玛尔挡水电站截流施工综述

王　磊

（中国水利水电第三工程局有限公司　陕西　西安　710016）



玛尔挡水电站截流施工综述

王磊

（中国水利水电第三工程局有限公司陕西西安710016）

摘要黄河玛尔挡水电站主河床截流采用单戗立堵，单向进占，导流洞过流的方案。为保证截流顺利进行，之前进行了水力学计算、水文预报及实施性施组的编制。实施阶段边界条件和投标时有所变化，针对于此实施性施组及时调整，为截流成功创造了良好条件。由于科学的施工组织指挥和周密的施工技术方案，创造了黄河在建水电站最高海拔的截流记录。

关键词玛尔挡水电站；导流洞；截流施工

1　工程概况

玛尔挡水电站位于青海省海南藏族自治州同德县与果洛藏族自治州玛沁县交界处的黄河干流上，距果洛州玛沁县拉加镇上游约5km，是龙羊峡以上黄河干流湖口～羊曲河段规划的第十二个梯级水电站。

工程规模为一等大（1）型工程，枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、右岸一条泄洪洞、右岸三孔溢洪道及右岸引水地下厂房等组成，枢纽主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。

施工导流采用一次性截断河床，全年围堰挡水，隧洞过流的导流方式。导流建筑物由上、下游围堰和左岸导流洞组成。导流洞总长约1261.8m，断面为13m×16m城门洞型，闸门采用洞内竖井式布置。上、下游围堰均采用土石围堰，上游围堰采用防渗墙上接土工膜防渗，下游围堰采用防渗墙防渗，上游围堰最大高度53.5m，下游围堰最大高度16m。

2　截流施工存在的问题

（1）截流施工场地狭窄。

由于交通条件限制及围堰设计体型，截流施工只能利用左岸低线过坝交通洞下叉洞，该支洞断面11m×7m。由于隧洞出口岸坡陡峻、且出口即是戗堤，场地狭窄，自卸汽车回车困难。

（2）龙口流速大、落差大、特殊材料用量大。

截流设计流量577 m3/s，经水力学计算，龙口最大流速为7.86m/s，龙口落差为6.6m，截流戗堤共需石料约13.3万m3，其中特殊材料用量约2.07万m3。由于工程前期主要以洞挖为主，开挖渣料粒径多以40cm以下出现，大于50cm粒径的块石仅占10%左右，为满足工程截流要求，需提前做好截流材料的备料工作。

（3）戗堤顶面距水面高差大、抛投料用量大、抛投强度高。

在截流设计流量为577 m3/s，全部由导流洞过流时对应上游水面高程为3099.91m，戗堤顶面和水面高差达5.1m，影响堤头抛投施工效率；同时也加大了戗堤的体型，增加了抛投工程量，提高了抛投强度。

（4）选择合适的截流时段。

由于黄河上游的来流量在每年11月份呈逐日减少状态，且11月上旬10年一遇月平均流量577 m3/s，11月下旬10年一遇旬平均流量350m3/s，考虑到现场材料备料、截流难度及后续堰体施工等问题，需确定一个较为适宜的截流时段。

（5）高寒高海拔地区的降效影响。

工程地处高寒高海拔地区，具有昼夜温差大、缺氧、紫外线强和风大等特点，在施工时要考虑环境带来的降效问题。

3　截流实施阶段的应对措施

（1）优化戗堤布置。

上游围堰原设计断面中，截流戗堤布置在围堰轴线下游，此设计方案的好处在于可以避免截流施工时大块石、特殊料被冲入防渗墙轴线位置从而导致后期防渗墙造孔困难。但不利的是，由于过坝交通洞下叉洞出口即戗堤轴线位置，导致截流施工车辆回车困难，且重车与空车共用一条隧洞没有形成循环路径，难以保证截流的机械化高强度施工。

由于导流洞进口施工困难，实际施工中新增加了一条0#支洞，该支洞的出口位于导流洞进口下游侧上游围堰上游坡脚处，新增加的支洞为优化戗堤布置、改善截流车辆循环路径提供了条件。优化后的截流戗堤平面布置如图1所示。

图1　优化后的截流戗堤平面布置图

截流戗堤轴线上移后，利用0#施工支洞在其洞口处回填形成一个垂直河道宽度30m，顺河道长度40m的回车平台。同时沿左岸岸坡顺河道方向填筑备料平台，使之在截流戗堤和过坝交通洞下叉洞洞口之间形成一个长约180m，宽30m～40m的平台，做为截流特殊料备料平台，平台坡脚处采用钢筋笼防护（防渗墙轴线5m范围内除外）。截流施工时，车辆从料场取料后经过0#支洞到达戗堤指定卸料点，卸料完成后经过备料平台、过坝交通洞下叉洞返回料场，从而使车辆行驶互不干扰。

戗堤堤头可布置4个卸料点，上游侧主要抛填块石、钢筋石笼、砼四面体，中间及下游侧抛填块石、石渣。不同材料的运输车队分别配以不同颜色、数码标志，堤头指挥人员以相应颜色的旗帜分区段按要求指挥编队和卸料。为确保堤头车辆安全，汽车轮缘距戗堤边缘不少于2.5m。

截流戗堤轴线上移后唯一产生的不利因素是可能会使后期防渗墙造孔困难。但本工程中上游围堰堰体高度高，为53.5m，从而使堰体底部沿河道的宽度大，即使戗堤轴线上移后与防渗墙轴线之间距离还有65m。由于相距的较远，只要在实际施工中采取措施加强管理，控制防渗墙轴线5m范围内的抛填料粒径，尽量避免大块石及特殊料的出现，可以为后续防渗墙施工降低难度，从而保证施工进度与质量。而后续混凝土防渗墙施工的较为顺利，也证实了上移戗堤轴线的合理性。

（2）截流时段的选择。

根据玛尔挡水电站工程总体进度计划安排及实际施工进程，2013年9月完成导流洞衬砌施工，10月完成灌浆、支洞封堵、进出口岩坎围堰拆除等扫尾工作后，导流洞即具备过流条件，截流施工计划安排在2013年11月进行。

根据水文资料得知，坝址处黄河11月份的流量变化快，呈逐日递减的趋势。11月上旬的5年平均流量为577m3/s,而11月下旬5年平均流量为350 m3/s。再通过对11月上旬和下旬分别进行水力学计算，其龙口水力学参数指标均较大，但随着流量的减小，11月下旬进行截流龙口流速及落差等数值降低明显。计算结果见下表1、表2所示。

11上旬截流与11月底截流时间差15天，对后续项目的实施影响不大，而流量则由577 m3/s降为350m3/s，相应龙口水力学要素指标降低明显，龙口最大流速由7.86m/s降为7.08m/s，落差由12.21m降为11.62m。故而选择在11月下旬截流更为稳妥有利，实际施工中玛尔挡水电站于2013 年11月28日完成截流，截流施工进展顺利，验证了之前的选择是较为合理的。

（3）保证堤头稳定的措施

根据水力学计算成果，本工程截流流速大、戗堤顶面距水面高差大、抛投强度高，确保堤头的稳定与安全是截流成败的关键。为防止抛投时堤头边坡失稳，根据以往成熟的施工经验，采取防护性进占（包括堤头挑流和堰体尾随抛投、高强度进占抛投、变换堤头抛填方法抛投等）、诱导坍塌等综合措施。

①堤头挑流和堰体尾随抛投

在戗堤进占时，向上游角或同时向上、下游角凸出进占，挑开急流，形成戗端缓流区，以保护堤头抛填进占，同时戗堤两侧的堰体跟进尾随抛填，以防护进占戗堤侧面坍塌。

②高强度进占抛投

在截流进占水力学条件最不利的区段，加大抛填强度，突击进占，从而闯过水力学难关，高强度抛填对于减轻堤头坍塌程度也有直接作用。

表1　11月上旬截流龙口水力特性表(Q=577m3/s)

表2　11月下旬截流龙口水力特性表(Q=350m3/s)

③变换堤头抛填方法抛投

在坍塌刚刚发生过后，形成了新的稳定边坡，在此往后的一段时间内，不会有坍塌发生，这时就采取自卸汽车直接卸料抛投的方法。随着抛投的推进，堤头边坡逐渐变陡，汽车直接抛投不安全，这时就改用汽车堤头集料，推土机赶料抛投的方法。随着堤头边坡的进一步变陡，虽已陡于临界坡度，但在颗粒的咬合作用下仍未坍塌，这时即改用汽车载大块石冲砸抛投的方法。

④诱导坍塌

当戗堤堤头坡度陡于填料的自然稳定坡度并接近于临界坡度时，采用大块石抛投卸料冲砸实施诱导坍塌，可避免自然坍塌可能造成的机毁人亡安全事故。

（4）高寒、高海拔地区的保证措施

本工程地处黄河上游高原地区，具有昼夜温差大、缺氧、紫外线强和风大等特点，截流施工时已进入冬季，如何克服环境带来的不利因素，需要制定有针对性的措施。

①人员配置措施

根据施工高峰强度和进度安排，按正常人数的20%富余度配备足够的施工人员。项目部配备医护人员，配备氧气瓶(袋)，保证职工随时补氧。配备多种抗高原反应救治药物，职工不管什么时候出现病情，都能得到有效治疗。职工住房采取一定的保暖措施，做到室外天寒地冻，室内温暖透气。

②设备配置措施

设备配置按20%的富余度考虑，在正常配置的基础上增加设备台数，对设备降效给予补偿。针对高海拔地区的环境条件，编制设备操作、维护保养管理制度，从制度上保证设备出勤率。由于高原施工环境的特殊性，对施工机械进场前进行全面检修和保养，确保机械进场后能正常工作。通过加压及增氧措施保持驾驶室空气洁净、氧气供应充足；同时加装加热器及空调系统，确保人员在良好的环境下作业。高原地区设备的磨损大，采用加大配件储备。

4　结语

青海黄河玛尔挡水电站截流由于实施阶段边界条件与投标阶段有所改变，在截流施工前进行了水力学计算、水文预报与实施性施组的编制。实施性施组中合理的选择了截流时段，优化了戗堤的布置，并采取了保证堤头稳定及克服高寒、高海拔环境问题带来的不利影响的措施。由于科学的水文预报结合合理的施工方案，加上精细组织施工，顺利完成了黄河在建水电站最高海拔的截流施工。陕西水利

（责任编辑：唐红云）

中图分类号：TV551

文献标识码：B