西藏旁多水利樞紐截流施工

付 光 均，　向 尚 君

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都　611130；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第八支隊(duì)，重慶　401320)

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西藏旁多水利樞紐截流施工

付 光 均1，向 尚 君2

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都611130；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第八支隊(duì)，重慶401320)

旁多水利樞紐地處拉薩河中游，壩址區(qū)覆蓋層厚約50～200 m，深覆蓋層給截流施工帶來一定難度。對(duì)影響截流成功的決定因素進(jìn)行了闡述，就深覆蓋層河流而言，對(duì)截流龍口采取有效的護(hù)底措施不僅可以提高龍口河床的抗沖能力，減少龍口河床沖刷及后續(xù)截流的工程量，而且能夠增大河床的糙度，提高后續(xù)拋投料的穩(wěn)定性，減少拋投料的流失量。確定了龍口護(hù)底材料、范圍及厚度，尤其是采用預(yù)進(jìn)占方法進(jìn)行龍口護(hù)底施工，為深覆蓋層河流龍口護(hù)底施工提供了一種新的思路。

深覆蓋層；龍口護(hù)底；預(yù)進(jìn)占；截流；旁多水利樞紐

1　工程概述

旁多水利樞紐工程地處西藏自治區(qū)拉薩河中游，位于林周縣旁多鄉(xiāng)下游1.5 km處，距下游拉薩市直線距離約63 km，是一座以灌溉、發(fā)電為主，兼顧防洪和供水的綜合利用工程。水庫庫容12.3億m3，電站裝機(jī)容量160 MW，工程規(guī)模為Ⅰ等，大(1)型水庫，地震基本烈度為Ⅷ度，為西藏“十一五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。施工導(dǎo)流采用分期導(dǎo)流，一期導(dǎo)流為束窄河床導(dǎo)流，利用左岸灘地地勢(shì)較高、地形開闊平坦的特點(diǎn)進(jìn)行左岸灘地壩段的施工，河水由右岸主河槽過流；二期導(dǎo)流為隧洞導(dǎo)流，截流后，利用右岸導(dǎo)流隧洞過流。

旁多水利樞紐壩址區(qū)屬高山地形，河谷呈不對(duì)稱“U”型，谷底高程為4 027～4 034 m，河流流向?yàn)镾E向，河谷底寬約700 m，河水面寬100～110 m，水深1～3 m，河床靠近右岸，右岸漫灘、階地發(fā)育不完整。左岸漫灘發(fā)育，寬約550 m，三級(jí)階地明顯，河床部位覆蓋層厚約50～200 m，最深部位達(dá)400余m，上部為沖積卵石混合土，下部為冰水積卵石混合土，基巖為花崗巖、熔結(jié)凝灰?guī)r等。

2　截流計(jì)算分析

2.1截流特征參數(shù)的選取

(1)截流標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)段的選擇。

旁多水利樞紐采用隧洞導(dǎo)流，根據(jù)其地形、水文特點(diǎn)，工程截流標(biāo)準(zhǔn)采用10月上旬5 a重現(xiàn)期旬平均流量，相應(yīng)流量為303 m3/s。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程施工節(jié)點(diǎn)工期的安排，截流時(shí)間可以選擇在2011年9月下旬、10月上旬及10月中旬，按照50 m寬度龍口考慮的截流時(shí)的特性見表1。通過對(duì)比分析可以看出：截流時(shí)間越晚，截流難度越小。但10月上旬截流的龍口最大流速較9月下旬減少4.7%，較10月中旬增加8%，不存在太大的差別。因此，盡早截流可為后續(xù)圍堰的施工及河床壩段的基礎(chǔ)處理爭(zhēng)取較為寬裕的工期和施工作業(yè)條件；另外，水文特性方面9月份仍屬于拉薩河流域的汛末，截流期間超標(biāo)準(zhǔn)洪水的概率較高，截流風(fēng)險(xiǎn)較大。故最終將截流時(shí)段選在2011年10月上旬較為適宜。

表1　不同截流時(shí)段特性比較表

(2)截流方式的選擇。

上游圍堰處右岸地勢(shì)較為狹窄，左岸為河床，地勢(shì)平坦、開闊，施工道路狀況較好且截流備料場(chǎng)集中在右岸下游渣場(chǎng)，故截流方式采用單戧立堵方式進(jìn)行，從左岸單向進(jìn)占。

2.2戧堤及龍口位置的確定

(1)戧堤的布置。大壩截流戧堤布置于上游圍堰上游側(cè)，軸線與上游圍堰平行，距上游圍堰軸線距離為98.97 m，截流戧堤設(shè)計(jì)頂部高程為4 039.69 m，頂寬10 m，上、下游邊坡坡比均為1∶1.5，進(jìn)占側(cè)堤頭邊坡為1∶1.3(圖1)。

圖1　截流戧堤布置示意圖

(2)龍口位置的選擇。由于導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程為4 031.5 m，截流戧堤處河床平均高程在4 028.5 m左右，由此導(dǎo)致導(dǎo)流洞分擔(dān)來流能力較弱，故該工程在截流水力條件方面理論上將龍口位置布置于河床任意位置對(duì)截流的難易程度影響沒有本質(zhì)差別。但考慮到在截流后，右岸4 040 m高程以下現(xiàn)有岸邊道路由于導(dǎo)流洞過流而致上下游均中斷；左岸已填筑壩體右側(cè)岸邊連接大壩下游備料場(chǎng)交通通道將保持暢通，故從交通角度考慮龍口應(yīng)選擇在靠近右岸側(cè)。同時(shí)，右岸岸坡由砂礫石覆蓋層組成，抗沖刷能力較弱，經(jīng)高速水流沖刷易造成岸坡垮塌，故在右岸預(yù)進(jìn)占80 m，對(duì)裹頭采用大塊石防護(hù)后形成截流龍口。

(3)龍口寬度的選擇。龍口寬度主要取決于龍口處最大流速及所需拋投石料的當(dāng)量粒徑對(duì)備料的影響。通過不同龍口寬度計(jì)算出龍口處最大流速及所需拋投石料的當(dāng)量粒徑并進(jìn)行比較得知，在龍口寬度為50 m時(shí)，龍口最大流速為2.63 m/s，兩側(cè)進(jìn)占戧堤拋投料最大粒徑為0.27 m(當(dāng)量直徑)，此時(shí)戧堤預(yù)進(jìn)占料已不能滿足抗沖要求，需采用當(dāng)量直徑大于0.27 m的塊石料進(jìn)行進(jìn)占填筑；當(dāng)龍口寬度為40 m時(shí)，需要更大粒徑的石料，進(jìn)而增加了備料和運(yùn)輸難度，故龍口寬度確定為50 m較為合適(表2)。

2.3水力學(xué)計(jì)算

截流龍口寬度為50 m時(shí)，按照隧洞過流和單戧立堵計(jì)算方法得到的截流水力學(xué)計(jì)算成果見表3。從計(jì)算成果可以看出龍口最大平均流速為4.84 m/s，最大流速為5.15 m/s，最大落差為3.91 m，龍口水力特征曲線見圖2。

表2　龍口寬度比較表

圖2　龍口水力特征曲線圖

2.4截流備料

根據(jù)合龍過程中不同寬度龍口的流速、落差等水力學(xué)指標(biāo)(表3)，將截流龍口進(jìn)占分為三個(gè)區(qū)段，即龍口寬度50～40 m為第Ⅰ區(qū)段，龍口寬度40～20 m為第Ⅱ區(qū)段，龍口寬度20 m至合龍為第Ⅲ區(qū)段。各區(qū)段截流拋投備料情況見表4。

3　截流的實(shí)施

3.1龍口護(hù)底

深覆蓋層河流河床截流的成功在很大程度上取決于龍口采取的護(hù)底措施是否到位。采取龍口護(hù)底措施不僅可以提高龍口河床的抗沖能力，減少龍口河床沖刷及后續(xù)截流的工程量，而且可以增大河床糙度，提高后續(xù)拋投料的穩(wěn)定性，減少拋投料的流失量。

為確保護(hù)底措施的有效性，需要對(duì)護(hù)底材料粒徑、護(hù)底范圍及厚度進(jìn)行合理的選擇。常見的護(hù)底材料有鋼絲籠、四面體、大石、特大石等。護(hù)底材料粒徑按照立堵截流拋投材料起動(dòng)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，其相關(guān)計(jì)算參數(shù)的選擇按可能遭遇的水流條件及邊界條件確定。旁多水利樞紐河床較為寬闊、平坦，重型車輛和機(jī)械設(shè)備容易到達(dá)預(yù)設(shè)龍口位置，故選擇粒徑不小于80 cm的大塊石進(jìn)行護(hù)底。護(hù)底長(zhǎng)度需考慮護(hù)底下游端覆蓋層的溯源沖刷對(duì)護(hù)底體系的安全影響。護(hù)底寬度可按戧堤束窄后覆蓋層產(chǎn)生大幅度起動(dòng)時(shí)的口門寬并結(jié)合截流程序、進(jìn)占各階段的龍口水流條件以及覆蓋層的抗沖能力計(jì)算確定，需考慮護(hù)底兩側(cè)覆蓋層淘刷對(duì)護(hù)底體系的安全影響。護(hù)底厚度不小于2倍材料厚度，即至少形成雙層鋪?zhàn)o(hù)，以確保一層失效后還有下壓底層護(hù)底材料，進(jìn)而有利于護(hù)底穩(wěn)定。

表3　截流水力計(jì)算成果表

表4　截流拋投料備料工程量表　/m3

護(hù)底施工采用預(yù)進(jìn)占方式，對(duì)料場(chǎng)選好的大塊石利用截流前的右岸通道采用自卸車運(yùn)至龍口現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)占至預(yù)設(shè)位置后，用挖掘機(jī)將進(jìn)占的護(hù)底調(diào)整，其頂高程低于水面80～100 cm。在整個(gè)預(yù)進(jìn)占過程中，大塊石鋪滿整個(gè)護(hù)底面，塊石之間銜接緊密，防止因塊石漏鋪而造成局部掏空失穩(wěn)，同時(shí)控制好大塊石運(yùn)輸?shù)氖褂梅搅浚乐勾髩K石出現(xiàn)浪費(fèi)。

3.2幾點(diǎn)體會(huì)

圖3　龍口護(hù)底示意圖

(1)根據(jù)度汛標(biāo)準(zhǔn)，旁多水利樞紐截流戧堤的頂高程為4 039.69 m。在截流施工過程中，采取了一次填筑到戧堤頂高程形成截流龍口的施工方法。根據(jù)水力學(xué)計(jì)算，其上游最高水位為4 034.71 m，一般在形成截流龍口過程中戧堤進(jìn)占高程比最高水位高1.5 m左右，在截流施工完成后再加高至設(shè)計(jì)高程。截流戧堤的設(shè)計(jì)頂高程與上游最高水位相比高近5 m，這與超最高水位1～2 m的情況相比增加了截流過程中的拋投量，增加了大塊石的使用量，減緩了截流進(jìn)度，加大了截流難度。

(2)截流戧堤一般采用較多大塊石進(jìn)行填筑，如果侵占了圍堰防滲軸線，將會(huì)對(duì)防滲墻施工造成影響，尤其是截流戧堤設(shè)在防滲軸線上游的，要控制好截流戧堤的填筑范圍，若有大塊石滾落到防滲軸線，應(yīng)采用長(zhǎng)臂挖機(jī)等設(shè)備對(duì)防滲軸線上的大塊石進(jìn)行清除。同時(shí)，截流戧堤填筑完成后，再在其上游側(cè)鋪填一層土料以減少截流戧堤的滲流量。通過采取這兩方面的措施，更利于后期圍堰防滲墻的施工。

(3)對(duì)深覆蓋層河流截流的龍口須采取有效的護(hù)底措施，以提高龍口河床的抗沖能力。龍口護(hù)底的施工可采用預(yù)進(jìn)占的方式進(jìn)行。自卸車將塊石運(yùn)至龍口現(xiàn)場(chǎng)、進(jìn)占至預(yù)設(shè)位置后，用挖掘機(jī)將進(jìn)占的護(hù)底調(diào)整。采用預(yù)進(jìn)占的施工方法進(jìn)行龍口護(hù)底，為深覆蓋層河流龍口護(hù)底施工提供了新的思路。

4　結(jié)　語

旁多水利樞紐壩址區(qū)覆蓋層厚約50～200 m，深覆蓋層給截流帶來了一定難度。通過對(duì)樞紐現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行綜合分析，確定了截流時(shí)間、龍口的布置和龍口的寬度并進(jìn)行了水力學(xué)計(jì)算。重點(diǎn)對(duì)影響截流成功的決定因素進(jìn)行了闡述。對(duì)深覆蓋層河流而言，對(duì)截流龍口采取有效的護(hù)底措施不僅可以提高龍口河床的抗沖能力，減少龍口河床的沖刷及后續(xù)截流的工程量，而且可以增大河床糙度，提高后續(xù)拋投料的穩(wěn)定性，減少拋投料的流失量。確定了龍口護(hù)底材料、范圍及厚度，尤其是采用預(yù)進(jìn)占方法進(jìn)行龍口護(hù)底施工，為深覆蓋層河流龍口護(hù)底施工提供了一種新思路，可為類似工程截流施工借鑒。

參考資料:

[1]賈鴻益，賀昌海，鄧銳敏，等.官地水電站預(yù)進(jìn)占護(hù)底截流難度的試驗(yàn)研究[J]. 云南水力發(fā)電，2011，27(4)：15～17.

[2]李學(xué)海.深厚覆蓋層河床截流若干關(guān)鍵技術(shù)問題研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2010.

[3]肖家祥，張鶴.西藏旁多水利樞紐工程截流模型試驗(yàn)研究[J].吉林水利，2014，34(11)：27～29.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV52;TV551

B

1001-2184(2016)04-0001-03

付光均(1972-)，男，四川安岳人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

向尚君(1982-)，男，四川蒼溪人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.