北江清遠水利樞紐工程二期截流施工技術

黃 健

(清遠粵華電力有限公司，廣東清遠 511500)

1 概述

北江清遠水利樞紐工程位于廣東省清遠市境內北江干流，上距清遠市區約16 km，飛來峽水利樞紐約46.7 km;下距清遠石角鎮約5 km，橫崗梯級壩址44.6 km，思賢滘54 km。水庫正常蓄水位10 m，正常蓄水位庫容1.4億m3，總庫容約3.02億 m3，多年平均發電量2.17億 kW·h。

本工程干流樞紐工程分二期施工，其中一期工程主要完成右岸土壩、船閘、門庫、14孔泄水閘及左岸電站廠房(受電站廠房基坑開挖的影響，電站廠房相鄰的第1#～3#孔泄水閘及左岸門庫均在電站廠房全年圍堰范圍內)的施工;二期工程完成左岸14孔泄水閘、左岸土壩的施工。

二期河床截流龍口設在下游戧堤，采用平拋護底，單戧立堵截流方式，截流設計流量為2 110 m3/s，但經設計計算表明，流量為800～1 000 m3/s時為最不利情況，截流設計總落差1.64 m，平均流速5.51 m/s。

2 工程地質與水文氣象條件

二期工程主要完成4#～17#共14孔泄水閘，該河床段地質主要為第四系河流沖積層，上部為砂層(主要為中細砂、含礫中細砂、含礫中粗砂等)，呈灰～灰黃色，地表部松散，向下慚變中密，局部含泥，層厚12～22.7 m，其抗沖流速＜1 m/s;下部主要為砂卵礫石、含泥砂卵礫石，呈灰～灰黃色，多呈密實狀，層厚6.3～16.6 m，頂板高程－14～－19.93 m。河床砂層及砂卵礫石層滲透系數K=4.0×10－2cm/s～K=1.0×10－3cm/s，滲透性屬中等偏強透水，且厚度大。經過一期導流期間2009年及2010年度汛期沖刷，中間原主河床經一期導流期間2009年及2010年度汛期沖刷，其最深處已沖刷至高程－12.5 m，在廠房右縱圍堰和一枯縱向圍堰鋼筋石籠防沖體外形成較陡邊坡，整個河床形成中間低、兩岸高的地形。深厚砂礫石覆蓋層以及覆蓋層低抗沖流速是本工程二期截流的難點和重點。

北江流域屬亞熱帶季風氣候區，受季風及地形影響，氣溫常年較高，多年平均降水量1 400～2 500 mm，根據水文資料分析，每年10月—翌年3月為枯水期。4—9月為豐水期。

3 截流施工

二期截流主要施工工序:河床護底→左岸預進占 →右岸預進占→合龍→戧堤加寬培厚→閉氣

3.1 龍口護底施工

龍口護底施工于2011年7月底完成，護底范圍為垂直水流方向長150 m，順水流方向為79.4 m，分為4個區見圖1，共拋投各類拋投護底石料約3.57萬m3，9 t混凝土五面體300個，鋼筋石籠0.286萬 m3。

圖1 龍口護底平面布置圖

龍口護底施工按如下流程進行:土工布鋪設→拋投料裝船運輸→石渣拋投→9 t混凝土五面體及鋼筋石籠拋投。

3.1.1 土工布鋪設

土工布的施工工藝為土工布加工成卷、鋪設土工布、水下檢查、砂袋拋壓穩固。土工布鋪設前應用Φ100的鋼管卷成卷材，然后利用全站儀在左右兩岸給工作船定位，隨后順水流方向鋪設土工布。

施工時，鐵環套在定位鋼管上，系上砂袋下沉。水下鋪設于工作船將土工布沿導線平緩展開，潛水員水下張拉定位，并由水上工作船及時拋砂袋壓穩，其后及時拋投石塊磚穩固。為保證相鄰兩塊鋪設塊搭接長度和兩塊鋪設塊吻貼，在鋪展后一塊時，潛水員將前一鋪設塊上的砂袋移開，待其吻合再壓上，潛水員還要進行調整，以防鋪展偏斜而產生搭接長度減少。在工作船只不能到達處，土工布用人工直接鋪設。

3.1.2 拋投料裝船運輸

平拋護底所用石渣、塊石均在左岸的臨時碼頭裝船運輸到拋投區，在船上進行拋投施工。混凝土五面體及鋼筋石籠從左、右岸備料場利用汽車吊運至船上后用船上起重吊運到護底部位。

3.1.3 石渣拋投施工

在石渣拋投前進行拋填試驗，保證石渣的拋投位置符合設計要求。施工時，在下游布置一條錨艇作為指揮船，指揮拋投船到指定位置進行拋投，并記錄各船的拋填位置和拋投量。利用錨艇作為交通和測量用船，用對講機把指揮錨艇、測量錨艇等連成通訊網絡，以控制施工有序進行。測量錨艇必須經常在拋填區內測量，進行整個施工的動態控制，并及時將測量信息反饋到拋填船。護底拋投的石渣(包括流失量)均裝船運輸，拋投船定位后，人工拋填，船上配備2～3人用測探儀探測水深，以保證拋填料的厚度及連續性。

3.1.4 塊石、9 t混凝土五面體及鋼筋石籠拋投

拋填塊石和混凝土五面體前需對石渣拋填進行復測，特別是對混凝土五面體的投放基面進行平整，以便施工。潛水員要對拋填質量進行檢查，拋填石渣質量滿足設計要求后才進行下序施工。

塊石拋投施工順序為:鋪土工布→石渣施工→9 t混凝土五面體拋投→混凝土五面體上、下游護底塊石及鋼筋石籠拋投。中石用人工拋填到指定位置，大石、特大石和混凝土五面體通過起重船吊放指定位置。混凝土五面體采用平板車運輸，起重船吊機吊放，邊吊放邊在預制塊之間的空隙內填石渣作為下一循環的工作面。護底9 t五面體混凝土塊的布設在龍口流速4.0 m/s的主龍口區，垂直水流向11排，順水流向27排，拋投面積為50m×17.7m。

3.2 戧堤進占施工

截流戧堤進占采用自卸汽車運輸，反鏟裝車，進占前先適當降低二期圍堰端頭的一期圍堰，減少卸料高差，開始進占時直接在一期圍堰上卸料，卸料時靠近戧堤上游直至戧堤露出水面，戧堤進占進入水中后，自卸汽車卸料至戧堤端頭靠上游側，由推土機平整堤頭進占。戧堤進占時觀察水流流速，根據流速拋填不同粒徑的石料，當流速較大時，可采取大石或特大石在戧堤上游進行挑角，挑角穩定后戧堤石料迅速跟進加寬。左岸戧堤預進占65 m，作為截流龍口的左端，龍口采用大塊石進行裹頭。戧堤進占10 m后，砂粒料堰體跟進。

右岸進占設備在水位較低的時候由上游圍堰道路進入截流場地，右岸戧堤與左岸戧堤同時進占，方法相同，預進占20 m后，剩余截流龍口寬度為85 m，右岸戧堤龍口端頭采用鋼筋籠裹頭。

3.3 龍口段施工

龍口的斷面采用梯形斷面，上下游坡1∶1.5，設計高程6.8 m，頂寬15 m，按照不同的龍口劃分為4個區(見圖2)，進占時采取左右兩岸同時進占的方式，龍口段施工采用20 t自卸汽車運料。左岸采用兩列車道進行施工，一列為重車道，另一列為空車道，組織車輛分別裝載塊石料在重車道等待指揮拋投。在堤頭上設兩個投料點，堤頭指揮人員根據現場指揮交叉拋投，左岸堤頭儲存的石料先用推土機直接推入龍口。戧堤進占時先在戧堤上游側卸料，根據實際流速采用大石或特大石，形成挑角，挑角穩定后較小粒徑塊石跟進加寬，每堤頭為2～3輛自卸汽車同時卸料，兩臺推土機平行平整堤頭進占。右岸由反鏟裝塊石，20 t自卸汽車運輸，推土機推入龍口。在龍口剩余15 m左右流速最大時根據實際情況采用拋投鋼筋石籠、預制混凝土塊體進行進占，如果在拋投過程中出現塌方、滑坡時，可在堤頭現場把2～3個鋼筋石籠、預制混凝土塊用鋼絲繩串在一起用D85重型推土機往上游角拋投。如仍然出現滑坡，則采用鋼筋石籠或預制混凝土塊體埋在岸邊作地錨用鋼絲繩連接2～3個鋼筋石籠或預制混凝土塊體拋投的方式進占，直至截流成功。據統計，截流實測流量為650 m3/s，實測截流落差3.06 m，龍口拋投強度達到340 m3/h，總拋投量18 500 m3。

圖2 二期截流戧堤分區圖

4 結語

北江清遠水利樞紐工程二期截流于2011年8月31日實現龍口成功合龍。實踐證明，二期截流方式采用以左岸為主、右岸為輔的“平拋護底，單戧立堵”的方案;河床護底采用鋪設土工布，上面拋壓石渣、塊石及下游側設鋼筋籠的透水保砂、穩定河床的技術，龍口施工在流速最大時采用預制混凝土塊體串聯以及采用地錨方式，從而客服了深厚軟基河床上截流大流速、高落差等難題，清遠水利樞紐二期截流的成功，保證了樞紐二期工程的順利實施，并證明了截流技術方案的正確性。

［1］水利水電施工手冊編寫組.水利水電施工手冊:第5卷—施工導(截)流與度汛工程［K］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］廣東省水利水電科學研究院.清遠水利樞紐二期截流實驗研究報告［R］.廣州:廣東省水利水電科學研究院，2011.

［3］中水珠江規劃勘測設計有限公司.清遠樞紐工程二期導截流設計專題報告［R］.廣州:中水珠江規劃勘測設計有限公司，2011.