蘇洼龍水電站大江截流施工技術

馬 作 霖， 李 家 富

(中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

1 工程概況

蘇洼龍水電站位于金沙江上游河段四川巴塘縣和西藏芒康縣的界河上，為金沙江上游水電規(guī)劃13個梯級電站的第10級，其上游為巴塘梯級，下游為昌波梯級。電站共設置4臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量1 200 MW，為一等大(1)型工程，多年平均發(fā)電量54.26億kWh(聯(lián)合)，年利用小時數(shù)4 522 h(聯(lián)合)。

本工程施工導流采用斷流圍堰一次攔斷河流，隧洞導流，土石圍堰擋水，基坑全年施工的導流方式；枯期由導流隧洞泄流，汛期由導流隧洞、泄洪放空洞聯(lián)合泄流。

2 截流設計

2.1 截流時間及設計標準

截流設計標準采用10年一遇11月中旬旬平均流量693 m3/s，截流時間為11月中旬，相應上游最高水位為2 389.81 m，在考慮截流過程中上游水位雍高及安全超高等因素影響，截流戧堤頂部高程確定為2 392.00 m。

2.2 戧堤位置及結構

根據圍堰防滲體與圍堰整體結構的相對位置關系，為防止截流合龍時戧堤進占拋投料流失進入防滲體，因此將截流戧堤布置在上游圍堰軸線上游側67.5 m處。

現(xiàn)場實測地形戧堤軸線長約200.6 m，為滿足截流時戧堤堤頂交通及穩(wěn)定要求，戧堤頂寬定為25.0 m，戧堤斷面為梯形，上、下游邊坡坡度均取為1∶1.5，戧堤軸線方向進占邊坡坡度為1∶1.3。

2.3 截流方式及龍口設計

考慮截流戧堤處河谷右岸覆蓋層深厚、左岸巖石出露，將截流龍口布置于河床靠左岸，左戧堤預進占13 m，右岸戧堤預進占104.1 m。同時，根據合龍過程中不同寬度對應龍口的流速、落差及單寬功率等水力學指標，對截流過程龍口段進占共劃分為三個區(qū)，以便于施工時控制拋投材料及采用適當?shù)膾佂都夹g。

龍口Ⅲ區(qū)合龍時采用雙向戧堤進占立堵法，其余龍口段采用從右岸向左岸進占的單戧堤立堵截流方式。具體截流進占及龍口位置和分區(qū)示意圖見圖1。

圖1 截流進占及龍口位置和分區(qū)示意圖(面向下游，單位：m)

3 截流施工布置

3.1 截流料源及備料

左岸預進占段直接進占拋投，龍口Ⅲ區(qū)左岸拋投材料提前備存于左岸的截流備料場。

右岸預進占段和龍口Ⅰ區(qū)④⑤小區(qū)直接進占拋填，龍口Ⅱ區(qū)⑥～⑩小區(qū)和Ⅲ區(qū)右岸拋投材料提前備存于右岸戧堤下游附近沿線的河灘部位。

龍口段左右岸截流備料計劃詳見表1。

3.2 截流設備選擇與布置(見表2)

表1 截流前龍口合龍段戧堤⑥～ 區(qū)左右岸備料計劃表

表1 截流前龍口合龍段戧堤⑥～ 區(qū)左右岸備料計劃表

序號施工項目粒徑或規(guī)格左 岸右 岸備料工程量 /m3備料工程量 /m31石渣料0.4 m以下5357 6912中石0.4^0.7 m1878 2713大石0.7^1.0 m1505 4824特大石1.0^1.2 m/2 568567人工拋投體C15混凝土四面體單個15t150630大塊石串2^3個串聯(lián)/867鉛絲石籠2×1×1 m/340合計1 02225 849

表2 截流龍口段主要施工設備布置表

3.3 其他布置

截流現(xiàn)場在左右岸堤頭和備料場上方各布置一臺氙燈進行大面積照明，另配置1臺100 kVA的柴油發(fā)電機作為現(xiàn)場備用電源。

在右岸導流洞進口上游平臺布置一臺全站儀，用于戧堤軸線控制并實時監(jiān)測記錄水位。

4 截流施工

4.1 施工程序

圖2 截流施工程序圖

4.2 非龍口段施工

4.2.1 左岸戧堤及裹頭

左岸戧堤主要采用大石堆填，并摻入適量中石及石渣料，預拋投大塊石串、鉛絲石籠或C15混凝土四面體進行壓坡角保護，范圍5 m，厚度2 m，進占物料總量約0.43萬m3(含預拋填護底)，堤頂高程為2 392.0 m。

4.2.2 右岸預進占及裹頭

右岸預進占約104.1 m，堤頂高程 2 392.0 m。堤頭拋投料以石渣料為主，堤頭下游側坡腳采用大石進行裹頭保護。進占物料總量約2.72萬m3，其中石渣料約占91%，中石、大石和特大石約占9%。

4.2.3 預進占拋填施工方法

(1)非龍口段填筑料采用20～25 t自卸汽車運輸(其中C15混凝土四面體采用25 t平板汽車運輸)，全斷面填筑，端進法拋填，推土機配合施工。深水區(qū)域堤頭集料，推土機推料拋投。

(2)拋投材料如發(fā)現(xiàn)有流失現(xiàn)象，則在堤頭進占前沿的上游角先拋投一部分大、中石，在其保護下，再拋填戧堤石渣料；必要時采用防沖裹頭保護。同時根據水文、水情預報，當來水流量較大時，提前采用拋投大石或中石進行裹頭保護。戧堤斷面為梯形，上、下游邊坡坡度均取為1∶1.5，戧堤軸線方向進占邊坡坡度為1∶1.3。

(3)在進占的同時，戧堤頂部、上游防滲墻施工平臺尾隨鋪筑(防滲墻施工平臺部位拋填細石渣料)，并派專用設備和人員養(yǎng)護路面、平整場地，確保龍口合龍過程中大型車輛暢通無阻。

(4)左岸預進占段，塊石堆填至8 m長度時，立即開始進行進占方向5 m、上下游方向45 m范圍內的裹頭保護施工，堤頭上下游高速水流部位主要采用拋投大塊石、特大石串或C15混凝土四面體進行裹頭防護，大塊石、C15混凝土四面體及特大石串采用推土機或25 t汽車吊配合拋投至預定部位；龍口Ⅲ區(qū)底部護底部位主要拋投鉛絲石籠、部分C15混凝土四面體及大石串，鉛絲石籠為采購的成品，現(xiàn)場拼裝后，采用25 t汽車吊配合拋投至預定部位，大石串提前完成單個塊石穿繩孔，現(xiàn)場采用2～3個塊石通過鋼絲繩串聯(lián)后，25 t汽車吊配合拋投至預定部位，護底厚度為2 m。護底拋填施工順序先上游后下游。

4.3 龍口段施工

4.3.1 龍口1區(qū)

龍口從右岸向左岸單向進占，進占長度 30.0 m，龍口寬度由83.5 m 縮短至 53.5 m，龍口流速2.02 m/s～4.10 m/s。進占物料設計量約1.37萬m3，其中石渣料約占61%，中石約占26%，大石占10%。在接近53.5 m龍口寬度時拋投部分特大石和大石串進行裹頭和護坡(占比為3%)。

4.3.2 龍口2區(qū)

進占長度為37.8 m，龍口的寬度由53.5 m縮短至15.7 m，其龍口流速為4.10 m/s-5.13 m/s-3.16 m/s，合龍進占進入最困難段。進占物料設計量約1.42萬m3，其中石渣料約占32%，中石約占26%，大石約占23%，特大石約占11%，大塊石串和C15混凝土四面體約占8%。

在龍口寬度接近43 m時，流速最大，水流對兩岸裹頭沖刷強烈，此時應根據實際情況，采用上挑角約30°～45°方法進占，在上游堤頭拋投一定數(shù)量的C15混凝土四面體串，再配合其他粒徑石料進占，以保證戧堤兩岸端頭的穩(wěn)定。

4.3.3 龍口 3 區(qū)

進占長度15.7 m，龍口寬度從15.7 m至0 m，龍口流速由3.16 m/s～0.00 m/s。此區(qū)域龍口狹窄，水位落差大，尤其戧堤下游和底部容易掏刷，需要提前對龍口底部和左岸進行防護；該區(qū)域主要拋投大石、中石和石渣料。進占物料設計量約0.14萬m3，其中石渣料約占64%，中石約占20%，大石約占16%。

4.3.4 龍口段合龍主要拋投材料及施工方法

現(xiàn)場戧堤左右岸安排專人指揮，戧堤上按每隊3～5輛車進行編隊，同時端拋。龍口Ⅱ、III區(qū)采用上挑角進占，塊石混合料跟進，并根據截流龍口各區(qū)劃分必要時拋投C15混凝土四面體、大塊石串進占。截流現(xiàn)場右岸采用3臺TY320或TY220型推土機在堤頭推料；另外在戧堤左岸布置1臺3.0 m3裝載機負責左岸堤頭推料和道路維護，右岸布置2臺3.0 m3裝載機進行道路維護兼輔助挖裝。

4.3.5 堤頭設備布置及車輛行駛調度

根據截流現(xiàn)場實際情況，截流施工時，戧堤拋投運輸車輛在各堤頭分成2～3路縱隊，右岸上游、左岸下游側留一條空車退場道，堤頭留有推土機停放部位。

為滿足拋投強度要求，在戧堤全段面推進拋投時堤頭布置2～3個卸料點，戧堤軸線及上、下游側各1個。另根據不同部位拋投料的要求，采用不同的編隊方式?？可嫌我宦奋囮爞葤佁畲笫?，另一路車隊在中間和靠堤頭下游側拋投石渣料?，F(xiàn)場指揮人員調整進占拋投料前，提前通知備料運輸指揮員，指揮員并按要求運輸拋投料備料，堤頭進占拋投時均依據現(xiàn)場指揮人員的要求拋投相應粒徑的石料。

不同拋投料車隊分別配以不同顏色的旗幟標志，堤頭指揮人員以相應顏色的旗幟分區(qū)段按要求指揮編隊和卸料。

4.4 截流施工主要技術要點

(1)在進占過程中，如發(fā)現(xiàn)堤頭拋投材料有流失現(xiàn)象，則在堤頭進占前沿的上游挑角先拋投一部分大塊石或塊石串，在其保護下，使堤頭水流在下游側形成回流緩流區(qū)，再將中小石拋填在戧堤軸線的下游側。

(2)在進占過程中，拋投料出水面后，及時加高，戧堤頂用碎石進行鋪筑施工，并安排專人養(yǎng)護路面，確保截流施工道路滿足大型車輛陰雨天暢通無阻的要求。

(3)龍口合龍時，Ⅰ、Ⅱ區(qū)采用單戧單向立堵進占，龍口Ⅲ區(qū)采用單戧雙向立堵進占，控制戧堤頂面高出水面1m左右。拋投進占過程中，視堤頭邊坡穩(wěn)定情況，自卸汽車將塊石串、特大石盡量直接拋入水中，同時，對卸在堤頭前沿上的塊石串、特大石、C15混凝土四面體串，用大馬力推土機推入水中。

(4)截流前，所有投入的各種大型機械設備必須提前檢修、保養(yǎng)，以保證設備的性能完好。

(5)在堤頭前沿設置一排石渣埂，并配備專職安全員巡視堤頭邊坡變化，觀察堤頭前沿有無裂縫出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。

(6)鑒于龍口合龍拋投強度較大，拋投材料多，對拋投同一種材料的汽車須作上相同標記，并分隊編號，以便于指揮。

(7)水文觀測設備齊全，觀測手段落實，觀測條件可靠，尤其是龍口段截流進占過程中水文測驗資料須及時整理分析，以便于根據龍口水力學指標調整拋投材料。

(8)在進占困難區(qū)段(Ⅱ區(qū)后兩個階段和Ⅲ區(qū))，采用沿30°～45°上挑角拋投方法進占，采用C15混凝土四面體串在右堤頭上坡角處推進，當拋投料形成上挑角，在其下游堤頭流速減小時，及時填補進占的方法，可以減小損失量。

(9)要高度關注截流困難期(Ⅱ區(qū))和合龍區(qū)(Ⅲ區(qū))，合理采用C15混凝土四面體串用于上挑角進占，其他區(qū)域也要注意拋投料的混合使用，不能同一種拋投料大面積均勻使用，容易造成戧堤邊坡坍塌。

(10)在截流困難期(Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū))，采用上挑角進占后，戧堤下游坡角非常容易掏刷，應使該區(qū)拋投料中含有相應上挑角拋投粒徑的塊石重量不少于1/3，并與較小的石塊逐級配備混合拋投，避免大面積塌方現(xiàn)象，確保進占穩(wěn)定進行。

(11)左戧堤裹頭及坡角容易掏刷，且隨著進占推進，覆蓋層的掏刷容易引起整體塌方現(xiàn)象。因此，左戧堤裹頭及坡角需要重點防護，采用預拋大塊石或大石串壓坡角，范圍沿戧堤軸向不少于5 m，沿流向不小于45 m，拋投厚度2～3 m，重點在戧堤上下游坡角集中堆填大石串。

(12)為減小上游圍堰截流戧堤水位落差及流速，在上游圍堰截流戧堤龍口合龍前，河道流量小于1 000 m3/s后，在下游圍堰沿防滲墻軸線下游側左岸提前預進占約60 m、右岸預進占約40 m，預進占戧堤頂部高程為2 387 m，戧堤頂部寬度10 m，上下游方向坡比為1∶1.5，進占方向坡比為1∶1.3。

5 結 語

根據蘇洼龍水電站大江截流施工經驗，在合龍困難階段水流流速大，對拋投料沖刷強烈，現(xiàn)場拋投大塊石串極易水流被沖走，因此，截流困難階段不應使用大塊石串拋投，而應采用四面體串(3個一串)進行上挑角拋投進占，四面體穩(wěn)定不被沖走時，下游側進占及時跟進。 截流期間使用鉛絲石籠或者鋼筋石籠進行拋投時需要現(xiàn)場填裝塊石，并且鋼筋石籠在拋投過程中極易解體，現(xiàn)場實施效果不佳，類似截流工程施工時不考慮鉛絲石籠或者鋼筋石籠拋投。