莫莫克水利樞紐工程雙戧截流施工實踐

謝 誼

(新疆海天工程監理有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 問題的提出

莫莫克水利樞紐是修建于新疆葉城縣柯克亞鄉境內提孜那甫河中游的控制性水利工程，工程主要承擔著區域防洪、農業灌溉以及水力發電等任務。總庫容0.927×108m3，水庫正常蓄水位1894.0 m，死水位1873.0 m，電站總裝機容量26.0 MW，裝機年利用小時數2988 h，年均發電量0.777×108kW·h。

該水利樞紐截流借助上游圍堰前段截流堤進行，在就地取材、經濟合理施工原則的指導下，截流堤主要按照土石圍堰結構形式布置。截流堤與上游圍堰軸線相距101 m，堤頂高程為1850.5 m，頂寬12 m，堤頂軸線長204 m。上游截流戧堤處河床在枯水期內寬度為16.8 m，截流施工具體采用左岸和右岸戧堤分別同時進行預進占的“雙戧堤”立堵施工技術，并將截流龍口主要設置于主河床處，龍口寬度初步確定為10 m。

莫莫克水利樞紐所在流域水流湍急，模型試驗結果所得到的戧堤落差最大可達到6.5 m，截流難度相當大;受兩岸地形限制，截流施工場地狹窄，存在較大的施工布置難度，樞紐左岸巖壁陡峭而無法實施進占，截流所用石料主要堆積在右岸，所以右岸進占道路必須同時滿足石料運輸及進占施工兩方面的要求。結合類似水利工程截流施工經驗來看，堤頭拋投強度、備料場裝料強度及道路運輸條件是確保水利工程截流成功的必要條件[1]，而該工程道路條件和場地條件均十分不利。

2 截流方案

結合該水利樞紐工程整體進度安排，將截流施工時間確定在2020 年9 月下旬，截流標準為10 年一遇。由于該水利樞紐上戧堤左岸岸坡陡峭，水流湍急，無法修建進占道路，下戧堤左岸設置有應急備料場，也不具備進占條件。結合工程現場條件及水力模型試驗結果，該工程應當采用岸邊堆渣、由右岸向左岸的雙戧單向進占立堵截流施工方案。結合岸坡堆渣實際情況、導流隧洞泄流曲線及地形資料等進行截流設計流量836 m3/s 時該水利樞紐截流龍口水力學計算，結果見表1。

表1 水利樞紐截流龍口水力學計算結果

上、下游戧堤頂高程分別為1850.5 m 和1838 m，頂寬均為12 m，上、下游坡度均按照1∶1.5 設計。上游圍堰的上下趾處則設置有截流戧堤，所對應的戧堤軸線分別設置在上游圍堰軸線上游65.5 m 及下游57.6 m 位置。龍口進行選擇時必須避開深坑陡坡，盡可能選擇基巖裸露或覆蓋層較淺等硬質地段進行設置。結合該水利樞紐地形及現場條件，河道右岸存在施工道路，應將截流龍口設置在河道所在的左岸位置，以右岸為截流進占起點，依次向左岸進行截流進占施工次序的推進。

為節省工程投資，就地取材，進占拋投料主要選用當地現有的花崗巖石材，并將大塊石料前后串首尾相連后制成抗沖能力強的特大超長塊石串。增強拋投進占效果。截流進占拋投料用量及工程量具體見表2。

表2 截流進占拋投料用量及工程量

3 截流施工

3.1 施工準備

結合該水利樞紐工程地形條件，為保證截流施工過程中拋投強度和效率，將截流材料儲備場全部設置在上下游圍堰施工區域周圍，所確定的截流備料系數具體見表3。

表3 截流備料系數

在施工準備階段，除按施工要求配備截流材料外，還必須根據截流特點及龍口拋投強度，配備施工機械及人員，施工機械情況具體見表4。根據施工機械的配置情況安排施工人員，按兩班安排，全部施工人員包括140 名汽車駕駛員、12 名推土機司機、18 名挖掘機司機、4 名吊車司機、6 名施工技術人員、4 名質檢員和6 名安全員、4 名測量工和6 名機械設備維護人員、30 名道路維護及后勤保障普工。

表4 施工機械配備情況

結合施工方案，在該水利樞紐左右岸分別設置1 條截流施工主干道。莫莫克水利樞紐截流采用雙戧單向立堵方式，由左至右推進，應保證截流施工的主干道寬度不得小于15 m～20 m 的范圍，以保證拋投施工強度和效率。

3.2 前期實施

結合施工現場實際，出于截流施工難度降低考慮，在上戧堤軸線上下25 m 處堆渣填筑形成寬度10 m 左右的施工平臺，并在上游1#導流洞進口處填筑石渣挑流丁壩，這樣操作的目的主要在于導流洞分流施工效果的增強。該樞紐工程主要于2020 年8 月20 日～9 月20 日期間進行截流戧堤非龍口段進占施工，右岸則通過拋灑小石料的方式進占10 m，并按照40 m 預留龍口寬度;裹頭設置于下游戧堤左岸，并在其裹頭前5 m 通過石渣料進占，裹頭后10 m 則通過大石料進占;則通過拋投石渣料預進占右岸寬度為10 m 后，必須預留出至少45 m 的龍口寬度。

上戧堤龍口段進占施工正式開始于2020 年9 月20 日上午8∶00，此后持續進行24 h 的高強度拋投，到9 月21 日上午8∶00，上戧堤龍口寬度已經達到16 m，所對應的水流流速為5.7 m/s，上下游水位差為2.49 m，上下戧堤水位落差為1.20 m。按照施工方案，此時此刻轉而拋投大塊特長石串、中石料和小石料以達到跟進拋填進占的目的。到9 月21 日18∶00 時，上戧堤龍口寬度僅為9.8 m，所對應的水流流速6.7 m/s，在此之后持續拋投大塊特長石串，持續6 h 后仍無法進占。

下戧堤龍口段進占施工開始時間與上戧堤一致，到9 月21 日上午8∶00，下戧堤龍口段寬度為26.8 m。上下游水位差0.24 m，上下戧堤水位差1.13 m。此后改用大塊石料鋪底，中石料和小石料跟進填鋪的進占方式。直至9 月21 日11∶00，下戧堤龍口段寬度達到23.9 m，上下戧堤水位差0.20 m。上戧堤水流流速較為湍急的情況下，導致下戧堤始終無法進占。

3.3 截流方案調整

以上操作表明，莫莫克水利樞紐工程原設計的雙戧堤截流進占施工方案并未充分考慮截流施工期間所在流域水流湍急且流域水深較大的客觀實際，故而按原方案截流進占施工后也并未取得所預期的進占截流效果。而在充分考慮上游戧堤左岸山體所具有的獨特形式后，充分利用山體及工程周圍現有的地形地貌優勢，充分起到緩沖上游水流流速，降低高壅水以及分擔湍急水流較大落差[2]的工程效果。可以說這種充分利用周圍有利地勢條件調整并優化截流方案的做法是本樞紐工程截流進占施工能取得成功的關鍵。

雙戧堤截流施工方案調整并實施后，上游丁壩處水流流速及落差均較小，上挑角拋投大塊石，中石料和小石料跟進進占，持續9 h 后成功合龍。下戧堤因為原上戧堤，水流流速快且落差大，待上游丁壩進占施工使導流洞分流比明顯增大且丁壩基本合龍后，再拋投大塊石和中石料合龍。

3.4 成功截流經驗

莫莫克水利樞紐工程雙戧堤截流施工取得成功除前期準備充分、合理組織外，最主要的原因還在于因地制宜，結合截流進占水力條件適時調整施工方案[3]。根據對上戧堤龍口寬和流速關系曲線(圖1)以及龍口寬和水位落差關系曲線(圖2)的分析表明，在原截流方案下戧堤始終無法進占，且到9月21 日11∶00 時，原來所設計的左岸、右岸雙戧堤同時進占的截流施工方案實際上已經演變為僅由上戧堤單戧堤立堵截流的操作，此后歷時6 h 仍無法進占，充分說明，莫莫克水利樞紐工程因砂礫石覆蓋河床層較為深厚，且施工期間水流較為湍急，故僅通過拋投特大塊超長石串進行單戧堤截流進占施工實數不可取。調整截流施工方案后，充分利用上游丁壩、左岸山體特殊形式以及原方案中上戧堤龍口水力條件，最終順利合龍。

圖1 上戧堤龍口寬和流速關系曲線

圖2 龍口寬和水位落差關系曲線

4 結論

莫莫克水利樞紐截流為峽谷河床地帶流速快、上下游水位落差大的特殊河段，在采用雙戧堤截流進占施工方案下雖嚴格按照施工方案實施，但并未取得截流進占施工的成功，而充分利用該樞紐岸坡獨特的山體結構進行截流進占施工方案改進優化后，截流進占施工順利完成。莫莫克水利樞紐雙戧堤截流施工的成功經驗也為類似工程提供了借鑒參考。