錦屏一級(jí)大江截流施工技術(shù)

1、雅礱江錦屏一級(jí)水電站大江截流施工技術(shù)摘要：截流是水電工程建設(shè)中一個(gè)的里程碑，對(duì)水電工程建設(shè)具有十分重要的意義。本文介紹了錦屏一級(jí)水電站大江截流主要施工技術(shù)方案，施工過(guò)程中我們積極采用合理施工手段，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理協(xié)調(diào)，充分利用現(xiàn)有的有利條件，有效地解決了施工難題，實(shí)現(xiàn)了快速施工。關(guān)鍵詞：錦屏一級(jí) 大江截流 施工技術(shù)1 概述1.1 圍堰概況錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)，距河口358km，距西昌市直線(xiàn)距離約75km。電站上游圍堰為土石圍堰，級(jí)建筑物，位于大壩上游約250m處，圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為30

2、年一遇。圍堰堰頂高程為1691.50m，最大堰高64.50m，圍堰頂寬10.00m，最大底寬312.00m，長(zhǎng)約186m；迎水面坡度為1:2.5，背水面坡度為1:1.75；防滲土工膜坡比為1:2.5，最大防滲高度44.00m。1.2 工程水文氣象條件雅礱江流域地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶，屬川西高原氣候區(qū)，主要受高空西風(fēng)環(huán)流和西南季風(fēng)影響，壩址區(qū)干濕季分明。每年11月次年4月為旱季，5月10月為雨季，降雨集中，降雨量約占全年雨量的90%95%。電站地處山區(qū)，徑流主要來(lái)源為降雨，次為地下水。徑流每年12月次年5月主要由地下水補(bǔ)給，6月11月主要由降雨補(bǔ)給。上游圍堰截流時(shí)間為2006年11月下旬，此時(shí)

3、為流域的旱季，江水面寬約80m，水深6m8m。1.3 截流施工特點(diǎn)（1）截流戧堤落差大、流速高堰址天然河道寬80m120m，河床坡降大，水深6m8m，覆蓋層厚25m30m，十年一遇流量814m3/s，模型試驗(yàn)戧堤未閉氣截流落差5.23m，戧堤頭部最大平均流速8.44m/s，龍中最大垂線(xiàn)平均流速5.92m/s。（2）截流難度大河床兩岸山勢(shì)陡峭，施工道路布置困難，現(xiàn)只有右岸一條交通洞通往戧堤。截流只能采取單戧立堵單向進(jìn)占，拋投強(qiáng)度受到限制，截流難度高，安全隱患大。1.4 模型試驗(yàn)成果雙洞導(dǎo)流，兩個(gè)導(dǎo)流洞進(jìn)口均存在2m殘埂，11月下旬Q=814m3/s截流合龍時(shí)，戧堤未閉氣截流落差5.23m，戧堤頭

4、部最大垂線(xiàn)平均流速8.44m/s，龍中最大垂線(xiàn)平均流速5.92m/s，以大、中、小石為主，特大石為輔可順利實(shí)現(xiàn)龍口合龍。龍口40m0m共用拋投料24840m3，其中小、中、大、特大石分別為10091m3、7016m3、3979 m3和1022m3，龍口段合龍拋投流失量為2321m3，占龍口段合龍拋投總量的11%。2 截流方式、截流戧堤布置及龍口位置2.1 截流方式采用單戧立堵、從右向左單向進(jìn)占的截流方式。2.2 截流戧堤布置根據(jù)現(xiàn)已形成的截流平臺(tái)高程，右岸戧堤頂高程定為1648.5m，隨著戧堤的前進(jìn)，堤頭流速、上下游落差等參數(shù)加大，堤頭垮塌的可能性也將增大，施工過(guò)程中適當(dāng)降低了戧堤頂高，根據(jù)截

5、流模型試驗(yàn)成果，11月下旬10年一遇Q=814m3/s，合龍時(shí)相應(yīng)上游水位為1645.54m（按2m埂高），安全超高按1.5m控制，左岸戧堤頂高定為1647m。戧堤頂面長(zhǎng)度100m，堤頂坡度1.5%，梯形斷面，上下游坡由進(jìn)占拋投料自然形成，戧堤頂寬25m。截流戧堤斷面形式見(jiàn)圖2-1。圖2-1 截流戧堤斷面形式示意圖2.3 截流分區(qū)規(guī)劃戧堤長(zhǎng)100m，根據(jù)截流試驗(yàn)成果，非龍口段進(jìn)占長(zhǎng)度以52m57m，龍口預(yù)留寬度45m40m為宜。據(jù)此確定截流分預(yù)進(jìn)占區(qū)和龍口區(qū)兩部分進(jìn)行。其中預(yù)進(jìn)占區(qū)寬60m，龍口區(qū)寬40m（龍口區(qū)30m、截流龍口10m）。截流戧堤進(jìn)占及分區(qū)見(jiàn)圖2-2。圖2-2 截流戧堤進(jìn)占及分

6、區(qū)示意圖3 截流備料截流備料主要備石渣料、石料、石串、鋼筋石籠等，在圍堰截流前已經(jīng)完成。參照已建工程的截流資料，預(yù)進(jìn)占段區(qū)備料系數(shù)取1.2，龍口區(qū)備料系數(shù)取1.5，截流戧堤所需拋投物料數(shù)量見(jiàn)表3-1；大石、特大石、鋼筋石籠和混凝土四面體等材料備料系數(shù)取1.5，見(jiàn)表3-2。表3-1 截流所需拋投物料數(shù)量分解表區(qū)段口門(mén)寬度(m)進(jìn)占長(zhǎng)度(m)拋投材料量(總62683m3)合計(jì)石渣(<0.4m)中石(0.40.6m)大石(0.61.0m)特大石(>1.0m)鋼筋石籠塊石串混凝土四面體預(yù)進(jìn)占段區(qū)10040604415144151龍口區(qū)4010307573551629409774504001

7、7856龍口區(qū)1001013125002254550100102442合計(jì)100530366016316510225005001064249表3-2 大石、特大石等備料數(shù)量表材料名稱(chēng)大石特大石鋼筋石籠塊石串混凝土四面體材料數(shù)量4748153350050010石渣料和過(guò)渡料采用錦屏一級(jí)工程前期道路洞室開(kāi)挖料和正在進(jìn)行開(kāi)挖的右壩肩開(kāi)挖料，洞室開(kāi)挖料主要備存在肖廠溝高低位備料場(chǎng)。為獲得足夠的大中石料源，在右岸壩肩1885m高程以上開(kāi)挖過(guò)程中，調(diào)整爆破參數(shù)，提高大中石獲得率以滿(mǎn)足截流需要。大、中石采用反鏟從開(kāi)挖料中選取備料。中石備料量7219m3，大石備料量4748m3，加工大石串500m3，鋼筋石籠

8、500m3，在上游主要施工道路兩側(cè)備料。鋼筋石籠長(zhǎng)寬高1.2m×1m×1m，主筋22、副筋16；大石串采用大石每34塊聯(lián)為一體，28鋼索串聯(lián)。圍堰填筑前，圍堰填筑石料總量不足，主要截流材料中石的缺口較多。截流時(shí)，肖廠溝高位備料場(chǎng)能提供石料35萬(wàn)m3，低位備料場(chǎng)能提供石料15萬(wàn)m3，普斯羅溝河床能提供石料6萬(wàn)m3，正在開(kāi)挖的右壩肩1885m平臺(tái)以上備存了石料20萬(wàn)m3，剩下20萬(wàn)m3的石料計(jì)劃從右壩肩1885m以下部位提供，因此要求右壩肩1885m平臺(tái)上備存的石料要先用完，1885m平臺(tái)以下約20萬(wàn)m3的石料開(kāi)挖要和圍堰填筑同步進(jìn)行，然后再啟用肖場(chǎng)溝高低位備料場(chǎng)等部位的石料。

9、施工時(shí)，實(shí)際使用了右壩肩1885m平臺(tái)以下開(kāi)挖石料約25萬(wàn)m3，料場(chǎng)備用的石料基本用完，大石、特大石、大石串和鋼筋石籠全部用完。較好的實(shí)現(xiàn)了土石方平衡，降低了施工成本。4 施工方法4.1 設(shè)備選型與設(shè)備布置肖廠溝高低位備料場(chǎng)為截流主備料場(chǎng)，挖裝強(qiáng)度高，布置4m3和6m3正鏟各1臺(tái)、2m3反鏟3臺(tái)、1m3反鏟1臺(tái)、SD22型推土機(jī)2臺(tái)、35t汽車(chē)吊1臺(tái)。低位料場(chǎng)石渣料采用4m3正鏟和6m3正鏟挖裝，推土機(jī)平料，20t的大型載重自卸汽車(chē)運(yùn)輸；石料采用2m3反鏟選料，石串料由35t吊車(chē)吊??；高位料場(chǎng)由2臺(tái)2m3反鏟、1臺(tái)1m3反鏟取料，SD22推土機(jī)平料，20t自卸車(chē)運(yùn)輸。堤頭部位布置TY320推土

10、機(jī)2臺(tái)、SD22推土機(jī)1臺(tái)、裝載機(jī)1臺(tái)、16t的汽車(chē)吊1臺(tái)。TY320推土機(jī)負(fù)責(zé)渣料推運(yùn)，SD22推土機(jī)負(fù)責(zé)戧堤上下游側(cè)跟進(jìn)填筑平料，16t吊車(chē)負(fù)責(zé)鋼筋石籠吊裝。普斯羅溝河床部位布置2m3反鏟2臺(tái)，用于取河床料，20t自卸車(chē)運(yùn)輸。4.2 預(yù)進(jìn)占段施工大江截流預(yù)進(jìn)占采用自卸汽車(chē)運(yùn)輸，推土機(jī)配合施工，大部分拋投料直接拋入江中，深水區(qū)進(jìn)占采用堤頭集料，推土機(jī)趕料。進(jìn)占采用石渣料端進(jìn)法，全斷面拋投施工，進(jìn)占過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)堤頭拋投料有流失現(xiàn)象，在堤頭進(jìn)占前沿的上游角拋投大、中石壓腳后，收效甚微，投入備好的部分大石串后，在大石串的保護(hù)下，石渣拋填在戧堤軸線(xiàn)的下游側(cè)，流失現(xiàn)象明顯減少。進(jìn)占過(guò)程中，戧堤頂部采用

11、級(jí)配較好的石渣料鋪筑并平整壓實(shí)，派專(zhuān)人養(yǎng)護(hù)路面，確保龍口合龍過(guò)程中大型車(chē)輛暢通無(wú)阻。戧堤預(yù)進(jìn)占的同時(shí)，在戧堤后面，上游側(cè)碎石土填筑跟進(jìn)，石渣料護(hù)面，下游側(cè)石渣料填筑跟進(jìn)。4.3 龍口段施工利用預(yù)進(jìn)占時(shí)形成的施工平臺(tái)作為編隊(duì)候車(chē)場(chǎng)地，堤頭分為拋投區(qū)、編隊(duì)區(qū)和回車(chē)區(qū)三個(gè)區(qū)，確保截流施工緊張有序。單戧堤堤頭布置4個(gè)卸料點(diǎn)，戧堤上、下游側(cè)各2個(gè)。根據(jù)不同部位填料的要求，靠上游側(cè)主要拋特大石(鋼筋石籠或石串)、大石，主要布置裝特大石(鋼筋石籠或石串)、大石的車(chē)輛；中間及靠下游側(cè)拋填中小石、石渣，布置裝中小石和石渣的車(chē)輛。堤頭拋投采用凸出上挑角方式進(jìn)占，采用大石料自堤頭前上游角拋入水中，挑出一部分，使堤頭

12、下側(cè)形成回流緩流區(qū)，再拋投中小石及石渣料進(jìn)占。在截流龍口區(qū)，大石不能滿(mǎn)足拋投穩(wěn)定要求，采用大石串、鋼筋石籠或混凝土四面體代替大石。5 截流施工主要技術(shù)要點(diǎn)（1）戧堤非龍口段進(jìn)占拋投材料，一般用石渣料全斷面拋投施工，進(jìn)占過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)堤頭拋投材料有流失現(xiàn)象，可采用凸出上游挑角施工。（2）在進(jìn)占過(guò)程中，拋投料出水面后，及時(shí)采用石渣加高，戧堤頂用級(jí)配較好的石渣料進(jìn)行鋪筑施工，加高高程按高出水面1m控制，并安排專(zhuān)人養(yǎng)護(hù)路面，確保截流施工道路滿(mǎn)足大型車(chē)輛陰雨天暢通無(wú)阻的要求。（3）龍口合龍采用上游戧堤單向進(jìn)占，控制戧堤頂面高出水面1m左右。拋投進(jìn)占過(guò)程中，視堤頭邊坡穩(wěn)定情況，自卸汽車(chē)將塊石及石渣盡量直接

13、拋入水中，同時(shí)，對(duì)卸在堤頭前沿上的塊石及大石串用推土機(jī)推入水中。（4）加強(qiáng)對(duì)戧堤上的施工機(jī)械及工作人員統(tǒng)一指揮，為防止堤頭坍塌危及汽車(chē)及施工人員的安全，在堤頭前沿設(shè)置明顯標(biāo)志，并配備專(zhuān)職安全員巡視堤頭邊坡變化，觀察堤頭前沿有無(wú)裂縫出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。（5）龍口合龍拋投強(qiáng)度大，拋投材料多，對(duì)拋投同一種材料的汽車(chē)須作上相同標(biāo)記，并分隊(duì)編號(hào)，以便于指揮。6 防堤頭塌滑與安全進(jìn)占措施6.1 堤頭塌滑的特性根據(jù)類(lèi)似工程截流的經(jīng)驗(yàn)，從塌滑的現(xiàn)象看，堤頭塌滑具有以下三個(gè)特性：（1）突發(fā)性。有的塌滑出現(xiàn)征兆，有的則在塌滑前無(wú)任何征兆，無(wú)論是否出現(xiàn)征兆，其塌滑時(shí)間都很短促，僅僅只有10余秒至幾分鐘。（2

14、）無(wú)方向性。塌滑面既在堤頭兩側(cè)出現(xiàn)，也在堤頭進(jìn)占方向出現(xiàn)，而且各側(cè)出現(xiàn)的機(jī)率大致相等，沒(méi)有固定在某一側(cè)。（3）頻率高。塌滑發(fā)生時(shí)間一般間隔3天4天，但有時(shí)一天發(fā)生2次，無(wú)規(guī)律。6.2 戧堤穩(wěn)定情況的判斷（1）從堤頭縱向邊坡的坡比變化判斷拋投料的穩(wěn)定性堤頭縱向坡度在正常無(wú)流失的情況下約為1:1.5左右，當(dāng)縱向坡比逐漸變陡達(dá)到1:1或更陡時(shí)，將會(huì)發(fā)生坍塌。（2）從流態(tài)變化判斷拋投料的穩(wěn)定性采用上挑角進(jìn)占，若拋投料能在水中站穩(wěn)，這時(shí)必然形成急流并挑出去，在挑角下游形成回流區(qū)，而且有小跌水現(xiàn)象，當(dāng)拋投料粒徑較大而水深較淺時(shí)，跌水現(xiàn)象更加明顯；若填料拋投下去后，見(jiàn)到跌水順?biāo)饔缮隙乱苿?dòng)，則說(shuō)明拋投的塊

15、體正被急流沖走。（3）從進(jìn)占速度判斷拋投料的穩(wěn)定性按戧堤的實(shí)際斷面計(jì)算，每進(jìn)占1m約需拋投多少石料，如拋下這些石料不見(jiàn)堤頭向前延伸，則說(shuō)明拋投的塊體正被急流沖走。（4）從堤頭附近的情況判斷堤頭穩(wěn)定性當(dāng)?shù)填^附近范圍內(nèi)出現(xiàn)裂縫，縫寬逐漸增大時(shí)，表明堤頭有失穩(wěn)定現(xiàn)象；如果堤頭部位高程在逐漸下降，說(shuō)明堤頭發(fā)生“沉陷”，出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)引起高度重視，及時(shí)改變拋投方式。6.3 針對(duì)堤頭垮塌應(yīng)采取的措施（1）在條件允許的情況下，盡量采取全斷面整體推進(jìn)，在采取上挑角進(jìn)占時(shí)，一方面要盡量減少挑出的長(zhǎng)度，另一方面要注意跟緊補(bǔ)拋。（2）采用自卸汽車(chē)直接拋填時(shí)，控制大型自卸汽車(chē)距堤頭不少于2m，采用堤頭集料，推土機(jī)趕料回填時(shí)，自卸車(chē)距堤頭前沿邊線(xiàn)8m卸料。戧堤側(cè)邊2.5m為安全警戒距離，此范圍內(nèi)不允許停放任何機(jī)械設(shè)備，堤頭指揮人員也不允許在此范圍內(nèi)滯留。（3）在堤頭、堤側(cè)以及各危險(xiǎn)部位分別設(shè)置安全