水电站截流快速施工技术应用

 摘要：针对广西多个水电站截流施工的经验，对水电站明渠截流快速施工技术进行一次分析整理，总结出一套较为完善的技术应用方案。 

　　 关键词：水电站；截流；快速施工；技术应用  

　　 中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：  

　　 一、水电站截流快速施工的关键技术点 

　　 一般而言，水电站截流快速施工与以下关键技术的应用息息相关：①抛投原料的平衡与备料量确定；②解除和避免安全通航制约的影响；③加快垫底加糙施工过程；④安全进占技术；⑤龙头段施工措施；⑥上下游土石围堰防渗技术等等。在这几个关键点必须加强对施工重点和难点的分析，切实解决应用技术难题，针对水电站的水文水情进行深入细致的研究，制定可靠周密的施工方案，布排高效的施工计划，组织有力的施工措施，对施工过程做出细致安排，才能确保水电站截流快速施工的有效进行。 

　　 二、水电站截流快速施工技术收资及控制要点 

　　 水电站截流快速施工方案，必须建立在对当地水文水情资料、施工期天气条件、施工机械条件、施工人员安排、安全通航等各方条件均适宜和配合的基础之上。因此，在拟定施工计划之前，必须对会施工过程造成影响的外部因素进行详细的资料收集工作。 

　　 1、截流施工材料的来源与备料量考核是否满足施工要求。水电站截流施工时，作为截流充填物的预制混凝土抛投料、石块原料等原料必须有充足的供应，而且施工料场应考虑施工运输距离和分布位置，例如某水电站施工时，拥有料场8个，分别分布在导流明渠的左右两侧各方位，进入石头抛投位置的进站道路有4条，而且不交叉重合，其料场及运输条件可以满足快速施工需要。 

　　 2、施工时间必须满足通航限制及安全要求，避开恶劣气候影响。由于截流施工的垫底加糙拦石坎施工是一个水下作业过程，施工范围不仅包括抛投料点，还包括上游和下游的较长范围。因此必须要提前对通航条件进行约束性限制，将施工信息准确通报航务各单位，以避免施工过程中的材料对临近船只安全造成威胁。比如，某水电站进行水下垫底加糙拦石坎施工时，在上游和下游各5公里处设置警戒。其施工方案为在上游抛投25吨重的钢架石笼，在下游抛投8吨重的合金钢网石兜。而单项抛石加糙施工大约历时三个月，而在明渠断航前的通航条件为七个月的条件下进行，因此必须要加快施工进度，否则将会增大加糙拦石坎水上作业难度。 

　　 3、截流核心部分的安全进占策划与龙口段施工方案必须预留风险预案。在截流工程实际施工过程中，位于截流非龙口段及龙口段的施工中，经常会发生堤头塌滑，而且根据水文地质情况的不同，常常坍塌的范围较大，如果遇到较为恶劣的气候环境影响，其风险会超出预计范围。因此必须加强综合性防止堤头塌滑事故的措施，并且预留抢险方案和风险预案，减少事故发生，保障施工安全进行。随着截流工作的持续进行，水深和流速都会发生较大变化，因此充分监视水情报告并且采取措施防护，才能确保堤头安全。 

　　 4、根据项目建设情况及地形位置设定截流方案。如图所示的导流明渠截流，导流明渠截流的右岸是混凝土纵向围堰，有如孤岛，没有陆路交通，截流进占只能以从左岸进占为主。虽然，在右岸混凝土纵向围堰上游端，已开辟了一个左岸截流基地，但只能存储少部分备料。而这部分备料只能在上游戗堤合龙时用，以尽可能地增大抛投强度，降低截流风险。下游戗堤则是采用完全的单向进占。因此，要按上游戗堤承担2/3落差，下游戗堤承担1/3落差，控制上、下游口门进占宽度，严格同步控制。其中上下游戗堤进占的口门宽度是达到分担截流落差的关键。因为实施双戗进占的施工模式，其时间准确性及相互配合难度很大，涉及信息、决策、指挥、反馈等诸方面的组织管理，需要技术人员连续工作，截流施工组织和协调难度大。因此必须配备相应的经验丰富的技术人员掌控关键技术位置及控制节点，并在现场设置专家顾问组，应对和解决突发问题。 

　　 三、水电站截流快速施工组织方案及对策措施 

　　 针对水电站导流明渠截流的快速施工组织方案必须针对相应的技术难点进行细致分析，并且安排对策解决，同时对施工组织中需要的人力、材料、施工机械以及监控措施进行详细布置，并且备选2套以上施工方案，并做出风险保留控制方案，确保快速施工的有效进行。由于明渠截流的落差和流速等水力学指标都很高，如果采用单戗堤立堵截流方案把握不大的话，经过模型试验和水力学计算，应采用上下游围堰截流戗堤同时进占分担落差的截流方案，这样就可以有效降低截流难度。 

　　 1、根据水文分析资料进行三维建模分析水情，并按照水情分析进行抛投料方案设定。项目专家组应根据收集到的水文分析资料、气候天气资料等等进行预期施工阶段的分析，并将各施工步骤进行系统安排，形成P3计划。利用计算机建模技术，预测截流抛投各阶段的水文和水情变化，根据变化预测设定抛投点、运输方案及材料物料准备。明渠截流时采用上下游双戗立堵方案，实施时必须精心组织、统一调度，确保上下游戗堤按设计要求同步进占分担落差，分担的比例以上游围堰承担三分之二，下游围堰承担三分之一最为理想。 

　　 2、根据截流抛投方案设定抛投物及用量。在确定基本的抛投方案后，必须对抛投物料进行选择和规定，配合施工要求，抛投物料应多方选择，选用特大石块串、混凝土四面体串、加重混凝土四面体和加重混凝土四面体串等等，确保截流一次成功。尽管采用了上下游双戗同时进占的截流方法，假定进占的速度与分担的落差也符合设计的要求，但是在截流施工过程中，上游龙口宽部位的流速仍很高，单宽能量仍很大。假设上游龙口宽50m为例，截流施工时可以使单个重达20T的混凝土四面体一入水就被冲走，当混凝土四面体漂移下沉到江底时，已越过了围堰下游侧的水下拦石坎，从而使混凝土四面体和特大石块无法发挥作用。因此必须根据现场施工情况引入特大石块串、混凝土四面体串、加重混凝土四面体和加重混凝土四面体串。截流施工时，当特大石块、混凝土四面体运到围堰戗堤堤头后，就用强度足够的钢丝把它们串起来，再用大功率长臂推土机将其推入水。如果出现上游戗堤分担的落差超过三分之二的不利情况，必须抛投单重30T的加重混凝土四面体。如果再出现更为恶劣的情况，还可以将加重混凝土四面体也串起来，用大马力长臂推土机推赶抛投。根据模型试验和水力学计算，采用特大石块、普通混凝土四面体和特大石块串、普通混凝土四面体串足以够截住明渠，但为保险起见，必须制作一定数量的加重混凝土四面体，作为截流风险预案。 

　　 3、根据现场的材料需求合理安排抛投料运输及抛投策略。针对明渠底部光滑平整的情况，截流进占前，先在上下游围堰截流戗堤的龙口部位抛投钢架石笼和合金网石兜，垫底加糙，进而形成一道水下拦石坎，以减免截流合龙时抛投物料流失到戗堤以外。 

　　 4、进行抛投试验，检验垫底加糙拦石坎施工质量。 

　　 必须预先进行抛投试验，验证建模数据系数是否考虑周全，同时检验垫底加糙拦石坎施工质量是否能满足截流施工需要。试验应包括钢架石笼、合金钢网石兜吊抛物在不同流量、流速等情况下的漂距、物料流失损耗等项目。 

　　 5、优选大容量、高效率、机动性好的设备，确保龙口段抛投强度。 

　　 应根据工程情况选用机械设备，如挖掘设备、装载机、起重设备、汽车吊装设备、大型载重自卸汽车、小型自卸汽车、大马力推土机等等设备应在现场就位，投入使用前必须进行检测和试验，确保机械使用正常。 

　　 6、截流施工须设置水文水情监控点，加强现场监测、实施现场数据及时反馈、动态决策，科学有效地组织截流实施。截流时，上下游戗堤同时进占，由于进占施工的水力学条件不一样，上下游戗堤的抛投物料不同，抛投强度也不相同。在截流实施的过程中，上下游戗堤的推进速度、上下游戗堤头的水流流速、流态、上下游水位、水流量、导流底孔分流量以及水下地形、抛投料流失、河床冲淤等情况的反馈十分重要。因此必须对库区、坝区、坝下游的水文进行详细监测和深入研讨，制定出周密的监测方案，为明渠截流提供及时、准确的水文资料和分析成果。由布点水文站将通过各种快速测验设备观测各相关部位的水位、流速、流量、水下地形冲淤等数据通过先进的信息传输系统向截流指挥机构反馈，才能为截流快速施工提供决策依据。 

　　 四、结束语 

　　 明渠截流，是实现导流明渠封堵、为水电站发电创造蓄水条件的关键性工程，具有流量大、流速大、落差大、能量大、抛投量大等特点。为了规避不利的台风气候和丰水期等水文条件，施工单位在合理调配资源的情况下，需采用先进的技术方案和管理模式进行截流快速施工，才能满足日益提高的工程建设需要。 　　 

　　 参考文献： 

　　 1 陈超敏．乌江银盘水电站导流明渠截流设计与实践[J]．人民长江，2011年16期 

　　 2 肖桃李．水电站截流三维水流数学模型研究[J]．武汉理工大学学报，2010年3期