减小水利枢纽工程截流施工难度措施的探讨

陈 虎

(朝阳市凌河治理保护工程质量监督站，辽宁 朝阳 122000)

减小水利枢纽工程截流施工难度措施的探讨

陈 虎

(朝阳市凌河治理保护工程质量监督站，辽宁 朝阳 122000)

截流是水利枢纽工程中的重要施工环节，截流施工的成功与否直接影响整个水利枢纽工程的施工进度。本文在介绍截流工程基本概念的基础上，介绍了国内某水利枢纽工程截流施工的过程，包括大江截流和明渠截流两部分。另外，对大江截流和明渠截流的关键技术进行了深入分析。可为水利枢纽工程截流施工技术的提高，以及施工组织工作等提供应用参考。

水利枢纽工程；截流工程；施工

本文以国内某水利枢纽工程为实例，探讨减小水利枢纽工程截流施工难度的措施。截流施工是水利枢纽工程中的关键建设环节，截流的效率和效果对整个工程的建设效果、建设进度都有着重要的影响。因此，本文对减小截流施工难度、提高截流施工技术水平、采用合理的截流施工方案等进行探讨，目的是更好的完成整个水利枢纽工程建设。

在施工过程中，成功利用了水情气象预报信息，准确的判断出施工周期内水流量较小的时间段，从而及时的调整了整个施工计划，在流量较小的阶段完成了难度最大的龙口合龙施工。通过有效利用基础资料信息，合理调整施工计划，降低了截流施工的工程难度，有效确保了整个工程的施工进度。

1 减小截流施工难度的措施

1.1 利用水文气象预报信息

对施工所在地多年来的水文资料信息进行收集整理，利用水力学、水文科学、气象科学等多个学科的知识和技术，对区域内施工周期阶段的河流水文情况进行定性或者定量的预测。随着科学技术的不断发展，目前在枯水季节利用水文信息进行河流水文情况的预测基本是准确的，预测精度较高；而在汛期或需要对较长时期内的水文情况进行预测的话，一般的预测精度还较差。因此，预测能力与施工周期是有很大关系的[2]。

1.2 利用河道天然流量变化

受到天气以及施工现场上游蓄水建筑物情况等因素影响，河道的流量情况是在不断变化的，而不会在施工期间保持固定的一个数字。在截流施工过程中，应当高度关注河道的流量情况。

1.3 施工难度分析

对截流工程施工难度的分析是有效完成工程项目的重要前提，即使截流流量是完全相同的，不同的工程项目施工难度也是不同的。为了科学、合理的进行施工难度分析，需要应用力学相关知识对项目建设各个阶段中力学指标进行数学分析和计算。能够反应施工难度的参数包括龙口流速、截流落差、龙口单宽功率等。

本项目截流工程从龙口戗堤堆建施工开始，自龙口宽度100 m到完全合龙的整个过程中，反应施工难度的各项参数指标随着戗堤堆建的推进、龙口宽度的不断缩小而逐渐加大，直到龙口宽度达到20～50 m时，整个施工难度达到最大值。在这之后，随着戗堤继续堆建，断面面积继续减小，各项指标也随之减小，直至龙口最终合龙完毕。根据以往施工经验计算，对于宽度约为100 m的龙口来说，一般仅有30 m左右的戗堤施工是难度较大的。因此，只要合理利用水文气象、水流流速等数据进行预测，及时的根据情况调整施工的进度计划，避免在流量较大的阶段开展难度最高的戗堤堆建施工，就可以有效的减小截流施工的难度。

2 大江截流和明渠截流施工情况

2.1 大江截流施工情况

在本项目中大江截流的施工部分使用的是上游戗堤立堵双向进占、下游戗堤跟进的方式完成截流施工。本次项目的特点是截流水深深度大，最深位置的水深约为60 m(含覆盖层厚度)，截流的流量大，约为14 000 m3/s，截流落差较小，约为0.65～1.05 m，戗堤施工的抛投强度较高，最大强度约为7000 m3/d，戗堤的堤基条件较为复杂，施工期间对河道的航运要求标准较高，抛投石渣料质量较差。因此，本次施工的大江截流任务在世界范围内都属于难度较高的。

在戗堤堆建的过程中，自龙口宽度130 m的位置到龙口完全合龙的过程中，施工最困难的阶段出现在龙口宽度约为50～80 m的区间内。根据当地水文主管部门水情气象预测显示，在10月1日—5日的阶段，大坝的自然水流量远小于设计方案中要求的15 000 m3/s的数值，仅为10 300～9700 m3/s，并且处于一个相对稳定的周期。因此，施工部门迅速调整了施工计划，在不影响整个航运要求的前提下，自10月1日起调配资源和人力集中于戗堤堆建的工程施工，加大了物料抛投的工作进度，从而加快了戗堤堆建的速度。9月30日时，龙口的宽度为120 m，至10月5日，宽度仅为45 m，成功的在水流量较少的阶段完成了施工难度最大(宽度50～80 m)的施工任务。在此基础上，11月1日，整个水利枢纽工程的截流施工工作全面结束，按照原定计划的时间安排成功实现了龙口合龙，截流工程取得了圆满的成功[3]。

在大江截流的任务阶段，成功利用了水文信息、水力数据分析技术，同时在高效的组织领导下，及时调整工作进度安排，及时抽调了充足的人员和物料、设备等，有效利用了水流量较小的优势，迅速完成了龙口合龙难度最大的施工部分，最终保证了截流工程的顺利完工。

2.2 明渠截流施工情况

明渠截流部分的施工受到整体项目施工进度情况、工程技术难度、水文资料等因素的影响。明渠截流也采用的是戗堤立堵双向进占的方案，其中上游戗堤承担了2/3～1/2的落差，而由下游的戗堤承担其余1/3～1/2的落差。与国内、国际相关工程实践情况相比，本次工程的各项力学指标难度都为最高，截流施工难度在国际上都是罕见的。

确定截流的方式。平堵截流的方式从力学指标角度来看是最优的方案，但是实施平堵截流需要使用大量的钢结构，因此施工的费用较高且施工难度较大，一般来说完成平堵的准备工作都需要5～7 d的时间，这个过程的进度很难协调和控制。平、立堵相结合的方式也具有很好的力学指标，但是由于也采用了平堵的处理，因此具有和平堵截流方式相同的问题。立堵方式由于不需要前期准备工作，所以施工的过程比较简单，而且可以快速组织开展高强度的施工，截流费用低，但是力学指标较差[4]。结合本项目的特点，最终选择了立堵的截流方案，具体的戗堤布置结构见图1。

图1 戗堤布置结构图

具体研究戗堤立堵双向进占的方案后可知，随着龙口宽度的不断变窄，产生淹没临界点的h1/H0的值会不断增加，直到戗堤堆建形成三角形断面时达到最大值，之后，随着戗堤堆建的继续推进，值反而会不断地减小。水流流量和河床本身的粗糙程度等因素对h1/H0的值影响相对比较小。在三角形断面形成之前，要求h1/H0的值满足大于等于0.67的要求，而在正式形成三角形断面时，要求h1/H0的值能够大于0.8。

急流水舌扩散边界的计算方式如下：

(1)

式中：b为龙口宽度，m;x为戗堤进占长度，m;y为上游口门进占宽度，m;Fr为截流量，m3/s。

平均扩散角α的计算方式如下：

(2)

通过式(1)和式(2)，结合本项目的现场条件，可以计算得到戗堤的最小间距应为0.53Fr·B。

由图2显示可知，截流落差对于戗堤的进占长度非常敏感。通过对戗堤进占宽度敏感性分析，发现了截流落差的规律，从而有针对性的制订了控制截流落差的措施，成功的实施了戗堤立堵双向进占方案。有效分散截流落差，降低截流施工的工程难度，为整个项目的成功打下了很好的基础。

图2 戗堤截流落差

3 结 论

水利枢纽工程是关系到国民经济发展、人民生活需要的重要工程项目，水利枢纽工程的质量至关重要。截流施工是水利工程的重要部分，其设计的科学性、合理性直接决定了水利枢纽工程的安全性。本文介绍了截流工程的基本概念和工作流程，探讨了减少截流施工难度的技术，包括利用水文气象预报信息和利用河道流量变化情况减小水利枢纽工程截流施工难度两种方式。并以国内某水利枢纽工程截流施工为实例，分析了大江截流和明渠截流两种施工关键技术。能够为水利枢纽工程截流施工技术的提高以及施工组织工作等提供应用参考。

[1] 杨文俊，郑守仁.三峡工程明渠提前截流关键技术及措施研究[J].人民长江,2005,36(7):28-30.

[2] 段永芳.减小水利枢纽工程截流施工难度措施探讨[J].水利水电快报,2003,24(16):32-33.

[3] 谭德宝，孙志禹.大江截流及二期围堰施工关键技术问题简介[J].长江科学院院报，1997(4):7-9.

[4] 李风标.大岗山水枢纽工程施工截流[J].水电与新能源，2012(5):41-43.

陈 虎(1983-)，男，陕西礼泉人，工程师，主要从事工程管理工作。E-mail:67871798@qq.com。

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