楊房溝水電站截流施工技術

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

1.1 樞紐布置

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內的雅礱江中游河段上(部分工程區域位于甘孜州九龍縣境內)，是雅礱江中游河段一庫七級開發的第六級水電站。該電站為Ⅰ等大(1)型工程，總裝機容量1500MW。工程采用全年圍堰一次攔斷河床擋水，隧洞過流的導流方式。導流隧洞布置于壩址右岸，共2條，斷面尺寸為13m×16m，進口底板高程1985m，出口底板高程1981m。大壩上、下游圍堰擋水標準為全年20年重現期洪水，流量為6460m3/s，相應上、下游水位分別為2023.87m、1994.87m，考慮浪高及安全加高，堰頂高程分別為2027m、1997m。

1.2 水文條件

楊房溝水電站壩址10月份、11月份旬平均流量成果見表1。

表1楊房溝水電站壩址10月、11月旬平均流量成果

月份10月11月上旬中旬下旬上旬中旬下旬P=5% 旬平均流量(m3/s)223017401280961765627P=10%旬平均流量(m3/s)200015701170892713586

1.3 地質條件

上游圍堰河床部位地面高程約1979m～1984m，覆蓋層厚度19m～25m，為混合土卵石層，結構中密，呈強透水性。堰址處覆蓋層碎石(200m～60mm)平均含量7.6%，礫石(60mm～20mm)平均含量68.1%，其表層見漂(塊)石，中細砂充填，局部架空狀，漂石粒徑以數十厘米至數百厘米為主。

2 截流設計

2.1 模型試驗

在進行截流設計之前，楊房溝總承包項目部委托四川大學進行了截流模型試驗，試驗模型比例1∶60，分別模擬了雙戧堤、單戧堤、導流洞進口留有2m殘坎及不同截流時間等多種工況，并取得了相關技術指標。

2.2 截流方式及時段的選取

根據截流模型試驗成果，結合上游圍堰的實際地形條件，截流戧堤軸線總長約103m，與雙戧堤截流方案相比，采用單戧堤截流時各項水力學指標仍在可控范圍內，且施工組織簡單，有利于后期防滲墻的施工，故選擇單戧堤截流方案。由于右岸山體陡峭，布設道路不便，而左岸地形相對較緩，交通條件相對較優，因此，采用單戧堤單向(自左岸向右岸進占)立堵截流方式。

考慮到楊房溝水電站實際情況，選擇截流標準為10年一遇11月中旬平均流量，相應流量為713m3/s。其主要水力學指標：最大流速6.66m/s，平均流速4.72m/s，最大落差4.85m，與國內同類工程相比，指標適中。

2.3 截流設計

2.3.1戧堤設計

戧堤上游水位理論計算值為1992.06m，模型試驗值為1991.27m，兩者取較大者，考慮安全超高后，戧堤頂高程取1993.5m。為了創造有利施工條件，參考其它類似工程經驗，預進占段戧堤的頂部寬度設為30m(現場可根據需要盡量加寬)，預進占段長約39m，預留龍口寬度為60m。

龍口段分區材料及工程量見表2。

表2龍口段分區材料及工程量

2.3.2 裹頭設計

因右岸導流洞進口施工場地布置，右岸實際已形成預進占地形條件，只需做好臨江側裹頭保護即可，考慮堤頭4m～5m范圍采用鋼筋石籠進行防護，鋼筋石籠頂部高程高于戧堤頂高程2m。左岸裹頭設置在左岸預進占堤頭5m范圍，采用合金網兜及鋼筋石籠保護，裹頭頂部高程與戧堤同高。

2.3.3 截流施工強度

戧堤龍口寬60m，頂寬20m，同時考慮3個卸車點，運輸設備為25t(10m3)自卸汽車，單車卸料循環時間平均按3.5min考慮，一個卸車點的循環車輛數為17輛/h，則戧堤單向進占平均拋投強度為500m3/h，最大拋投強度為750m3/h。流失系數按1.3計，龍口合龍時間為60h。

3 施工布置

3.1 道路布置

結合現場既有的交通條件和地形條件，提前形成環線道路，道路寬度不低于7m，主備料場與戧堤之間的道路不低于12m，至少保證三車道。重車路線與空車返回路線提前制定好，并做好交底。在預進占的同時，盡量加寬戧堤寬度，以作為回車平臺，供重車排隊、空車調頭及設備停放等需要。

3.2 分流平臺布置

結合現場地形，雅礱江河道剛好在導流洞進口處向左拐彎，河道左岸臨江側剛好有一塊灘地，位于截流戧堤上游。為降低截流合龍難度，提高導流隧洞的分流能力(類似于雙戧堤作用)，將該灘地改建成分流平臺，分流平臺順導流洞方向延伸，其端部至右岸的距離約80m。分流平臺頂部高程為1993.5m，上下游方向長度約90m，寬約50m，采用石渣堆填，臨江側采用鋼筋石籠防護，可以作為設備和物料中轉平臺。

3.3 料場布置

根據截流設計，考慮流失、損耗及備用系數，分別在附近布置石渣場地、塊石場地(含塊石串)、四面體制作及堆場、鋼筋籠制作及堆場、合金網兜制作及堆場等。場地規劃要便于機械取料，便于交通流轉。

3.4 其它布置

(1)提前做好施工用電規劃，并做好現場照明，重點包括戧堤、料場、交通等部位。

(2)截流現場指揮中心、設備停放及修理場地、截流儀式等場地布置在右岸，盡量避免對左岸的影響。

圖1 楊房溝水電站截流布置示意

4 截流準備工作

4.1 組織準備

總承包項目部成立了截流領導小組和工作小組，具體涉及現場指揮(具體某個點只能由一人單線指揮)、技術供應、安全質量及后勤保障等。

4.2 技術準備

提前報批截流實施規劃、方案、措施及應急預案等，并做好技術交底工作。

4.3 物料準備

楊房溝截流石渣料前期其它標段已經準備完成，特殊物料實際準備完成情況見表3。

表3特殊物料實際準備完成情況

4.4 資源準備

楊房溝截流準備了反鏟10臺，總斗容20m3，挖裝能力合計1120m3/h；推土機2臺，裝載機5臺，推裝能力合計1100m3/h；20t振動碾2臺；25t自卸汽車80輛；25t汽車吊2臺。

截流之前，準備了救護車、救生衣、救生圈、反光背心等安全保障設備及用品。

安排了各級管理及生產人員375人。

5 截流實施

5.1 水文測報

截流期間的水文測報工作主要包括水文預報、氣象預報與現場水文測驗，以及相關信息的報送。水文預報、氣象預報可利用業主、政府等水文、氣象部門發布的信息，現場水文測驗包括導流洞進出口及戧堤上下游水位觀測、龍口流速測驗等，由截流單位現場實施。水位觀測可采用人工水尺讀數，也可采用水位站自動讀數；流速采用電波流速儀人工測量；總流量由水文站測讀，再根據導流洞泄流曲線推算，得出龍口流量。水文測驗超前于預進占12h開始，直至截流完成。

5.2 預進占施工

5.2.1 右岸預進占

2016年10月5日，導流洞進口圍堰開始拆除，其渣料直接用于右岸預進占，至2016年10月18日，右岸預進占(共完成戧堤長度約25m)結束，右岸鋼筋石籠裹頭施工完成。右岸預進占拋投強度最大達到360m3/h。

5.2.2 左岸預進占

2016年10月19日，左岸預進占開始，2016年10月23日預進占完成，主要從左岸壩肩下部集料點、上游備料場等取料，最大拋投強度為270m3/h。左岸分流平臺也同時在此期間完成填筑。

5.3 截流實戰演習

2016年10月26日，在截流戧堤開展了截流實戰演習活動，共投入施工設備60臺套。演習按截流高峰強度模擬組織實戰拋投，檢查了機械設備挖裝效率和機械配合熟練程度、運輸車輛、道路通行能力、交通指揮、通信聯絡、施工組織、現場指揮、戧堤拋投效果和進占速度和安全應急保障措施等。并根據實戰演習暴露的薄弱環節，及時采取對策和迅速整改，達到截流的施工需要。

演習時河道實測流量1030m3/s，最大實測流速7.39m/s，最大落差3.04m，龍口寬度填筑至剩余25.7m，龍口分流量590.3m3/s，拋投材料流失系數達到2.2，由于來水流量大于設計流量，所以各參數指標均大于設計參數。演習拋投強度參數見表4。

表4截流實戰演習拋投強度參數

5.4 截流實施

2016年10月28日，現場開始選擇戧堤進占施工，由于來水流量達到960m3/s，平均流速達到5.44m/s，落差達到3.5m，截流實施效果不佳，龍口合龍至20m處，再無進展。

2016年10月29日，由于戧堤合龍較為困難，開始嘗試選擇從上游分流平臺進占(將分流平臺當成戧提)，實測來水流量達到942m3/s，平均流速達到4.56m/s，分流平臺落差3.62m，效果較好，當晚分流平臺龍口合龍至13.4m寬。

2016年11月1日，經過1d的精心準備，一舉從分流平臺合龍。實測來水流量達到851m3/s，平均流速達到5.49m/s，分流平臺最終落差5.1m。分流平臺合龍后，迅速對原戧堤進行了合龍。

5.5 截流實施關鍵技術

將上游分流平臺變為實際截流戧堤，采用凸出上游挑角、全斷面推進的進占方式。其中，龍口36m～15m段是合龍最困難區段，采用凸出上游挑角的進占方法，在上游角(與戧堤軸線成20°～30°)集中拋填塊石串、四面體串和合金網兜串，將水流自堤頭前上游角挑出一部分，形成防沖磯頭，待防沖磯頭下游側出現回流區后，迅速用大塊石、鋼筋石籠、中小塊石拋投跟進。進占施工視堤頭穩定情況選擇拋投方法，主要采用堤頭集料、推土機推入龍口的方式實現進占，堤頭穩定性較好時，采用自卸汽車直接拋投。

龍口流失量較大時，采用鋼桁架石籠進行防沖護底，再拋填其他材料實現進占。鋼桁架用工字鋼、槽鋼焊接而成，采用直角梯形斷面，梯形底長7.5m、頂長4.5m、高度為2.5m，桁架寬度為3m，重約6t，容量約45m3。鋼桁架運至堤頭，塊石裝填后用推土機推入龍口。實踐表明，鋼桁架石籠具有很好的抗沖能力。

5.6 截流安全措施

(1)在戧堤備料場及截流施工道路部位設置警戒、哨卡及交通指揮人員，所有非截流設備、車輛及人員嚴禁入內。

(2)進入戧堤現場的所有運輸車輛(截流專用)必須聽從現場指揮人員的指揮；所有車輛嚴禁超載、超速行駛；車輛嚴禁搭載他人，裝載填料的車輛不許關閉車窗。

(3)堤頭處明確每班指揮汽車和推土機人員，汽車在卸料時專人指揮，汽車倒車入堤，必須距離堤頭有一定的距離，或留有擋車物，嚴禁車輛靠邊行駛、停放。拋投材料時，應依坡度確定倒車位置，防止邊坡失穩后車輛墜入水中。

(4)所有在堤頭指揮的人員必須身穿救生衣。

(5)夜間施工必須配備良好的照明條件，在截流各備料場、上下游截流施工道路，左岸堤頭平臺及龍口等部位均需設置足夠的照明。

(6)戧堤填筑時，安排專人負責監測戧堤上下游邊坡和戧堤端頭的穩定，及時觀測河流流態及河床沖刷情況和拋投體被沖動的情況。

(7)配置足夠的救護設備、設施及人員。

6 截流總結

6.1 截流實施經驗

(1)分流平臺的實施對楊房溝水電站截流起到了至關重要的作用。

(2)鋼桁架石籠在合龍過程中發揮了重要作用，具有很好的抗沖能力。

(3)截流指揮系統運行良好，指令采用單線傳遞，指令傳輸通暢，執行力強。

(4)進入龍口困難區段后，單個塊體拋投的流失量很大。當流速達到或超過7m/s時，出現了5個四面體串聯拋投、其中2個因鋼絲繩拉斷而流失的現象。因此，需要多個四面體串聯、大塊石串聯后同步拋投，才能形成有效進占。

(5)用于塊石串的大塊石(提前鉆孔)，與其他大塊石應隔離堆存，避免取料時混裝。

(6)因演習流量1030m3/s遠大于設計流量713m3/s，實際截流將戧堤高程加高1.5m是必要的。

(7)當來水流量超過1000m3/s時，各截流備料系數要相應提高至2.2～2.5。

6.2 截流實施教訓

(1)科學掌握截流時機，充分重視技術的作用至關重要，截流實施過程中，應嚴格按照報批的方案來組織現場施工。截流設計選擇10年一遇11月中旬平均流量713m3/s，實際截流為10月下旬開始，至11月1日合龍，實際流量851m3/s～1030m3/s，難度大大提高。

(2)截流設計方案中，右岸只進行裹頭防護，預進占、進占均從左岸單向進行。實際實施時，為了利用導流洞進口圍堰拆除渣料，右岸預進占了約25m，同時戧堤向上游延伸，完成了右岸防滲墻施工平臺填筑。但是，間接導致了左岸截流道路及戧堤難以加寬，增大了截流難度。

(3)左岸截流道路局部寬度7m僅滿足雙車道通行、戧堤場地狹窄，是造成拋投強度低的主要原因，應進占道路寬度不得小于12m，戧堤寬度不得小于20m，有條件時加寬為好。

(4)截流進占采用的鋼筋石籠應全部為可吊裝的鋼筋石籠，其龍骨鋼筋直徑、焊接質量均應確保推土機推籠時不散架。

(5)鋼筋石籠及四面體的串聯工作耗時較長，應在堤頭附近區域提前準備完成。

7 結語

楊房溝水電站是我國首個以設計施工總承包模式建設的百萬千瓦級大型水電工程，大江截流是本工程建設的里程碑式節點，對工程推進具有重要意義。本次大江截流實施過程雖然艱難曲折，但在全體參建者的共同努力下，終于取得圓滿成功。這份成功來之不易，也必將激勵著所有參建人員，繼續發揚“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能奉獻”的水電“鐵軍”精神。為將楊房溝水電站建設成為水電工程建設行業總承包模式的典范工程、為中國水電建設事業改革探索出一條“楊房溝道路”而不懈努力！