某工程導截流方案選擇分析

劉 建（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都611130）

某工程導截流方案選擇分析

劉 建（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都611130）

水利工程施工過程中，導截流施工十分普遍，近年由于施工機械的長足進步，小型河流的截流已不是問題，因此選擇合理的施工方案，節約投資是截流方案選擇的最重要因素。本文主要對某工程的截流方案進行了詳細的分析。

截流；粘土心墻；導流

1 引言

截流，截流是水利工程施工中的常見項目，有一定風險，需周密計劃、充分準備。目前截流工程多使用大塊石和鋼筋石龍等材料，利截流用大型自卸汽車及推土機施工，小型河流的截流施工多采用立堵法施工，是由龍口一端向另一端或從兩端向龍口同時拋投進占，逐漸束窄龍口直至合龍。由于機械設備大，進占河道的石塊和鋼筋石龍等體積和重量大，河流流量小，石塊和鋼筋石龍自身穩定，這種情況下河流的合攏已沒有難度。然而如何選擇截流方案，缺點防滲方式和材料選擇，直接關系到截流的工程投資。

2 某工程的實際截流方案

2.1 工程概況

薩里克特水電站工程第Ⅰ標引水樞紐施工導流工程主要包括：一期導流明渠和上下游粘土截水槽、二期縱向圍堰、二期主河床截流及上下游橫向圍堰、三期上下游橫向圍堰、施工期安全度汛和防護以及一、二期圍堰拆除。該條河流的補給以冰川積雪融水補給為主，降雨補給為輔，地下水補給次之的混合型補給方式，多年平均流量 62.65m3/s，多年平均徑流量19.77×108m3，電站引水樞紐壩址及分期設計洪水成果見表1～4。

表1 薩里克特水電站引水樞紐壩址設計洪水成果表

表2 壩址截流期旬平均流量

表3 引水樞紐分期設計洪水成果表

2.2 導流設計

2.2.1 導流設計標準

二期導流采用上、下游圍堰擋水，導流明渠過流，上下游圍堰為土石圍堰，導流明渠位于左岸Ⅰ級階地。根據合同技術條款要求：“二期圍堰導流采用10年一遇洪水標準，相應洪峰流量558.41m3/s”。

2.2.2 導流方式

上下游擋水圍堰采用土石圍堰結構，施工導流采用河床一次斷流，土石圍堰擋水，左岸導流明渠過流，主體工程全年施工的導流方式。

表4 引水樞紐水位～流量關系

2.3 圍堰設計

2.3.1 圍堰結構

二期上游圍堰（樁號E0+000.00m～E0+062.036m）設計為土石圍堰。圍堰設計頂高程為1905.00m，最大堰高7.5m，堰頂長約62m，堰頂寬8.0m，迎水坡1：2.0，背水坡1：1.5，圍堰填筑料取自右岸護坡開挖料。

圍堰上部基礎為第四系河床沖積含漂石的砂卵礫石層，礫石粒徑一般10～15cm，最大為1.0m，結構密實。下部為第三系紅褐色泥巖夾薄層砂礫巖，局部呈透鏡體狀。強風化層厚1～3m，弱風化層厚8～10m。上游圍堰主要采用控制灌漿防滲堆石圍堰形式，防滲體采用控制灌漿和粘土心墻防滲相結合的方式。

2.3.2 二期下游圍堰

下游圍堰（樁號E0+260.202m～E0+328.440m）設計為土石圍堰，圍堰設計頂高程為1902.50m。最大堰高5.5m，堰頂長約68m，堰體主要采用控制灌漿防滲。

2.3.3 二期縱向圍堰

縱向圍堰設計為土石圍堰，圍堰設計頂高程 1902.5～1905.0m。堰頂長約198m，堰頂寬8.0m，迎水坡1：2.0，背水坡1：1.5。堰體主要采用粘土斜墻防滲。

2.4 二期縱、橫向圍堰工程量

二期縱、橫向圍堰主要工程量見表5。

表5 二期縱、橫向圍堰主要工程量表

2.5 截流設計

2.5.1 截流方式

通過對現場實際情況的分析，本工程截流方式為：采用單戧立堵、河床一次斷流的截流方式。左、右岸同時進占，龍口留在左岸。截流正式開始前，先從左岸向右岸進行預進占，預留龍口在河道中間，約35m寬，對左岸預留龍口戧堤端部進行裹頭保護防沖。合龍時，左右岸同時進占，最后合龍，實現河床斷流。

2.5.2 截流時間和截流流量

截流標準采用9月份多年月平均流量Q=67.7m3/s。從工程全局安排考慮，與業主協商將截流提前至2010年8月10日截流，相應的截流標準采用目前樞紐水位對應流量Q=143m3/s。

2.5.3 截流戧堤設計

截流堤設計為上游圍堰的一部分，與圍堰結合布置，位于圍堰迎水側。

上游戧堤堤頂軸線長約55m，最大高約3.5m，堤頂寬8m。戧堤主體采用砂礫料填筑，上游坡比為1：3.0，下游坡比為1：1.5。上游采用粘土斜墻進行鋪蓋，頂寬2.5m，粘土斜墻上游面壓墊砂礫料蓋重。

2.5.4 截流水力計算

根據截流時給定的流量和河床的水文特性，龍口現場實際的邊界條件，進行水力學計算，先繪制出龍口水位～流量關系曲線，再將導流明渠泄流曲線和龍口泄流曲線用圖解法求得截流龍口不同時段的有關參數，確定拋投強度和拋投料粒徑大小，作為安排和指揮截流準備和施工的參數。截流現場指揮時，再視實際情況靈活調整。根據截流水力學計算結果，當龍口寬度在15.5～35.5m左右時，流速最大，平均為3.20～3.08m/s左右。龍口寬度范圍內流速均大于河床抗沖刷流速，計劃對龍口底部進行塊石護底，以減少截流時水流對河床基礎覆蓋層的沖刷，降低截流難度。根據現場實際地形，在龍口采用50cm以上塊石拋投護底，鉛絲石籠裹頭防護。

2.5.5 截流戧堤主要工程量

經計算，截流所需砂礫料、超粒徑石、閉氣土料等物料共計4000m3，其中各種物料規格和數量見表6。

表6 龍口拋投料分區工程量表

3 方案選擇分析

針對上述工程實例，進行如下分析：

3.1 導流方式選擇

施工導流的基本方法大體可分為兩類：一類是全段圍堰法導流，即用圍堰攔斷河床，全部水流通過事先修好的導流泄水建筑物流走；另一類是分段圍堰法，即水流通過河床外的束窄河床下泄，后期通過壩體預留缺口、底孔或其它泄水建筑物下泄。但不管是分段圍堰法還是全段圍堰法導流，當擋水圍堰可過水時，均可采用淹沒基坑的特殊導流方法。工程實例選擇了第二中方式進行導流，選擇此種方式進行導流主要原因如下：

（1）本工程河流流量小，洪水標準較低。

（2）水工建筑物的主體結構大部分在河流右岸，且較為集中，后期可以采用永久過流建筑物進行過流。

（3）樞紐周邊地形開闊，比較適合明渠導流。

（4）原河床寬淺，同時由于水工建筑物規模不大，同時左岸壩體長度大。

與全段圍堰法導流結合導流明確方式對比如下：

（1）全段圍堰法施工，可以減少縱向圍堰的施工工程量。但由于縱向圍堰的施工工程量不大，且洪水標準相對較低，該縱向圍堰的工程投資較少。

（2）全段圍堰法施工將必須結合導流明渠。該明渠將產生較大的土石方開挖工程量，對比分期導流利用原河道的方案，明顯投資增加較大。

（3）全段圍堰法施工的導流明渠將產生較大的征地，導致移民征地費用大幅增加。

（4）全段圍堰施工的導流明渠開挖產生的棄渣不易處理。

（5）導流明渠的后期恢復也將產生較大費用。

3.2 截流方式選擇

截流方式可歸納為戧堤法截流和無戧堤法截流兩種。戧堤法截流主要有平堵、立堵及混合堵截流；無戧堤法截流主要有建閘截流、水力沖填法、定向爆破截流、浮運結構截流等。目前常見的截流方式為戧堤法截流，該方式主要有平堵法、立堵法和混合堵法三種施工方式。本工程采用單戧立堵法進行施工，選擇該種方案主要有以下原因：

（1）工程所在地的水文地質條件不適合采用無戧堤法截流；

（2）截流處地形平坦、河流水流量小、河道寬、水流速小適合采用立堵法施工；

（3）由于截流工程量小，為了節約施工機械，采用單戧法。

3.3 截流斷面及圍堰設計分析

本工程采用上述的截流斷面和圍堰分析如下：

（1）相比混凝土圍堰，土石圍堰占地大，但費用較低，本工程壩址地形開闊，大壩開挖料可以用于圍堰施工，故選擇土石圍堰較為合適，同時可以節約大量投資；

（2）上游圍堰采用控制灌漿方式是由于上游水位較高，為了較好的防滲效果，避免后期基坑抽水產生的大量費用，同時影響正常施工；

（3）縱向圍堰采用粘土心墻的方式是為在滿足施工需要的同時節約工程，由于河道流量小，河水深度小，較薄的粘土心墻就可以滿足防滲要求，同時本工程的粘土料場較近，因此選擇粘土心墻圍堰比起上游圍堰一樣的控制性灌漿要大幅節約投資。

[1]于淑芳，王錦成.淺議水利工程施工中導流與截流方案的重要性[J].中國水運月刊，2012，12（3）：141～142.

[2]李 建.水利工程施工導截流控制要點分析[J].廣東科技，2014（8）：78～79.

[3]張玉民.水利工程施工中導流與截流方案淺析[J].黑龍江科學，2013（11）：67.

TV551.2

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2095-2066（2016）36-0143-02

2016-12-12

劉 建（1981-），男，工程師，大學本科，主要從事水電工程施工監理工作。