瑪爾擋水電站截流施工綜述

王　磊

（中國水利水電第三工程局有限公司　陜西　西安　710016）

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瑪爾擋水電站截流施工綜述

王磊

（中國水利水電第三工程局有限公司陜西西安710016）

摘要黃河瑪爾擋水電站主河床截流采用單戧立堵，單向進占，導流洞過流的方案。為保證截流順利進行，之前進行了水力學計算、水文預報及實施性施組的編制。實施階段邊界條件和投標時有所變化，針對于此實施性施組及時調整，為截流成功創造了良好條件。由于科學的施工組織指揮和周密的施工技術方案，創造了黃河在建水電站最高海拔的截流記錄。

關鍵詞瑪爾擋水電站；導流洞；截流施工

1　工程概況

瑪爾擋水電站位于青海省海南藏族自治州同德縣與果洛藏族自治州瑪沁縣交界處的黃河干流上，距果洛州瑪沁縣拉加鎮上游約5km，是龍羊峽以上黃河干流湖口～羊曲河段規劃的第十二個梯級水電站。

工程規模為一等大（1）型工程，樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、右岸一條泄洪洞、右岸三孔溢洪道及右岸引水地下廠房等組成，樞紐主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級。

施工導流采用一次性截斷河床，全年圍堰擋水，隧洞過流的導流方式。導流建筑物由上、下游圍堰和左岸導流洞組成。導流洞總長約1261.8m，斷面為13m×16m城門洞型，閘門采用洞內豎井式布置。上、下游圍堰均采用土石圍堰，上游圍堰采用防滲墻上接土工膜防滲，下游圍堰采用防滲墻防滲，上游圍堰最大高度53.5m，下游圍堰最大高度16m。

2　截流施工存在的問題

（1）截流施工場地狹窄。

由于交通條件限制及圍堰設計體型，截流施工只能利用左岸低線過壩交通洞下叉洞，該支洞斷面11m×7m。由于隧洞出口岸坡陡峻、且出口即是戧堤，場地狹窄，自卸汽車回車困難。

（2）龍口流速大、落差大、特殊材料用量大。

截流設計流量577 m3/s，經水力學計算，龍口最大流速為7.86m/s，龍口落差為6.6m，截流戧堤共需石料約13.3萬m3，其中特殊材料用量約2.07萬m3。由于工程前期主要以洞挖為主，開挖渣料粒徑多以40cm以下出現，大于50cm粒徑的塊石僅占10%左右，為滿足工程截流要求，需提前做好截流材料的備料工作。

（3）戧堤頂面距水面高差大、拋投料用量大、拋投強度高。

在截流設計流量為577 m3/s，全部由導流洞過流時對應上游水面高程為3099.91m，戧堤頂面和水面高差達5.1m，影響堤頭拋投施工效率；同時也加大了戧堤的體型，增加了拋投工程量，提高了拋投強度。

（4）選擇合適的截流時段。

由于黃河上游的來流量在每年11月份呈逐日減少狀態，且11月上旬10年一遇月平均流量577 m3/s，11月下旬10年一遇旬平均流量350m3/s，考慮到現場材料備料、截流難度及后續堰體施工等問題，需確定一個較為適宜的截流時段。

（5）高寒高海拔地區的降效影響。

工程地處高寒高海拔地區，具有晝夜溫差大、缺氧、紫外線強和風大等特點，在施工時要考慮環境帶來的降效問題。

3　截流實施階段的應對措施

（1）優化戧堤布置。

上游圍堰原設計斷面中，截流戧堤布置在圍堰軸線下游，此設計方案的好處在于可以避免截流施工時大塊石、特殊料被沖入防滲墻軸線位置從而導致后期防滲墻造孔困難。但不利的是，由于過壩交通洞下叉洞出口即戧堤軸線位置，導致截流施工車輛回車困難，且重車與空車共用一條隧洞沒有形成循環路徑，難以保證截流的機械化高強度施工。

由于導流洞進口施工困難，實際施工中新增加了一條0#支洞，該支洞的出口位于導流洞進口下游側上游圍堰上游坡腳處，新增加的支洞為優化戧堤布置、改善截流車輛循環路徑提供了條件。優化后的截流戧堤平面布置如圖1所示。

圖1　優化后的截流戧堤平面布置圖

截流戧堤軸線上移后，利用0#施工支洞在其洞口處回填形成一個垂直河道寬度30m，順河道長度40m的回車平臺。同時沿左岸岸坡順河道方向填筑備料平臺，使之在截流戧堤和過壩交通洞下叉洞洞口之間形成一個長約180m，寬30m～40m的平臺，做為截流特殊料備料平臺，平臺坡腳處采用鋼筋籠防護（防滲墻軸線5m范圍內除外）。截流施工時，車輛從料場取料后經過0#支洞到達戧堤指定卸料點，卸料完成后經過備料平臺、過壩交通洞下叉洞返回料場，從而使車輛行駛互不干擾。

戧堤堤頭可布置4個卸料點，上游側主要拋填塊石、鋼筋石籠、砼四面體，中間及下游側拋填塊石、石渣。不同材料的運輸車隊分別配以不同顏色、數碼標志，堤頭指揮人員以相應顏色的旗幟分區段按要求指揮編隊和卸料。為確保堤頭車輛安全，汽車輪緣距戧堤邊緣不少于2.5m。

截流戧堤軸線上移后唯一產生的不利因素是可能會使后期防滲墻造孔困難。但本工程中上游圍堰堰體高度高，為53.5m，從而使堰體底部沿河道的寬度大，即使戧堤軸線上移后與防滲墻軸線之間距離還有65m。由于相距的較遠，只要在實際施工中采取措施加強管理，控制防滲墻軸線5m范圍內的拋填料粒徑，盡量避免大塊石及特殊料的出現，可以為后續防滲墻施工降低難度，從而保證施工進度與質量。而后續混凝土防滲墻施工的較為順利，也證實了上移戧堤軸線的合理性。

（2）截流時段的選擇。

根據瑪爾擋水電站工程總體進度計劃安排及實際施工進程，2013年9月完成導流洞襯砌施工，10月完成灌漿、支洞封堵、進出口巖坎圍堰拆除等掃尾工作后，導流洞即具備過流條件，截流施工計劃安排在2013年11月進行。

根據水文資料得知，壩址處黃河11月份的流量變化快，呈逐日遞減的趨勢。11月上旬的5年平均流量為577m3/s,而11月下旬5年平均流量為350 m3/s。再通過對11月上旬和下旬分別進行水力學計算，其龍口水力學參數指標均較大，但隨著流量的減小，11月下旬進行截流龍口流速及落差等數值降低明顯。計算結果見下表1、表2所示。

11上旬截流與11月底截流時間差15天，對后續項目的實施影響不大，而流量則由577 m3/s降為350m3/s，相應龍口水力學要素指標降低明顯，龍口最大流速由7.86m/s降為7.08m/s，落差由12.21m降為11.62m。故而選擇在11月下旬截流更為穩妥有利，實際施工中瑪爾擋水電站于2013 年11月28日完成截流，截流施工進展順利，驗證了之前的選擇是較為合理的。

（3）保證堤頭穩定的措施

根據水力學計算成果，本工程截流流速大、戧堤頂面距水面高差大、拋投強度高，確保堤頭的穩定與安全是截流成敗的關鍵。為防止拋投時堤頭邊坡失穩，根據以往成熟的施工經驗，采取防護性進占（包括堤頭挑流和堰體尾隨拋投、高強度進占拋投、變換堤頭拋填方法拋投等）、誘導坍塌等綜合措施。

①堤頭挑流和堰體尾隨拋投

在戧堤進占時，向上游角或同時向上、下游角凸出進占，挑開急流，形成戧端緩流區，以保護堤頭拋填進占，同時戧堤兩側的堰體跟進尾隨拋填，以防護進占戧堤側面坍塌。

②高強度進占拋投

在截流進占水力學條件最不利的區段，加大拋填強度，突擊進占，從而闖過水力學難關，高強度拋填對于減輕堤頭坍塌程度也有直接作用。

表1　11月上旬截流龍口水力特性表(Q=577m3/s)

表2　11月下旬截流龍口水力特性表(Q=350m3/s)

③變換堤頭拋填方法拋投

在坍塌剛剛發生過后，形成了新的穩定邊坡，在此往后的一段時間內，不會有坍塌發生，這時就采取自卸汽車直接卸料拋投的方法。隨著拋投的推進，堤頭邊坡逐漸變陡，汽車直接拋投不安全，這時就改用汽車堤頭集料，推土機趕料拋投的方法。隨著堤頭邊坡的進一步變陡，雖已陡于臨界坡度，但在顆粒的咬合作用下仍未坍塌，這時即改用汽車載大塊石沖砸拋投的方法。

④誘導坍塌

當戧堤堤頭坡度陡于填料的自然穩定坡度并接近于臨界坡度時，采用大塊石拋投卸料沖砸實施誘導坍塌，可避免自然坍塌可能造成的機毀人亡安全事故。

（4）高寒、高海拔地區的保證措施

本工程地處黃河上游高原地區，具有晝夜溫差大、缺氧、紫外線強和風大等特點，截流施工時已進入冬季，如何克服環境帶來的不利因素，需要制定有針對性的措施。

①人員配置措施

根據施工高峰強度和進度安排，按正常人數的20%富余度配備足夠的施工人員。項目部配備醫護人員，配備氧氣瓶(袋)，保證職工隨時補氧。配備多種抗高原反應救治藥物，職工不管什么時候出現病情，都能得到有效治療。職工住房采取一定的保暖措施，做到室外天寒地凍，室內溫暖透氣。

②設備配置措施

設備配置按20%的富余度考慮，在正常配置的基礎上增加設備臺數，對設備降效給予補償。針對高海拔地區的環境條件，編制設備操作、維護保養管理制度，從制度上保證設備出勤率。由于高原施工環境的特殊性，對施工機械進場前進行全面檢修和保養，確保機械進場后能正常工作。通過加壓及增氧措施保持駕駛室空氣潔凈、氧氣供應充足；同時加裝加熱器及空調系統，確保人員在良好的環境下作業。高原地區設備的磨損大，采用加大配件儲備。

4　結語

青海黃河瑪爾擋水電站截流由于實施階段邊界條件與投標階段有所改變，在截流施工前進行了水力學計算、水文預報與實施性施組的編制。實施性施組中合理的選擇了截流時段，優化了戧堤的布置，并采取了保證堤頭穩定及克服高寒、高海拔環境問題帶來的不利影響的措施。由于科學的水文預報結合合理的施工方案，加上精細組織施工，順利完成了黃河在建水電站最高海拔的截流施工。陜西水利

（責任編輯：唐紅云）

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