深厚覆蓋層截流施工技術分析

劉倩

摘 要：截流工程是水利水電建設項目中至關重要的環節，它的成敗直接影響著工程的工期和造價。越來越多的水利工程修建在深厚覆蓋層上，深厚覆蓋層河床截流的不確定因素較多，截流綜合難度大，為了確保截流的順利進行，降低截流難度措施的研究成為了工程的關鍵技術問題。文章在前人的研究之上，就國內深厚覆蓋層截流施工進行了簡略總結，歸納了施工過程出現的技術問題及解決措施，為同類地質條件下的截流施工提供指導。

關鍵詞：水利工程；深厚覆蓋層；截流；施工技術

引言

截流工程是水利水電建設項目中至關重要的環節，它的成敗直接影響著工程的工期和造價。我國西南地區自然地質條件復雜，山高谷深，川流奔涌，水能資源豐富[1]。大量的河床鉆孔資料顯示，以云南-四川-河南一線為界以北地區河床深厚覆蓋層問題尤為突出。其覆蓋層基本特征各異，分布范圍廣泛，深度少則50余米，多則400余米[2]。目前針對深厚覆蓋層河谷地段的開發和利用是我國水電事業發展的主要方向。深厚覆蓋層截流的不確定因素較多，截流施工難度較大，稍有不慎就可能危及截流工程安全。文章在前人的研究之上，分析了深厚覆蓋層河床截流工程遇到的問題及措施，為實現同類地址條件下的截流施工安全性與經濟性的統一提供有效的指導。

1 深厚覆蓋層河床截流施工技術難點

水利工程中深厚覆蓋層是指經過各種地質作用堆積于河床基巖上，厚度大于30m的第四紀松散堆積物[3]。河床覆蓋層一般由土、砂、卵石、碎石及塊石混合組成，受地質和水文條件的影響，不同地區覆蓋層的結構有所差異。深厚覆蓋層截流的主要難點在于如何有效控制截流過程中的沖刷破壞，必須選擇合理的導流方案、龍口位置、拋投材料等才能確保截流的順利進行。圍堰安全及邊坡防護是覆蓋層河床上導流工程關注的主要問題，導流方案的設計也直接影響到截流工程的安全性。

覆蓋層河床截流主要涉及截流拋投料穩定、截流龍口覆蓋層穩定、覆蓋層河床降低截流難度措施等關鍵技術問題：（1）如何根據地形及原河床地質資料，選定合理的導流方案；（2）如何根據龍口覆蓋層的類別確定龍口位置和護底方案；（3）如何根據河床地質情況確定截流采用方式（平堵、立堵、混合堵），及截流拋投料中人工混凝土塊體的體型、重量及數量，以保證截流備料既經濟又能滿足施工要求。

2 深厚覆蓋層河床截流施工技術

2.1 補充地質勘探

在深厚覆蓋層上截流，地質勘查尤為重要。導流方案的擬定，需要依據覆蓋層分布及其特性，綜合考慮。只有準確的掌握河川的地質、地貌資料，才能確定合理的導流和護底方案、及截流方式。生產實踐表明[4-5]應用EH4大地電磁測深反演電阻率剖面技術是解決深厚覆蓋層的有效勘探方法，可為水利工程建設提供較為詳盡的基礎資料。

2.2 選定龍口位置

深厚覆蓋層河床截流，戧堤的布置要綜合考慮河床兩岸地形、水流流向及施工交通條件等因素。龍口布置原則為：（1）盡量使截流戧堤用料合理、施工強度均衡；（2）盡可能選擇覆蓋層較薄、抗沖能力較好的部位，避免引起截流戧堤塌滑失穩；（3）選擇河床地質橫斷面巖基較平緩的部位，盡量避開河床主河道“V”型槽及順流向陡坡。

水工模型試驗是確定護底范圍和厚度的要方法[6]：（1）順戧堤軸線的長度等于覆蓋層剛開始受到沖刷破壞時所對應的龍口寬度；（2）護底范圍順水流方向應超出戧堤坡腳，戧堤軸線以上取水深的2倍，堤軸線以下取水深的2～4倍；（3）護底要盡量避免出現架空現象，拋石層最小厚度取最大拋石粒徑的2倍。

2.3 截流備料

龍口合龍段施工強度高、時段緊迫、截流備料的科學性是保證截流快速、高效、有序、穩妥進行的關鍵。截流材料應優先考慮使用本工程建筑物石方開挖的石料。龍口流速和拋投材料的抗沖流速決定了截流材料的尺寸。考慮到流失量、損耗等因素，備料系數一般取1.2～1.8。截流戧堤拋投料種類和粒徑的選擇是根據模型試驗計算結果，參考水工模型試驗成果，并結合其他工程實踐經驗得出。截流材料應分類堆放，便于截流調度使用，截流施工期實行嚴格的交通管制確保截流備料場與截流戧堤間道路的暢通。

2.4 龍口護底

針對深厚覆蓋層類型的護底，首先應優化導流方案，來減小護底的難度，進占時盡量采取全斷面整體推進，在采取上挑角進占時，一方面要盡量減少挑出的長度，另一方面要注意跟緊補拋。避免使用塊石直接直接拋填護底，可選用人工預制混凝土四面體、六面體、鋼筋鉛絲籠及拋投大塊石進行護底。有利于增加龍口河床的糙度、提高龍口的抗沖能力，減少拋投材料的流失量。常見的護底材料有鋼絲籠、四面體、榪杈體、透水六面體以及大石、特大石等。同時要根據河床的地址特征和截流河段的水力學參數，優化護底的平面布置。龍口護底的厚度及范圍也要進行合理選擇，盡量采用雙層或多層鋪護，有利于護底的穩定性。

由于深厚覆蓋層河床截流施工時采用立堵方式對河床沖刷嚴重，不利于龍口合攏及整個堰體的穩定，故在實際施工中多選先平堵后立堵相結合的方式進行。“先進后退”護底法正是運用了該原理。“先進后退”[7-8]護底法是指從河床單側戧堤預進占至設計龍口位置，并利用河床另一側設計戧堤位置進行分流；之后對已進占完成龍口位置和戧堤上下游側坡面進行防護；最后，采用倒退式挖除設計護底高程以上的預進占戧堤部分。該護底方法簡單易行、便于操作和容易熟練掌握，降低了截流施工風險，保證了護底施工質量，對國內其他深厚覆蓋層抵抗沖河床截流施工具有借鑒和推廣意義。

3 結束語

隨著中國水電行業的快速發展，水利工程正在向著地質條件更復雜、技術難度更高的方向發展。在深厚覆蓋層上修建大壩，已成為水電行業的發展趨勢之一。文章對深厚覆蓋層河床截流施工技術的總結如下：（1）深厚覆蓋層截流時，對河床的地質勘查是必要的，對河床地質實際情況的詳細料了解，有利于提高截流計算的精度，以便結合工程的具體情況、因地制宜選取具有科學性、時效性、合理性、經濟性的施工方案。（2）拋投材料的穩定性受覆蓋層穩定性的影響極大。為了確保截流的順利完成，深覆蓋層截流護底尤為重要。“先進后退”護底的新方法有效地解決了低抗沖速粉細砂河床截流施工問題，對于抗沖流速低，覆蓋層較厚的區域，值得推廣。

參考文獻

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[2]郭熙靈，黃國兵，李學海.深厚覆蓋層條件下施工導截流關鍵技術問題研究[J].長江科學院院報，2011（6）：10-15.

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