安谷水电站砂卵石河床快速截流施工探讨

王升德，孔云洲

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水电站砂卵石河床快速截流施工探讨

王升德，孔云洲

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水电站导流工程及主体工程建设通过多次截流的施工经验总结，提出原级配混凝土六面体截流施工工艺，实现了快速经济截流。

安谷水电站 截流施工 砂卵石河床 原级配特殊料物

1 概述

大渡河安谷水电站工程是大渡河干流梯级开发中的最后一级，枢纽位于四川省乐山市沙湾区嘉农镇(左岸)和市中区安谷镇(右岸)接壤的大渡河干流上。该河段汊濠纵横，心滩、漫滩极为发育，是典型的多汊滩险河道。河道下伏砂卵石地层，厚度12m～14m，底界高程364.9m～367.9m，属强透水层，砾石粒径大于150mm含量仅占总量的9.16%，起动流速仅为0.7m/s～0.8m/s，抗冲流速低。前期导流工程和主体工程施工，需通过多次截流以控制水流，受上游电站调峰影响，最大截流流量达2220m3/s。河道宽阔，加之砂石料的无序开采，河床地形变化较大，水流流速快，水深度4m～6m，截流施工难度大。

在以往截流施工中，龙口段进占时常通过抛投混凝土四面体或六面体、钢筋石笼、马槎体等特殊料物来保证抛投料物稳定，减少料物流失，保证顺利截流。截流过程中，特殊料物因块体大，主要通过吊装设备配合大型运输设备进行抛投，截流施工组织时，特殊料物与普通料物分区布置，通过调度人员的统一精心安排，才能实现有序抛投。因此，常规截流施工方法中，因特殊料物材料占据比重大，大型设备短期投入量大，施工成本极高，且施工组织难度大。

2 原级配混凝土特殊料物制作

2.1 特殊料物粒径选择

根据截流合龙过程中水力条件的变化情况，各区抛投料物块体粒径按该区段可能出现的最不利水力条件计算，参照国内类似工程实际经验，结合施工机械及抛投技术条件确定。

由伊兹巴什公式推导可得：

混凝土杩槎体重量按下列式计算：

G=πγd3/6

式中，γs为混凝土容重，取2.5t/m3；d为混凝土杩槎体折算为球体直径(m)，按上述伊兹巴什公式计算；ν为束窄龙口轴线断面最大平均流速(m/s)；其他同上。

特殊料物块体粒径与龙口段流速大小成正比，随着块体料径的增大，抛投料物的稳定性随之提高，但对特殊料物的运输与抛投设备提出更高要求。

2.2 原级配特殊料物制作

平原地带河道中如没有满足截流条件的特殊料物，需要另加工制作，常采用的材料有混凝土块体、钢筋石笼、铅丝石笼等，材料成本较高。

2.2.1 配合比试验

为了满足现场施工需要，混凝土六面体采用现场砂卵石配制，根据混凝土施工和易性及强度要求，现场进行砂卵石的级配试验及混凝土的试配检测，并对试配混凝土进行了3d、7d、28d抗压强度检测。其抗压强度检测结果见表1，表2。

表1 砂卵石筛分试验结果 单位：mm；%

试验编号<55～1010～2020～4040～6060～8080～100≥100127444258322283681002195524123821513932883200463426222412737704105222582130106197333

表2 混凝土拌和物及力学性能检测结果

2.3 混凝土推荐配合比参数

为了保证现场高强度施工需要，根据配合比试验成果，混凝土既要能满足硬化性能要求，又要具有较好的施工和易性。

C20混凝土配合比采用表2中序号4试验组合，即：1m3砂石料+350kg“山”牌P·C32.5R水泥，或1m3砂石料+300kg“嘉华”牌P·O42.5水泥，坍落度均控制在30mm～50mm。

C15混凝土配合比采用表2中序号5试验组合，即：1m3砂石料+300kg“山”牌P·C32.5R水泥，或表2中序号3试验组合，即1m3砂石料+250kg“嘉华”牌P·O42.5水泥，坍落度均控制在30mm～50mm。

2.4 预制混凝土施工

根据施工要求，混凝土块采用C15混凝土预制，尺寸为1.5m×1.5m×1.0m和1.0m×1.0m×1.0m两种，由混凝土拌和池统一供料。模板采用3015、2015及1015组合小钢模拼装，φ50mm架管加固，间距50cm，采用“十字”扣件连接，模板连接处采用U型扣，模板涂涮脱模剂或废植物油，人工配合反铲入仓。混凝土块在浇筑工程中，必须振捣密实，在混凝土块面层均匀布置两根吊环，采用φ20mm钢筋、埋深0.8m、外露半径为5cm的半圆形吊环。混凝土块预制完成达到设计强度后，由吊车装入平板车运至施工点后安装摆放整齐。

2.5 原级配混凝土特殊料物运输与抛投

采用原级配混凝土制作的特殊料物，尺寸主要为1.5m×1.5m×1.0m，单块重量约5.74t，满足截流中龙口段占比较大的特殊料物粒径及重量要求。块体为六面体，运输时可采用25t自卸汽车运输4块～6块，且易卸车。吊装时，选用常规8t或16t汽车吊即可实现吊装。在施工过程中，采用CAT330型液压反铲也可实现装车。

抛投时，原级配混凝土六面体体型规则，在堤头防护或抛投时可准确定点，抛投时采用TY220型推土机、3m3轮胎式装载机或液压反铲。在龙口困难段，单块混凝土材料不能满足稳定要求时，可采用φ16mm钢丝绳将若干数量的六面体串在一起，卡环固定后进行抛投。截流施工中，上述设备均为常规开挖设备，资源配置条件低，减少了为满足大粒径特殊料物抛投所需要的大型设备进出场费，降低了对截流戗堤堤头及施工场地的要求，降低了施工组织难度，节约了施工成本。同时，原级配混凝土六面体材料在多次截流施工中可实现重复利用，在堰体及边坡防护中亦可综合利用，极大提高了混凝土料物的使用效率。

3 快速截流施工工艺3.1 龙口段戗堤堤头抛投，主要采用全断面推进和凸出上挑角进占两种方式，根据不同口门宽度下的水深、流速特点分为不同区段，选择不同的进占方式。对高流速、堤头坍塌堤头，采取凸出上挑角进占方式。

3.2 原级配混凝土六面体等大体积截流材料的抛投，均采用堤头集料、推土机赶料方式，石渣以直接抛投为主。原级配混凝土串体采取在备料场吊装，在车上穿绳以加快进度，运到堤头卸料，用推土机赶料。

3.3 龙口段进占划分为3个区段

第一区段：口门尚宽，采用上游侧抛大石防冲，下游侧石渣、中石齐头并进，抛投方式视堤头的稳定、抛投强度和施工工期需要进行安排，部分采用自卸车全断面抛投，对易塌滑区全部采用堤头集料，推土机赶料抛投；

第二区段：为合龙最困难区段，采用凸出上游挑角进占，在堤头上游侧与戗堤成45°角用特大石或大中石等抛填，形成凸出5m～8m的防冲矶头，宽8m～12m，在戗堤下游形成回流区，石渣尾随跟进。抛投方式主要采用堤头集料，

推土机赶料抛投。

第三区段：为流速最大区段，此时戗堤坡脚已开始逐渐合拢，水深变浅，戗堤已稳定，为减少抛投料的冲刷流失，仍需继续凸出上游挑角进占。挑角抛投材料采用混凝土六面体等，同时加宽防冲矶头宽度。抛投方式视堤头的稳定情况，部分采用直接抛填，特大块料等采用堤头集料，推土机赶料。

4 结语

预制原级配混凝土六面体适应于安谷水电站截流施工的整体施工环境，很好地保证了施工工期和施工质量，降低了施工成本。该项平原性河流快速经济截流施工方案，是根据现场施工条件和资源配置等多种因数综合考虑确定，并且对施工中涉及的施工安全和戗堤稳定进行了科学的水力验算，保证了施工的可靠性。

王升德(1969.9-)，男，四川人，中专，工程师；

孔云洲(1987.5-)，男，湖北宜都人，本科，助理工程师。

TV551.21

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2095-1809(2016)03-0071-03