大壩工程主河床截流施工方案概述與工程特點分析

王 立

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000）

我國科技水平不斷提升，截流技術水平也隨之提高，將截流技術合理運用在大壩工程中，能夠有效提升截流施工質量。因此，大壩行業應該基于大壩工程施工要求，明確界定截流施工方案，保證截流施工作業處于有序進行的狀態，避免由于截流技術應用不當影響大壩工程施工質量。基于此，本文針對大壩工程主河床截流施工方案概述與工程特點進行重點研究。

1 大壩工程主河床截流施工特點分析

金川水電站位于四川省阿壩州金川縣境內的大渡河上游河段，是大渡河干流規劃的第6 個梯級電站，上游與雙江口水電站相銜接、下游為安寧水電站。工程壩址距成都市公路里程約425km，對外交通方便。采用壩式開發，工程等別為二等，工程規模為大（2）型，正常蓄水位2253m。擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，壩頂高程2258m，寬10m，最大壩高112m。電站總裝機容量為860MW，安裝4 臺單機容量215MW 的混流式水輪發電機組。

本工程初期截流采用圍堰全年擋水，右岸截流洞及泄洪放空洞過流的截流方式。河床截流擬安排在2021 年11 月下旬，截流方式為從左岸向右岸單戧立堵截流，戧堤3 臺車輛平行并進，每輛車的拋料時間不超過2min，以滿足拋投強度要求。戧堤水下部分填筑采用拋填方式完成，上游截流戧堤土石料及截流龍口特殊料主要從上游2#渣場及截流備料場回采，為減小截流難度，降低龍口上下游水位差，下游戧堤緊跟上游合龍后合龍，下游戧堤料從上游2#渣場回采。

2 大壩工程主河床截流施工方案分析

大壩工程主河床截流施工環境相對復雜，受外部客觀因素影響，會對截流施工質量產生不利影響[1]。如采用混凝土材料進行截流施工，可采用分階段截流施工方法。如果在土壩位置進行合流，則可直接采用截流合流的方法，避免大水對壩體的沖刷作用。在主河床上進行合流施工時，應采用分段、分區方式進行合流處理，需要先在隧道位置進行，再在排水孔處進行。

水文地質條件也會對截流施工產生直接影響。在充分了解施工時的流量、水流特性、含泥量、含砂量后，確定施工工藝。在降雨量大的夏季，河流流量相對較大。當河道較窄時，許多河水會直接流入基坑，使基坑受到洪水的影響。一旦水流含沙量高，就會直接影響到基坑的高程，此時，基坑的位置就會變淺，對后續的截流施工產生不利影響。為確保基坑的位置不受水浸影響，必須采用河床或明渠進行排水處理[2]。

同時，地形條件和地貌條件也會對大壩工程的建設位置產生不利影響。此時，有必要科學地使用封閉方法。如果壩址地勢平坦，應合理采用明渠截流法和分階段截流法。當地形條件崎嶇時，應根據地形條件和地貌條件選擇合適的截流方式。在大壩工程使用截流技術時，應當基于具體情況選用合適的截流方式，規劃設計好截流流程，首先，應該按照施工環境以及施工條件，明確界定大壩工程項目截流計劃，規劃設計好大壩工程的經濟指標和技術指標，在確定好工程截流計劃后，采取一次性攔截方式，分別使用涵管方式、明渠方式、渡槽方式進行施工，在完工后重點檢查基坑位置是否受到河水淹沒影響，若是采取分期截流方式，應該確定好施工時需要使用的問題，及時進行問題處理，能夠有效提高大壩工程截流技術應用效果[3]。

在確定好截流計劃以后，細化管理計劃細節，選擇好大壩截流施工時運用的施工設備、施工進度安排、施工成本投入量，對大壩工程截流計劃開展可行性分析，避免在截流施工中由于缺少管理依據出現人力物力浪費的情況。

3 大壩工程主河床截流強度分析

3.1 車輛通行能力計算

金川水電站戧堤填筑及截流施工主干道L3 為三級標準，已形成路面寬度9.0m，行車道寬度4.0m，最小轉彎半徑20.0m，最大縱坡9%，超高5%，為泥結石路面填筑期間主要為32t 和25t 重型貨車。

3.1.1 道路通行能力計算

基本通行能力計算：基本通行能力指道路與交通處于理想狀況下，每一條車道在單位時間內通過的最大交通量。

作為理想的道路條件，主要是車道寬度應不小于3.65m，路旁的側向余寬不小于1.75m，縱坡平緩并有開闊的視野、良好的平面線形和路面狀況。作為交通的理想條件，主要是車輛組成單一的標準車型汽車，在一條車道上以相同的速度連續不斷地行駛，各車輛之間保持與車速相適應的最小車頭間隔，且無任何方向的干擾。

在這樣的情況下建立的車流計算模式所得出的最大交通量，即基本通行能力，根據《通行能力手冊》其公式如下：

基本通行能力：

式中：

υ：行車速度：km/h，本工程取15Km/h。

t0：車頭最小時距：s。

l0：車輛最小間距：m。

lc：車輛平均長度：m；取10.0m。

la：車輛間的安全距離：m。

lz：車輛間制動距離：m。

lf：司機在反映時間內行駛的距離。

l0=lf+lz+la+lc。

其中：

la：車輛間的安全距離，一般是行車速度小時千米數對應的米數。100km/h 安全距離100m；60km/h 則安全距離60m；40km/h 則安全距離40m。但是20km/h 則安全距離10m；15km/h 則安全距離5m，為保證安全本項目填筑重車上、下坡較多，安全距離按照50.0m 計算。

lz：一般情況下車輛間制動距離見表1，本工程重車較多，制動距離選取10.0m。

表1

lf：司機的反應時間一般為：復雜性選擇判斷時間為1s～3s；復雜性判斷和認識的反應時間為3s～5s；為安全考慮，場內交通司機反映時間按照5s 考慮，則對應行駛距離=15000÷3600×5=20.0m。

則有：

3.1.2 實際通行量

根據《公路工程技術標準》實際通行能力如下：

為便于計算，壩體填筑自卸汽車參數按照統一參數計算。本項目采用32t 和25t 自卸汽車運輸，32t 自卸汽車按12m3考慮，25t 自卸汽車按9m3考慮，數量按32t 自卸汽車15 臺，25t 自卸汽車60 臺。

最大每小時運輸強度為：

（15×12+60×9）×3=2160m3/h

3.2 截流強度分析計算

戧堤頂寬25m，按3 車道布置，可同時布置3 個卸車點，左右岸同時進占即為6 個卸車點，戧堤堤頭拋投料物有以下幾種方式：

1.自卸汽車直接卸料，循環時間為1.0～1.5min。

2.堤頭集料時，汽車卸料和推土機趕料的循環時間按3.0～3.5min，綜合考慮，自卸汽車堤頭卸料循環時間按3.0min 計算。

3.龍口截流材料平均運距約2.2km，單車循環時間約19.56min，配置運輸設備堤頭最大小時卸料能力為（15×12+60×9）×2=1440m3/h，考慮1.5 倍系數，平均填筑強度為1440÷1.5=960m3/h（約需106 車）。

2021 年11 月擇機適時進行上游戧堤龍口合龍。龍口段長度60m，總拋投量為30874m3（含備用料1.5 倍：46311m3），按上述最大拋投強度計算平均拋投強度時間為30874÷960=32.16h。考慮1.5 的施工不均勻系數，最大拋投強度為1440m3/h（約需要150 車）。

3.3 截流水力計算

根據《大壩水電工程施工組織設計手冊》第六章<截流設計與水流計算>P529 第二節“截流水力計算”相關內容，在截流過程中，截流設計流量分配按下式計算：

Qr=Q+Qi+Qa+Qs

式中：

Qr——截流設計流量。

Q——龍口流量。

Qi——分流建筑物中通過的流量(分流量)。

Qac——上游河床中的調蓄流量。

Qs——戧堤滲流量。

通常Qac 和Qs 作為安全儲備可以不計，則有：

Qr=Q+Qi

本工程中不計Qac 和Qs，根據工程實際情況，截流時間按照11 月25 日考慮，截流標準確定為十年一遇旬平均流量，截流設計流量為317m3/s。

4 大壩工程主河床截流施工技術

大壩工程主河床截流施工技術是保證水流在規定時間內按照截流流量流動，對大壩工程施工環境和自然環境都有積極的影響。截流設計需要技術人員參考工程施工圖紙和設計方案，結合施工環境，滿足大壩工程建設的需要，對加快工程進度起到促進作用。

4.1 平堵截流技術

平堵截流施工措施是大壩工程中的一項重要技術應用，用于臨時截流河道，用于下游工程建設、維修或其他必要的大壩工程[4]。在進行合江施工時，必須與河床配合鋪設浮橋，以保證施工工作的順利進行。水平截流施工是指為了在河床上進行維護、疏浚或其他工程作業，通過堵塞河道，使水流流向附近的河道或其他路徑的過程。為了達到整平、堵河的目的，施工人員需要采取以下關鍵措施。通常，用于截流的攔阻材料可以是沙袋、混凝土塊、巖石、木材或其他適當的材料。施工人員在選擇封堵材料時，需要考慮材料的穩定性、密度和可重復使用性，以保證可靠的截流效果。

4.2 立堵截流技術

立堵截流施工是大壩工程中的一項重要施工技術，其目的是通過向龍口投擲截流材料，有效地阻斷水流，用于下游施工或維護。為了做好立閉施工，施工人員必須做到以下幾點：（1）在進行立閉施工前，施工人員需要接受詳細的技術培訓和安全教育。（2）施工人員在投擲時需要選擇合適的攔截材料。同時，施工人員要密切監視周圍的安全情況，確保沒有其他人員和設備受到傷害。同時施工人員要時刻關注水流變化，及時采取相應措施，確保施工安全，截流效果可靠。

4.3 爆破截流技術

爆破截流是大壩工程中常用的一種技術，其優缺點明顯，但在應用中也存在不足。優點是封堵速度快，及時性高，在面對堅硬地質構造時施工效果好。通過爆破圍巖，達到快速截流的目的，有效疏浚河道。待水位下降后，用投擲的方法關閉龍口。在實際應用中，爆破截流技術對惡劣的地質環境表現出了有效的響應。但該技術的應用存在局限性，爆炸會對周圍環境造成危害，導致爆破區域上部結構破壞、失穩等災害現象。因此，在實際應用過程中，爆破截流技術的應用需要與周邊環境相結合，避免對生態環境造成破壞。還需要選擇合適的爆破位置，通常是在下游，以保證截擊的有效性[5]。

5 結語

綜上所述，截流施工技術在大壩工程中占有重要地位。它不僅可以保證工程施工的安全和順利進行，減少對周圍環境的影響，還可以提高施工效率和質量。因此，在今后的大壩工程實踐中，要充分發揮截流施工技術的優勢，不斷改進和創新，才能更好地服務于大壩工程建設的發展。在截流技術應用下有效解決水流量對大壩工程施工的不利影響，通過水流平堵，立堵設計使大壩工程施工進展得到滿足。截流技術能夠優化大壩工程施工技術，為大壩工程建設奠定基礎。