杨房沟水电站截流施工技术

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概况

1.1 枢纽布置

杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内的雅砻江中游河段上(部分工程区域位于甘孜州九龙县境内)，是雅砻江中游河段一库七级开发的第六级水电站。该电站为Ⅰ等大(1)型工程，总装机容量1500MW。工程采用全年围堰一次拦断河床挡水，隧洞过流的导流方式。导流隧洞布置于坝址右岸，共2条，断面尺寸为13m×16m，进口底板高程1985m，出口底板高程1981m。大坝上、下游围堰挡水标准为全年20年重现期洪水，流量为6460m3/s，相应上、下游水位分别为2023.87m、1994.87m，考虑浪高及安全加高，堰顶高程分别为2027m、1997m。

1.2 水文条件

杨房沟水电站坝址10月份、11月份旬平均流量成果见表1。

表1杨房沟水电站坝址10月、11月旬平均流量成果

月份10月11月上旬中旬下旬上旬中旬下旬P=5% 旬平均流量(m3/s)223017401280961765627P=10%旬平均流量(m3/s)200015701170892713586

1.3 地质条件

上游围堰河床部位地面高程约1979m～1984m，覆盖层厚度19m～25m，为混合土卵石层，结构中密，呈强透水性。堰址处覆盖层碎石(200m～60mm)平均含量7.6%，砾石(60mm～20mm)平均含量68.1%，其表层见漂(块)石，中细砂充填，局部架空状，漂石粒径以数十厘米至数百厘米为主。

2 截流设计

2.1 模型试验

在进行截流设计之前，杨房沟总承包项目部委托四川大学进行了截流模型试验，试验模型比例1∶60，分别模拟了双戗堤、单戗堤、导流洞进口留有2m残坎及不同截流时间等多种工况，并取得了相关技术指标。

2.2 截流方式及时段的选取

根据截流模型试验成果，结合上游围堰的实际地形条件，截流戗堤轴线总长约103m，与双戗堤截流方案相比，采用单戗堤截流时各项水力学指标仍在可控范围内，且施工组织简单，有利于后期防渗墙的施工，故选择单戗堤截流方案。由于右岸山体陡峭，布设道路不便，而左岸地形相对较缓，交通条件相对较优，因此，采用单戗堤单向(自左岸向右岸进占)立堵截流方式。

考虑到杨房沟水电站实际情况，选择截流标准为10年一遇11月中旬平均流量，相应流量为713m3/s。其主要水力学指标：最大流速6.66m/s，平均流速4.72m/s，最大落差4.85m，与国内同类工程相比，指标适中。

2.3 截流设计

2.3.1戗堤设计

戗堤上游水位理论计算值为1992.06m，模型试验值为1991.27m，两者取较大者，考虑安全超高后，戗堤顶高程取1993.5m。为了创造有利施工条件，参考其它类似工程经验，预进占段戗堤的顶部宽度设为30m(现场可根据需要尽量加宽)，预进占段长约39m，预留龙口宽度为60m。

龙口段分区材料及工程量见表2。

表2龙口段分区材料及工程量

2.3.2 裹头设计

因右岸导流洞进口施工场地布置，右岸实际已形成预进占地形条件，只需做好临江侧裹头保护即可，考虑堤头4m～5m范围采用钢筋石笼进行防护，钢筋石笼顶部高程高于戗堤顶高程2m。左岸裹头设置在左岸预进占堤头5m范围，采用合金网兜及钢筋石笼保护，裹头顶部高程与戗堤同高。

2.3.3 截流施工强度

戗堤龙口宽60m，顶宽20m，同时考虑3个卸车点，运输设备为25t(10m3)自卸汽车，单车卸料循环时间平均按3.5min考虑，一个卸车点的循环车辆数为17辆/h，则戗堤单向进占平均抛投强度为500m3/h，最大抛投强度为750m3/h。流失系数按1.3计，龙口合龙时间为60h。

3 施工布置

3.1 道路布置

结合现场既有的交通条件和地形条件，提前形成环线道路，道路宽度不低于7m，主备料场与戗堤之间的道路不低于12m，至少保证三车道。重车路线与空车返回路线提前制定好，并做好交底。在预进占的同时，尽量加宽戗堤宽度，以作为回车平台，供重车排队、空车调头及设备停放等需要。

3.2 分流平台布置

结合现场地形，雅砻江河道刚好在导流洞进口处向左拐弯，河道左岸临江侧刚好有一块滩地，位于截流戗堤上游。为降低截流合龙难度，提高导流隧洞的分流能力(类似于双戗堤作用)，将该滩地改建成分流平台，分流平台顺导流洞方向延伸，其端部至右岸的距离约80m。分流平台顶部高程为1993.5m，上下游方向长度约90m，宽约50m，采用石渣堆填，临江侧采用钢筋石笼防护，可以作为设备和物料中转平台。

3.3 料场布置

根据截流设计，考虑流失、损耗及备用系数，分别在附近布置石渣场地、块石场地(含块石串)、四面体制作及堆场、钢筋笼制作及堆场、合金网兜制作及堆场等。场地规划要便于机械取料，便于交通流转。

3.4 其它布置

(1)提前做好施工用电规划，并做好现场照明，重点包括戗堤、料场、交通等部位。

(2)截流现场指挥中心、设备停放及修理场地、截流仪式等场地布置在右岸，尽量避免对左岸的影响。

图1 杨房沟水电站截流布置示意

4 截流准备工作

4.1 组织准备

总承包项目部成立了截流领导小组和工作小组，具体涉及现场指挥(具体某个点只能由一人单线指挥)、技术供应、安全质量及后勤保障等。

4.2 技术准备

提前报批截流实施规划、方案、措施及应急预案等，并做好技术交底工作。

4.3 物料准备

杨房沟截流石渣料前期其它标段已经准备完成，特殊物料实际准备完成情况见表3。

表3特殊物料实际准备完成情况

4.4 资源准备

杨房沟截流准备了反铲10台，总斗容20m3，挖装能力合计1120m3/h；推土机2台，装载机5台，推装能力合计1100m3/h；20t振动碾2台；25t自卸汽车80辆；25t汽车吊2台。

截流之前，准备了救护车、救生衣、救生圈、反光背心等安全保障设备及用品。

安排了各级管理及生产人员375人。

5 截流实施

5.1 水文测报

截流期间的水文测报工作主要包括水文预报、气象预报与现场水文测验，以及相关信息的报送。水文预报、气象预报可利用业主、政府等水文、气象部门发布的信息，现场水文测验包括导流洞进出口及戗堤上下游水位观测、龙口流速测验等，由截流单位现场实施。水位观测可采用人工水尺读数，也可采用水位站自动读数；流速采用电波流速仪人工测量；总流量由水文站测读，再根据导流洞泄流曲线推算，得出龙口流量。水文测验超前于预进占12h开始，直至截流完成。

5.2 预进占施工

5.2.1 右岸预进占

2016年10月5日，导流洞进口围堰开始拆除，其渣料直接用于右岸预进占，至2016年10月18日，右岸预进占(共完成戗堤长度约25m)结束，右岸钢筋石笼裹头施工完成。右岸预进占抛投强度最大达到360m3/h。

5.2.2 左岸预进占

2016年10月19日，左岸预进占开始，2016年10月23日预进占完成，主要从左岸坝肩下部集料点、上游备料场等取料，最大抛投强度为270m3/h。左岸分流平台也同时在此期间完成填筑。

5.3 截流实战演习

2016年10月26日，在截流戗堤开展了截流实战演习活动，共投入施工设备60台套。演习按截流高峰强度模拟组织实战抛投，检查了机械设备挖装效率和机械配合熟练程度、运输车辆、道路通行能力、交通指挥、通信联络、施工组织、现场指挥、戗堤抛投效果和进占速度和安全应急保障措施等。并根据实战演习暴露的薄弱环节，及时采取对策和迅速整改，达到截流的施工需要。

演习时河道实测流量1030m3/s，最大实测流速7.39m/s，最大落差3.04m，龙口宽度填筑至剩余25.7m，龙口分流量590.3m3/s，抛投材料流失系数达到2.2，由于来水流量大于设计流量，所以各参数指标均大于设计参数。演习抛投强度参数见表4。

表4截流实战演习抛投强度参数

5.4 截流实施

2016年10月28日，现场开始选择戗堤进占施工，由于来水流量达到960m3/s，平均流速达到5.44m/s，落差达到3.5m，截流实施效果不佳，龙口合龙至20m处，再无进展。

2016年10月29日，由于戗堤合龙较为困难，开始尝试选择从上游分流平台进占(将分流平台当成戗提)，实测来水流量达到942m3/s，平均流速达到4.56m/s，分流平台落差3.62m，效果较好，当晚分流平台龙口合龙至13.4m宽。

2016年11月1日，经过1d的精心准备，一举从分流平台合龙。实测来水流量达到851m3/s，平均流速达到5.49m/s，分流平台最终落差5.1m。分流平台合龙后，迅速对原戗堤进行了合龙。

5.5 截流实施关键技术

将上游分流平台变为实际截流戗堤，采用凸出上游挑角、全断面推进的进占方式。其中，龙口36m～15m段是合龙最困难区段，采用凸出上游挑角的进占方法，在上游角(与戗堤轴线成20°～30°)集中抛填块石串、四面体串和合金网兜串，将水流自堤头前上游角挑出一部分，形成防冲矶头，待防冲矶头下游侧出现回流区后，迅速用大块石、钢筋石笼、中小块石抛投跟进。进占施工视堤头稳定情况选择抛投方法，主要采用堤头集料、推土机推入龙口的方式实现进占，堤头稳定性较好时，采用自卸汽车直接抛投。

龙口流失量较大时，采用钢桁架石笼进行防冲护底，再抛填其他材料实现进占。钢桁架用工字钢、槽钢焊接而成，采用直角梯形断面，梯形底长7.5m、顶长4.5m、高度为2.5m，桁架宽度为3m，重约6t，容量约45m3。钢桁架运至堤头，块石装填后用推土机推入龙口。实践表明，钢桁架石笼具有很好的抗冲能力。

5.6 截流安全措施

(1)在戗堤备料场及截流施工道路部位设置警戒、哨卡及交通指挥人员，所有非截流设备、车辆及人员严禁入内。

(2)进入戗堤现场的所有运输车辆(截流专用)必须听从现场指挥人员的指挥；所有车辆严禁超载、超速行驶；车辆严禁搭载他人，装载填料的车辆不许关闭车窗。

(3)堤头处明确每班指挥汽车和推土机人员，汽车在卸料时专人指挥，汽车倒车入堤，必须距离堤头有一定的距离，或留有挡车物，严禁车辆靠边行驶、停放。抛投材料时，应依坡度确定倒车位置，防止边坡失稳后车辆坠入水中。

(4)所有在堤头指挥的人员必须身穿救生衣。

(5)夜间施工必须配备良好的照明条件，在截流各备料场、上下游截流施工道路，左岸堤头平台及龙口等部位均需设置足够的照明。

(6)戗堤填筑时，安排专人负责监测戗堤上下游边坡和戗堤端头的稳定，及时观测河流流态及河床冲刷情况和抛投体被冲动的情况。

(7)配置足够的救护设备、设施及人员。

6 截流总结

6.1 截流实施经验

(1)分流平台的实施对杨房沟水电站截流起到了至关重要的作用。

(2)钢桁架石笼在合龙过程中发挥了重要作用，具有很好的抗冲能力。

(3)截流指挥系统运行良好，指令采用单线传递，指令传输通畅，执行力强。

(4)进入龙口困难区段后，单个块体抛投的流失量很大。当流速达到或超过7m/s时，出现了5个四面体串联抛投、其中2个因钢丝绳拉断而流失的现象。因此，需要多个四面体串联、大块石串联后同步抛投，才能形成有效进占。

(5)用于块石串的大块石(提前钻孔)，与其他大块石应隔离堆存，避免取料时混装。

(6)因演习流量1030m3/s远大于设计流量713m3/s，实际截流将戗堤高程加高1.5m是必要的。

(7)当来水流量超过1000m3/s时，各截流备料系数要相应提高至2.2～2.5。

6.2 截流实施教训

(1)科学掌握截流时机，充分重视技术的作用至关重要，截流实施过程中，应严格按照报批的方案来组织现场施工。截流设计选择10年一遇11月中旬平均流量713m3/s，实际截流为10月下旬开始，至11月1日合龙，实际流量851m3/s～1030m3/s，难度大大提高。

(2)截流设计方案中，右岸只进行裹头防护，预进占、进占均从左岸单向进行。实际实施时，为了利用导流洞进口围堰拆除渣料，右岸预进占了约25m，同时戗堤向上游延伸，完成了右岸防渗墙施工平台填筑。但是，间接导致了左岸截流道路及戗堤难以加宽，增大了截流难度。

(3)左岸截流道路局部宽度7m仅满足双车道通行、戗堤场地狭窄，是造成抛投强度低的主要原因，应进占道路宽度不得小于12m，戗堤宽度不得小于20m，有条件时加宽为好。

(4)截流进占采用的钢筋石笼应全部为可吊装的钢筋石笼，其龙骨钢筋直径、焊接质量均应确保推土机推笼时不散架。

(5)钢筋石笼及四面体的串联工作耗时较长，应在堤头附近区域提前准备完成。

7 结语

杨房沟水电站是我国首个以设计施工总承包模式建设的百万千瓦级大型水电工程，大江截流是本工程建设的里程碑式节点，对工程推进具有重要意义。本次大江截流实施过程虽然艰难曲折，但在全体参建者的共同努力下，终于取得圆满成功。这份成功来之不易，也必将激励着所有参建人员，继续发扬“特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献”的水电“铁军”精神。为将杨房沟水电站建设成为水电工程建设行业总承包模式的典范工程、为中国水电建设事业改革探索出一条“杨房沟道路”而不懈努力！