车吊。在预进占期间，最大的河流速度是4.5 m/s，根据施工的具体情况决定是否抛填大石和四面体等特殊料物。

5　结 语

该水电站大江二期截流施工过程中，各方面共同努力，施工人员精心设计施工方案，科学筹划施工进程，充分准备施工设备，及时解决工程中出现的问题。同时，结合工程的地质条件和水文条件，对水电站工程二期截流工程中的截流方案和截流料源进行不断地优化。优化截流方式，布置优化截流戗堤，优化截流戗堤断面。在截流施工中，考虑截流施工强度，截流施工设备选择，规范预进占段施工过程，使整个二期围堰戗堤顺利完工。充分证明本次截流所采用的截流方案和截流技术是科学合理的，值得借鉴。

主要参考文献

［1］胡志明.新时期水电站施工技术与管理研究［J］.城市建筑，2014（2）.

［2］高鹏.向家坝水电站大江截流设计与施工［J］.人民长江，2015（2）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.14.113

TV551.2

A

1673-0194（2015）14-0144-02

2015-05-02