拉哇水电站工程截流方案和实施

练 新 军， 李 洪 林

(中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

1 概 述

拉哇水电站位于金沙江上游，为一等大(Ⅰ)型工程，坝址控制流域面积17.6万km2，多年平均流量861 m3/s。枢纽采用河床布置混凝土面板堆石坝，坝顶高程2 709 m，坝顶长度398 m，坝顶宽15 m，最大坝高239 m。电站装4台500 MW机组，多年平均年发电量83.24～90.89亿kWh。

坝址区总体为高山峡谷地形，河流深切呈“Ⅴ”型，枯期流量较大。根据坝址地形地质条件和河流洪峰流量特点，采用导流隧洞分流、围堰一次拦断河床、从左向右单向进占、单戗立堵截流方式。其中，右岸2条导流隧洞轴线间距35 m，①、②导流隧洞断面尺寸分别为17 m×19 m(宽×高)、7.5 m×8 m(宽×高)，进口高程分别为2 540 m和2 544 m。通过水力学计算成果分析论证和工程截流模型试验成果验证，优化选择了合理的截流方案，按期实现大江截流。

2 截流方案确定

2.1 工程截流水力学计算及模型试验成果比较

根据多年水文观测资料统计分析[1]，坝址处多年平均流量为861 m3/s，枯期各月多年平均流量及年内分配见表1。

坝址年平均流量、枯水期(12月～次年4月)平均流量各频率计算成果见表2。

工程截流前，经过水力学计算成果分析论证，并委托中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司进行了工程截流动床模型试验验证。除平均最大流速外，截流水力学计算出的戗堤上下游水位最大落差、最大单宽功率等龙口主要水力学指标(见表3)均比模型试验成果要小。为确保截流安全，截流设计采用截流动床模型试验成果。

表1 枯期各月平均流量及年内分配表

表2 坝址年平均流量、枯水期平均流量频率计算成果表/m3·s-1

2.2 截流时段和标准

根据总体施工安排及导流洞分流安排，工程截流时段选在11月下旬，截流标准采用11月10 a一遇月平均流量639 m3/s。

2.3 截流方式

根据堰址地形和截流料源、现场施工道路布置条件，采用从左向右单向进占、单戗立堵截流方式。

2.4 戗堤平面及戗堤断面布置

围堰截流戗堤在防渗墙轴线下游，平面布置见图1。戗堤与围堰堰体结合、垂直于主河床布置，距离导流洞进口下游侧翼墙头部约210 m，与上游防渗墙平行，相距72.5 m，与围堰轴线平行，相距约75 m。为雍高龙口水位、改变流态、降低龙口流速，在戗堤轴线下游140 m部位自左向右抛填约5 m长丁坝。

图1 平面布置示意图

根据截流动床模型试验成果[2]，11月下旬截流后Q=639 m3/s流量对应上游水位2 548.193 m和下游水位约2 540.936 m。考虑安全超高等因素，确定戗堤顶高程为2 550 m。考虑满足3～4辆32 t(16 m3)自卸汽车同时卸料，截流戗堤顶宽设计为20 m，戗堤断面为梯形，上下游坡由进占抛投料自然形成(约1∶1.5)。龙口戗堤受水流淘刷导致坍塌，纵向迎水面抛投自然坡比约1∶2。为满足龙口段戗堤高强度抛填、减少戗堤透水及固坡，龙口截流戗堤抛填时上、下游10 m范围同步抛填D≤200 mm、D≤800 mm石渣料进行培厚。截流戗堤设计断面见图2。

图2 截流戗堤断面示意图

2.5 龙口布置

截流戗堤布置在上游围堰内，堰址主河床位于右岸，且截流前右岸留有一条宽约8 m供导流洞进口施工的道路10号-2。结合截流水力学计算及截流动床模型试验成果，综合考虑截流戗堤备料、施工道路、后续防渗墙施工、监测仪器埋设等综合因素，龙口设置在河床右岸S0+065～S0+125范围。

2.6 龙口分区及抛投材料

龙口合龙施工时，首先对右岸戗堤进行裹头保护，然后从左向右单向进占、立堵截流。龙口合龙戗堤进占分区见图3。

图3 龙口合龙戗堤进占分区示意图

影响截流抛投材料量的主要因素包括戗堤实际抛投断面、抛投流失量、覆盖层冲刷量以及备料堆存和运输损耗量等[3]。截流抛投材料主要包括混合石渣(粒径≤0.8 m)、大块石(粒径>0.8 m)、钢筋石笼、合金网兜、块石串、混凝土四面体等。根据工程截流特点及模型试验成果，钢筋石笼备料系数取1.3，混合石渣、大块石、块石串、合金网兜备料系数取1.8。钢筋石笼、块石串、合金网兜抛、混凝土四面体等特殊抛投材料均提前堆存在戗堤附近，截流戗堤合龙备料见表4。

表4 截流戗堤合龙备料表

3 截流方案的实施

3.1 截流程序

工程截流施工程序为：围堰左岸全断面预进占至S0+065、形成2 544.5 m高程作业平台→右岸-2道路戗堤部位补抛、形成2 544.5 m高程作业平台→左、右岸戗堤抛填大块石护脚→右岸戗堤2 544.5 m以下裹头采用大块石保护→龙口护底钢筋石笼吊装→右岸戗堤2 544.5 m以上补抛、迎水面摆砌钢筋石笼裹头保护→左岸戗堤立堵抛投、向右进占→龙口合龙。

3.2 截流准备

工程截流前，成立了工程截流指挥部和技术保障组、设备物资保障组、应急保障组、后勤保障组、宣传报道组、现场指挥组，编制了工程截流施工手册，明确了工作职责和施工程序、应急预案，提前组织分项及合成演练，检验和优化了截流施工组织流程和资源配置，使截流组织更合理、截流实施更有保障。同时，修筑完成各料源点至戗堤运输道路、划定车辆行驶路线，并组织80余台套反铲挖掘机、自卸汽车、装载机、推土机、吊机、平板拖车等全程演练，确保各作业人员提前熟悉操作流程、配合默契，以减少截流过程中的施工干扰、提高截流抛投强度。

3.3 预进占与护底施工

3.3.1 预进占填筑

工程截流戗堤2 550 m高程轴线长约124.173 m。为减少戗堤龙口合龙工程量，降低龙口抛填强度[4]，提前组织戗堤预进占，形成顶宽60 m的龙口。在截流戗堤预进占的同时，上游侧防渗墙施工作业平台过渡料和碎石土料及下游侧抛填石渣料也跟进填筑。

预进占采用反铲挖掘机挖装、自卸汽车运输、进占法卸料、推土机分层摊铺，水面1 m以上抛填石渣采用26 t振动碾分层碾压密实。

3.3.2 龙口护底及裹头保护

围堰堰址河床覆盖层厚近70 m，表层Qal-5层砂卵石层厚仅1～8 m，下部为超40 m厚的Ql-3、Ql-2堰塞湖相沉积岩，河床在高速水流下容易淘蚀。

为减轻河床冲刷和龙口抛投量，缩短截流时间和减轻戗堤坍塌[5]，戗堤合龙前采用了大块石、钢筋石笼等进行护脚护底。护底采用两层2 m×1 m×1 m钢筋石笼，护脚采用块径0.8 m以上的大块石，护脚护底范围为戗堤上游25 m～戗堤下游35 m区域。

护脚大块石利用自卸汽车运输和反铲挖掘机进行抛填。护底钢筋石笼采用自卸汽车运输和人工配合起重机从下游向上游分层安放，采用拉标尺线的方法进行精确放样和定位。

3.4 右岸裹头防护

为减轻合龙过程冲刷，戗堤右岸裹头不同高程分别采用大块石和钢筋石笼进行防护。2 544 m以下采用大块石进行防护，利用自卸汽车运输、卸料至堤顶，采用反铲挖掘机辅助抛填。2 544～2 548 m范围采用厚度2 m的钢筋石笼防护，钢筋石笼采用“一丁一顺”摆砌，石笼间采用C22 mm钢筋串接成整体，随裹头抛填石渣同步上升，同时施工。

3.5 合龙抛填

3.5.1 戗堤截流分区进占材料及进占方式

戗堤预进占阶段采用全断面进占施工，截流材料采用粒径0.3 m以下及连续级配石渣，裹头采用粒径0.4～0.75 m大块石进行保护。戗堤合龙时，凸出上游挑角法施工，上挑角45°～60°超前进占，堤身及下挑角采用连续级配石渣紧跟抛投，并采用合金网兜、块石串、大块石、钢筋石笼等保护。截流分区进占材料及进占方式见表5。

3.5.2 戗堤挑角抛填

龙口戗堤挑角部位是戗堤截流的薄弱部位，流速大、易淘刷，上挑角45°方向主要抛填四面体、合金网兜、钢筋石笼、大块石串、大块石等特殊料。上挑角特殊料抛填顺序采用四面体→合金网兜→钢筋石笼→大块石串→大块石，控制进占方向30°～45°范围。各型抛填材料施工工艺如下：

(1)四面体抛填。左岸截流戗堤进占至困难段，在戗堤上游抛填2只四面体对上挑角进行护脚。两只四面体采用人工配合起重机吊运至截流戗堤上挑角部位，采用φ16 mm钢丝绳串联后利用推土机推运。

(2)合金网兜抛填。合金网兜采用人工配合起重机吊装、自卸汽车运输到堤头卸料，采用推土机或装载机铲推。

(3)钢筋石笼抛填。钢筋石笼采用人工配合起重机吊装自卸汽车运输到堤头卸料，采用推土机或装载机铲推。钢筋石笼装车时，石笼沿车厢纵向摆放，每辆自卸汽车装4只1 m×1 m×2 m钢筋石笼。卸车前，采用φ14 mm钢丝绳将钢筋

表5 截流分区进占材料及进占方式

石笼环绕串联。

(4)大块石串抛填。抛填前先采用φ14 mm钢丝绳将5～6只大块石串成整体，块石串采用起重机吊装、自卸汽车运输至堤头上挑角部位，采用推土机或装载机推运入水。

(5)大块石抛填。截流戗堤大块石采用自卸汽车运输至指定部位、卸车，采用推土机或装载机推运入水。

3.5.3 戗堤矶头填筑

截流戗堤矶头主要抛填混合石渣料，抛填滞后上下游挑角2～3 m，采用自卸汽车运输至堤头卸料，利推土机或装载机推填。矶头填筑时，自卸汽车卸料位置距离堤头约2 m，推填坡度不陡于20%，堤头距离水面高度至少0.5 m。

4 结 语

工程于2021年11月27日上午10时正式开始大江截流抛投，2021年11月29日10时顺利合龙。截流时戗堤上游水位2 547.02 m，流量434 m3/s，实测最大流速7.57 m/s、位于戗堤轴线下游22 m处。受戗堤下游左岸丁坝影响，截流期间下游水位雍高约3 m，截流戗堤上下游实测水位最大落差6.69 m。

工程成功截流，证明截流戗堤设计参数合理，大流速、高落差、深厚软弱堰基采用钢筋石笼护底可行，戗堤下游适当位置设置丁坝对截流有利。截流过程未出现塌堤、河床淘蚀严重等情况，采用钢筋石笼、合金网兜、块石串、四面体、大块石等特殊料联合抛投、快速通过截流困难区段，抛投技术和施工方法得当。可为类似水电工程截流提供借鉴。