某工程导截流方案选择分析

刘 建（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都611130）

某工程导截流方案选择分析

刘 建（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都611130）

水利工程施工过程中，导截流施工十分普遍，近年由于施工机械的长足进步，小型河流的截流已不是问题，因此选择合理的施工方案，节约投资是截流方案选择的最重要因素。本文主要对某工程的截流方案进行了详细的分析。

截流；粘土心墙；导流

1 引言

截流，截流是水利工程施工中的常见项目，有一定风险，需周密计划、充分准备。目前截流工程多使用大块石和钢筋石龙等材料，利截流用大型自卸汽车及推土机施工，小型河流的截流施工多采用立堵法施工，是由龙口一端向另一端或从两端向龙口同时抛投进占，逐渐束窄龙口直至合龙。由于机械设备大，进占河道的石块和钢筋石龙等体积和重量大，河流流量小，石块和钢筋石龙自身稳定，这种情况下河流的合拢已没有难度。然而如何选择截流方案，缺点防渗方式和材料选择，直接关系到截流的工程投资。

2 某工程的实际截流方案

2.1 工程概况

萨里克特水电站工程第Ⅰ标引水枢纽施工导流工程主要包括：一期导流明渠和上下游粘土截水槽、二期纵向围堰、二期主河床截流及上下游横向围堰、三期上下游横向围堰、施工期安全度汛和防护以及一、二期围堰拆除。该条河流的补给以冰川积雪融水补给为主，降雨补给为辅，地下水补给次之的混合型补给方式，多年平均流量 62.65m3/s，多年平均径流量19.77×108m3，电站引水枢纽坝址及分期设计洪水成果见表1～4。

表1 萨里克特水电站引水枢纽坝址设计洪水成果表

表2 坝址截流期旬平均流量

表3 引水枢纽分期设计洪水成果表

2.2 导流设计

2.2.1 导流设计标准

二期导流采用上、下游围堰挡水，导流明渠过流，上下游围堰为土石围堰，导流明渠位于左岸Ⅰ级阶地。根据合同技术条款要求：“二期围堰导流采用10年一遇洪水标准，相应洪峰流量558.41m3/s”。

2.2.2 导流方式

上下游挡水围堰采用土石围堰结构，施工导流采用河床一次断流，土石围堰挡水，左岸导流明渠过流，主体工程全年施工的导流方式。

表4 引水枢纽水位～流量关系

2.3 围堰设计

2.3.1 围堰结构

二期上游围堰（桩号E0+000.00m～E0+062.036m）设计为土石围堰。围堰设计顶高程为1905.00m，最大堰高7.5m，堰顶长约62m，堰顶宽8.0m，迎水坡1：2.0，背水坡1：1.5，围堰填筑料取自右岸护坡开挖料。

围堰上部基础为第四系河床冲积含漂石的砂卵砾石层，砾石粒径一般10～15cm，最大为1.0m，结构密实。下部为第三系红褐色泥岩夹薄层砂砾岩，局部呈透镜体状。强风化层厚1～3m，弱风化层厚8～10m。上游围堰主要采用控制灌浆防渗堆石围堰形式，防渗体采用控制灌浆和粘土心墙防渗相结合的方式。

2.3.2 二期下游围堰

下游围堰（桩号E0+260.202m～E0+328.440m）设计为土石围堰，围堰设计顶高程为1902.50m。最大堰高5.5m，堰顶长约68m，堰体主要采用控制灌浆防渗。

2.3.3 二期纵向围堰

纵向围堰设计为土石围堰，围堰设计顶高程 1902.5～1905.0m。堰顶长约198m，堰顶宽8.0m，迎水坡1：2.0，背水坡1：1.5。堰体主要采用粘土斜墙防渗。

2.4 二期纵、横向围堰工程量

二期纵、横向围堰主要工程量见表5。

表5 二期纵、横向围堰主要工程量表

2.5 截流设计

2.5.1 截流方式

通过对现场实际情况的分析，本工程截流方式为：采用单戗立堵、河床一次断流的截流方式。左、右岸同时进占，龙口留在左岸。截流正式开始前，先从左岸向右岸进行预进占，预留龙口在河道中间，约35m宽，对左岸预留龙口戗堤端部进行裹头保护防冲。合龙时，左右岸同时进占，最后合龙，实现河床断流。

2.5.2 截流时间和截流流量

截流标准采用9月份多年月平均流量Q=67.7m3/s。从工程全局安排考虑，与业主协商将截流提前至2010年8月10日截流，相应的截流标准采用目前枢纽水位对应流量Q=143m3/s。

2.5.3 截流戗堤设计

截流堤设计为上游围堰的一部分，与围堰结合布置，位于围堰迎水侧。

上游戗堤堤顶轴线长约55m，最大高约3.5m，堤顶宽8m。戗堤主体采用砂砾料填筑，上游坡比为1：3.0，下游坡比为1：1.5。上游采用粘土斜墙进行铺盖，顶宽2.5m，粘土斜墙上游面压垫砂砾料盖重。

2.5.4 截流水力计算

根据截流时给定的流量和河床的水文特性，龙口现场实际的边界条件，进行水力学计算，先绘制出龙口水位～流量关系曲线，再将导流明渠泄流曲线和龙口泄流曲线用图解法求得截流龙口不同时段的有关参数，确定抛投强度和抛投料粒径大小，作为安排和指挥截流准备和施工的参数。截流现场指挥时，再视实际情况灵活调整。根据截流水力学计算结果，当龙口宽度在15.5～35.5m左右时，流速最大，平均为3.20～3.08m/s左右。龙口宽度范围内流速均大于河床抗冲刷流速，计划对龙口底部进行块石护底，以减少截流时水流对河床基础覆盖层的冲刷，降低截流难度。根据现场实际地形，在龙口采用50cm以上块石抛投护底，铅丝石笼裹头防护。

2.5.5 截流戗堤主要工程量

经计算，截流所需砂砾料、超粒径石、闭气土料等物料共计4000m3，其中各种物料规格和数量见表6。

表6 龙口抛投料分区工程量表

3 方案选择分析

针对上述工程实例，进行如下分析：

3.1 导流方式选择

施工导流的基本方法大体可分为两类：一类是全段围堰法导流，即用围堰拦断河床，全部水流通过事先修好的导流泄水建筑物流走；另一类是分段围堰法，即水流通过河床外的束窄河床下泄，后期通过坝体预留缺口、底孔或其它泄水建筑物下泄。但不管是分段围堰法还是全段围堰法导流，当挡水围堰可过水时，均可采用淹没基坑的特殊导流方法。工程实例选择了第二中方式进行导流，选择此种方式进行导流主要原因如下：

（1）本工程河流流量小，洪水标准较低。

（2）水工建筑物的主体结构大部分在河流右岸，且较为集中，后期可以采用永久过流建筑物进行过流。

（3）枢纽周边地形开阔，比较适合明渠导流。

（4）原河床宽浅，同时由于水工建筑物规模不大，同时左岸坝体长度大。

与全段围堰法导流结合导流明确方式对比如下：

（1）全段围堰法施工，可以减少纵向围堰的施工工程量。但由于纵向围堰的施工工程量不大，且洪水标准相对较低，该纵向围堰的工程投资较少。

（2）全段围堰法施工将必须结合导流明渠。该明渠将产生较大的土石方开挖工程量，对比分期导流利用原河道的方案，明显投资增加较大。

（3）全段围堰法施工的导流明渠将产生较大的征地，导致移民征地费用大幅增加。

（4）全段围堰施工的导流明渠开挖产生的弃渣不易处理。

（5）导流明渠的后期恢复也将产生较大费用。

3.2 截流方式选择

截流方式可归纳为戗堤法截流和无戗堤法截流两种。戗堤法截流主要有平堵、立堵及混合堵截流；无戗堤法截流主要有建闸截流、水力冲填法、定向爆破截流、浮运结构截流等。目前常见的截流方式为戗堤法截流，该方式主要有平堵法、立堵法和混合堵法三种施工方式。本工程采用单戗立堵法进行施工，选择该种方案主要有以下原因：

（1）工程所在地的水文地质条件不适合采用无戗堤法截流；

（2）截流处地形平坦、河流水流量小、河道宽、水流速小适合采用立堵法施工；

（3）由于截流工程量小，为了节约施工机械，采用单戗法。

3.3 截流断面及围堰设计分析

本工程采用上述的截流断面和围堰分析如下：

（1）相比混凝土围堰，土石围堰占地大，但费用较低，本工程坝址地形开阔，大坝开挖料可以用于围堰施工，故选择土石围堰较为合适，同时可以节约大量投资；

（2）上游围堰采用控制灌浆方式是由于上游水位较高，为了较好的防渗效果，避免后期基坑抽水产生的大量费用，同时影响正常施工；

（3）纵向围堰采用粘土心墙的方式是为在满足施工需要的同时节约工程，由于河道流量小，河水深度小，较薄的粘土心墙就可以满足防渗要求，同时本工程的粘土料场较近，因此选择粘土心墙围堰比起上游围堰一样的控制性灌浆要大幅节约投资。

[1]于淑芳，王锦成.浅议水利工程施工中导流与截流方案的重要性[J].中国水运月刊，2012，12（3）：141～142.

[2]李 建.水利工程施工导截流控制要点分析[J].广东科技，2014（8）：78～79.

[3]张玉民.水利工程施工中导流与截流方案浅析[J].黑龙江科学，2013（11）：67.

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2095-2066（2016）36-0143-02

2016-12-12

刘 建（1981-），男，工程师，大学本科，主要从事水电工程施工监理工作。