大坝截流戗堤施工技术探讨

2016-07-05罗清湖

湖南水利水电 2016年3期

关键词：龙口围堰导流

罗清湖

（中国水利水电第八工程局有限公司　长沙市　410004）

大坝截流戗堤施工技术探讨

罗清湖

（中国水利水电第八工程局有限公司长沙市410004）

【摘要】文章通过结合班谷大坝工程实例，提出截流方案采取上游单戗立堵截流方案，结合工程特点，提出合理的截流戗堤设计思路，同时系统探讨截流戗堤施工过程，可为同类工程提供参考实例。

【关键词】大坝工程截流戗堤设计

1　项目概况

班谷大坝坝址处于深切横向河谷，两岸山体雄厚、基本成“U”型对称分布。两岸山高（100～200）m，枯水期河面宽（20～40）m，深2余米。本工程采用围堰挡水、箱涵导流的导流方式，上游RCC围堰、下游土石围堰均采用过水围堰，由于当地水文资料不足，且结合上年的降雨量资料，前期采用修建纵向临时围堰，河床束窄导流的导流方式，中期采用过水围堰箱涵泄流的枯期导流方式，后期采用在坝体上预留缺口，主汛期洪水由箱涵、坝体缺口联合导流方式。

2　截流戗堤设计

2.1截流方案

按选定的截流方案——上游单戗立堵截流方案，截流戗堤布置在上游围堰的上游侧，结合上游RCC围堰布置，以不影响上游围堰的施工为原则，截流戗堤轴线和上游围堰轴线平行，两轴线相距8.5m。

截流龙口宽度定为12m，根据抛投材料分为预进占区、I区、II区、Ⅲ区、和Ⅳ区。戗堤设计断面为梯形，戗堤堤顶宽度3m，可以满足1辆（20～32）t自卸汽车在堤头抛投。按流量50m3/s计算，截流戗堤闭气后挡水高程为EL.30.00m，同时考虑戗堤能挡四月的最大流量120m3/s，以此确定戗堤堤顶高程EL. 32.00m，戗堤的上游边坡为1∶1.2，下游为1∶1.2，进占方向堤头边坡为1∶1.2，可满足戗堤稳定要求，戗堤总长28.85m。

戗堤上游边坡为1∶1.2，下游边坡为1∶1.2，进占方向堤头推进坡比为1∶1.2。截流龙口宽度定为12m，设计龙口分为4个区，将龙口从左至右按3m依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区，分别对龙口宽度为12m、9m、6m、3m时进行水力计算，经计算得截流戗堤龙口处各水力要素详见表1。

表1　龙口水力学参数成果表

根据伊兹巴什公式计算截流过程中抛投块石的稳定性及当量直径。抛石块径计算公式为：块石当量粒径d=（v/K）2/｛2g（rs-r）/r｝。

2.2龙口分区

龙口抛投材料粒径（或重量）按照伊兹巴什公式的计算成果，并参照国内外水电工程截流的实际资料，综合分析确定。针对各进占抛投材料的特性，把截流龙口分成预进占区、Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区，各区的布置、控制水力指标及进占抛投材料确定如下：预进占区，右岸戗堤进占长度11m，在右岸进占区形成20m×10m的回车场。龙口水面宽度12m，龙口的最大落差0.38m，平均流速3.49m/s，单宽流量4.34m3/s·m，单宽功率1.65 t·m/s·m。抛投石料采用小石和中石和普通石渣，该区抛投量为500m3。

Ⅰ区：戗堤进占长度3m，龙口水面宽度（12～9）m，龙口的落差0.38m，平均流速3.49m/s，单宽流量4.34m3/s·m，单宽功率1.65 t·m/s·m。抛投石料采用大石、中石，该区抛投量为135m3。Ⅱ区：戗堤进占长度3m，龙口水面宽度（9～6）m，龙口的落差0.8m，平均流速3.81m/s，单宽流量5.64m3/s.m，单宽功率4.51 t·m/s·m。抛投材料采用大石、中石、石渣，该区抛投量为135m3。Ⅲ区：戗堤进占长度3m，龙口水面宽度（6～3）m，龙口的落差0.95m，平均流速3.92m/s，单宽流量6.13m3/s·m，单宽功率5.82 t·m/s·m。抛投石料采用大石、中石、石渣，为135m3。Ⅳ区：戗堤进占长度3m，龙口水面宽度（3～0）m，龙口的落差1.44m，平均流速3.92m/s，单宽流量6.13m3/s·m，单宽功率8.83 t·m/s·m。抛投石料采用大石、中石，该区抛投量为80m3。根据计算出的龙口水力指标，截流时的最困难区为宽度（6～0）m时，因此此段抛投材料需要以大石为主进行抛投。大石的选料按照计算出的龙口最大平均流速3.92m/s作为控制抗冲流速来确定，选取容易制备的大块石作为抛投体主料，块石为粒径d=（0.6～1.0）m、重量约（0.3～1）t。

表2　抛投块石化引直径计算成果表

3　截流戗堤施工

3.1截流施工准备工作

（1）截流水情预报及水文观测。截流前期要求主承包商作坝址以上流域的气象预报。预报出截流期间坝址的来水量，并要求预报有无后期洪水发生。水位观测主要在箱涵进口、导流明渠出口，设置标尺进行流量、水位观测。龙口测速用简易方法进行，利用浮标测速。

（2）截流施工场地及交通管理。截流前应对所有截流施工场地进行整平，满足机械设备施工要求，对河床危险地带设置警戒线。对截流施工公路应进行清理，保障交通顺畅。在截流施工前，对截流备料场、截流施工道路、回车场等进行全面检查，包括排水、照明设施等。

（3）截流料场管理。对截流材料应按截流设计分区堆放，规划好进出堆料场的道路，以便截流时根据进占实际情况供料。

（4）截流指挥调度。加强截流施工的组织指挥工作，提前组建高效、精干、反应快捷的截流组织指挥系统，成立统一的截流指挥机构，结合现场生产性试验检阅系统动作的高效性及反应快捷性，使所有命令得到切实执行，确保截流目标圆满实现。

3.2预进占施工

根据截流戗堤设计和截流施工道路的布置等条件，本工程截流单向预进占，预留龙口宽12m，预进占采用挖掘机装渣，自卸汽车运输至戗堤端部，端进法卸料，推土机推赶，戗堤行车路线拟布置单车道，堤头全面抛投。预进占至设计位置后，采用大块石作裹头保护，保护水位以下预进占戗堤不被水流冲刷淘空。

戗堤预进占前需对围堰岸坡进行修整，以保证施工质量。戗堤预进占施工时，龙口落差和流速相对较小，一般开挖石渣或毛料即可稳定，堤头呈流线型进占，即在戗堤前沿全线均匀抛投，全面推进，来车不论石渣大小，有空位即可卸料。同时适当加宽堤头宽度，以备下一步龙口合龙高强度施工。

3.3护底施工

上游围堰龙口采用粒径不小于1.0m的普通块体护底，下游块石护底宽度10m，上游块石护底宽度3m；平抛护底工作须于截流后3天内完成。水下平抛护底材料在右岸渣场备料，然后运至龙口定点抛投，采用推土机进行平抛。水下护底材料在箱涵进口围堰拆除前，在右岸进行部分护底材料的平抛工作，其余部分护底材料在戗堤预进占完成后进行。同时平抛护底施工可根据截流前水文情况和施工设备的具体情况进行调整，但必须保证护底材料能够准确就位。

3.4龙口裹头施工

截流戗堤预进占完成后，用大块石堤头进行妥善保护，大块石采用20 t自卸汽车运至堤头工作面，推土机直接沿堤头坡面推赶，形成龙口裹头的保护。

3.5龙口施工

（1）截流采用单戗堤双向立堵截流的方式。堤上车辆运行线路拟布置为单车道，堤头行车区域分3个区布置，即“卸料区，回车区，编队区”。截流戗堤龙口段主要采用全断面推进进占方式。堤头抛投拟采用直接抛投（即自卸汽车运料至堤头后直接卸料入水中，少量渣场由推土机配合推入水中）的方法。龙口抛投方式与方法根据现场堤头推进实际情况及时进行调整。

（2）根据水力学计算成果表，在戗堤进占过程中，根据水情预报在截流前2～5天完成戗堤的进占工作，然后用大块石对堤头进行妥善保护，为最后的龙口合龙作好准备。进占时可根据实际情况在戗堤前沿全线均匀抛投，全面推进，当抛投料流失量过大，全线进占较为困难时，采用“上游挑角抛投法”—形成上游角凸出的进占方法，即在上游角抛投大块石，在戗堤中部和下游侧形成流速较小的回流区，抛投粒径较小的材料。龙口过流缺口呈三角形断面后，全断面抛投大、中块体，直至合龙。龙口进占合龙过程中，压低堤头，紧贴水面进行进占，随着戗堤的推进，对戗堤后部进行适当加高。

（3）按龙口进占先后顺序，分为龙口Ⅰ区→龙口Ⅱ区→龙口Ⅲ区→龙口Ⅳ区。截流过程中应根据龙口落差、流速测量资料，随时调整抛投时的材料。另外，施工时应密切关注中期、短期流域降雨量、流量和可能发生超过截流流量的预报，根据水情预报作好必要的度汛准备。截流材料集中堆放于围堰上游左右岸两个弃渣场，并按截流进占分区、块石粒径大小进行集中堆放，设置专人管理、调度。除截流施工道路上的违章建筑、以及影响截流的临时设施，封闭施工作业场地，维护截流施工道路，确保道路畅通，并且设置警戒区，与截流施工无关的一切外来车辆、人员等不得进入。确保截流时的人员施工安全，在上、下游面截流戗堤设2～3个救生员，地面上配备救护车及医务人员。