摘要：針對廣西多個水電站截流施工的經(jīng)驗，對水電站明渠截流快速施工技術(shù)進行一次分析整理，總結(jié)出一套較為完善的技術(shù)應(yīng)用方案。
關(guān)鍵詞：水電站；截流；快速施工；技術(shù)應(yīng)用
中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、水電站截流快速施工的關(guān)鍵技術(shù)點
一般而言，水電站截流快速施工與以下關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用息息相關(guān)：①拋投原料的平衡與備料量確定；②解除和避免安全通航制約的影響；③加快墊底加糙施工過程；④安全進占技術(shù)；⑤龍頭段施工措施；⑥上下游土石圍堰防滲技術(shù)等等。在這幾個關(guān)鍵點必須加強對施工重點和難點的分析，切實解決應(yīng)用技術(shù)難題，針對水電站的水文水情進行深入細(xì)致的研究，制定可靠周密的施工方案，布排高效的施工計劃，組織有力的施工措施，對施工過程做出細(xì)致安排，才能確保水電站截流快速施工的有效進行。
二、水電站截流快速施工技術(shù)收資及控制要點
水電站截流快速施工方案，必須建立在對當(dāng)?shù)厮乃橘Y料、施工期天氣條件、施工機械條件、施工人員安排、安全通航等各方條件均適宜和配合的基礎(chǔ)之上。因此，在擬定施工計劃之前，必須對會施工過程造成影響的外部因素進行詳細(xì)的資料收集工作。
1、截流施工材料的來源與備料量考核是否滿足施工要求。水電站截流施工時，作為截流充填物的預(yù)制混凝土拋投料、石塊原料等原料必須有充足的供應(yīng)，而且施工料場應(yīng)考慮施工運輸距離和分布位置，例如某水電站施工時，擁有料場8個，分別分布在導(dǎo)流明渠的左右兩側(cè)各方位，進入石頭拋投位置的進站道路有4條，而且不交叉重合，其料場及運輸條件可以滿足快速施工需要。
2、施工時間必須滿足通航限制及安全要求，避開惡劣氣候影響。由于截流施工的墊底加糙攔石坎施工是一個水下作業(yè)過程，施工范圍不僅包括拋投料點，還包括上游和下游的較長范圍。因此必須要提前對通航條件進行約束性限制，將施工信息準(zhǔn)確通報航務(wù)各單位，以避免施工過程中的材料對臨近船只安全造成威脅。比如，某水電站進行水下墊底加糙攔石坎施工時，在上游和下游各5公里處設(shè)置警戒。其施工方案為在上游拋投25噸重的鋼架石籠，在下游拋投8噸重的合金鋼網(wǎng)石兜。而單項拋石加糙施工大約歷時三個月，而在明渠斷航前的通航條件為七個月的條件下進行，因此必須要加快施工進度，否則將會增大加糙攔石坎水上作業(yè)難度。
3、截流核心部分的安全進占策劃與龍口段施工方案必須預(yù)留風(fēng)險預(yù)案。在截流工程實際施工過程中，位于截流非龍口段及龍口段的施工中，經(jīng)常會發(fā)生堤頭塌滑，而且根據(jù)水文地質(zhì)情況的不同，常常坍塌的范圍較大，如果遇到較為惡劣的氣候環(huán)境影響，其風(fēng)險會超出預(yù)計范圍。因此必須加強綜合性防止堤頭塌滑事故的措施，并且預(yù)留搶險方案和風(fēng)險預(yù)案，減少事故發(fā)生，保障施工安全進行。隨著截流工作的持續(xù)進行，水深和流速都會發(fā)生較大變化，因此充分監(jiān)視水情報告并且采取措施防護，才能確保堤頭安全。
4、根據(jù)項目建設(shè)情況及地形位置設(shè)定截流方案。如圖所示的導(dǎo)流明渠截流，導(dǎo)流明渠截流的右岸是混凝土縱向圍堰，有如孤島，沒有陸路交通，截流進占只能以從左岸進占為主。雖然，在右岸混凝土縱向圍堰上游端，已開辟了一個左岸截流基地，但只能存儲少部分備料。而這部分備料只能在上游戧堤合龍時用，以盡可能地增大拋投強度，降低截流風(fēng)險。下游戧堤則是采用完全的單向進占。因此，要按上游戧堤承擔(dān)2/3落差，下游戧堤承擔(dān)1/3落差，控制上、下游口門進占寬度，嚴(yán)格同步控制。其中上下游戧堤進占的口門寬度是達(dá)到分擔(dān)截流落差的關(guān)鍵。因為實施雙戧進占的施工模式，其時間準(zhǔn)確性及相互配合難度很大，涉及信息、決策、指揮、反饋等諸方面的組織管理，需要技術(shù)人員連續(xù)工作，截流施工組織和協(xié)調(diào)難度大。因此必須配備相應(yīng)的經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員掌控關(guān)鍵技術(shù)位置及控制節(jié)點，并在現(xiàn)場設(shè)置專家顧問組，應(yīng)對和解決突發(fā)問題。
三、水電站截流快速施工組織方案及對策措施
針對水電站導(dǎo)流明渠截流的快速施工組織方案必須針對相應(yīng)的技術(shù)難點進行細(xì)致分析，并且安排對策解決，同時對施工組織中需要的人力、材料、施工機械以及監(jiān)控措施進行詳細(xì)布置，并且備選2套以上施工方案，并做出風(fēng)險保留控制方案，確�？焖偈┕さ挠行нM行。由于明渠截流的落差和流速等水力學(xué)指標(biāo)都很高，如果采用單戧堤立堵截流方案把握不大的話，經(jīng)過模型試驗和水力學(xué)計算，應(yīng)采用上下游圍堰截流戧堤同時進占分擔(dān)落差的截流方案，這樣就可以有效降低截流難度。
1、根據(jù)水文分析資料進行三維建模分析水情，并按照水情分析進行拋投料方案設(shè)定。項目專家組應(yīng)根據(jù)收集到的水文分析資料、氣候天氣資料等等進行預(yù)期施工階段的分析，并將各施工步驟進行系統(tǒng)安排，形成P3計劃。利用計算機建模技術(shù)，預(yù)測截流拋投各階段的水文和水情變化，根據(jù)變化預(yù)測設(shè)定拋投點、運輸方案及材料物料準(zhǔn)備。明渠截流時采用上下游雙戧立堵方案，實施時必須精心組織、統(tǒng)一調(diào)度，確保上下游戧堤按設(shè)計要求同步進占分擔(dān)落差，分擔(dān)的比例以上游圍堰承擔(dān)三分之二，下游圍堰承擔(dān)三分之一最為理想。
2、根據(jù)截流拋投方案設(shè)定拋投物及用量。在確定基本的拋投方案后，必須對拋投物料進行選擇和規(guī)定，配合施工要求，拋投物料應(yīng)多方選擇，選用特大石塊串、混凝土四面體串、加重混凝土四面體和加重混凝土四面體串等等，確保截流一次成功。盡管采用了上下游雙戧同時進占的截流方法，假定進占的速度與分擔(dān)的落差也符合設(shè)計的要求，但是在截流施工過程中，上游龍口寬部位的流速仍很高，單寬能量仍很大。假設(shè)上游龍口寬50m為例，截流施工時可以使單個重達(dá)20T的混凝土四面體一入水就被沖走，當(dāng)混凝土四面體漂移下沉到江底時，已越過了圍堰下游側(cè)的水下攔石坎，從而使混凝土四面體和特大石塊無法發(fā)揮作用。因此必須根據(jù)現(xiàn)場施工情況引入特大石塊串、混凝土四面體串、加重混凝土四面體和加重混凝土四面體串。截流施工時，當(dāng)特大石塊、混凝土四面體運到圍堰戧堤堤頭后，就用強度足夠的鋼絲把它們串起來，再用大功率長臂推土機將其推入水。如果出現(xiàn)上游戧堤分擔(dān)的落差超過三分之二的不利情況，必須拋投單重30T的加重混凝土四面體。如果再出現(xiàn)更為惡劣的情況，還可以將加重混凝土四面體也串起來，用大馬力長臂推土機推趕拋投。根據(jù)模型試驗和水力學(xué)計算，采用特大石塊、普通混凝土四面體和特大石塊串、普通混凝土四面體串足以夠截住明渠，但為保險起見，必須制作一定數(shù)量的加重混凝土四面體，作為截流風(fēng)險預(yù)案。
3、根據(jù)現(xiàn)場的材料需求合理安排拋投料運輸及拋投策略。針對明渠底部光滑平整的情況，截流進占前，先在上下游圍堰截流戧堤的龍口部位拋投鋼架石籠和合金網(wǎng)石兜，墊底加糙，進而形成一道水下攔石坎，以減免截流合龍時拋投物料流失到戧堤以外。
4、進行拋投試驗，檢驗墊底加糙攔石坎施工質(zhì)量。
必須預(yù)先進行拋投試驗，驗證建模數(shù)據(jù)系數(shù)是否考慮周全，同時檢驗墊底加糙攔石坎施工質(zhì)量是否能滿足截流施工需要。試驗應(yīng)包括鋼架石籠、合金鋼網(wǎng)石兜吊拋物在不同流量、流速等情況下的漂距、物料流失損耗等項目。
5、優(yōu)選大容量、高效率、機動性好的設(shè)備，確保龍口段拋投強度。
應(yīng)根據(jù)工程情況選用機械設(shè)備，如挖掘設(shè)備、裝載機、起重設(shè)備、汽車吊裝設(shè)備、大型載重自卸汽車、小型自卸汽車、大馬力推土機等等設(shè)備應(yīng)在現(xiàn)場就位，投入使用前必須進行檢測和試驗，確保機械使用正常。
6、截流施工須設(shè)置水文水情監(jiān)控點，加強現(xiàn)場監(jiān)測、實施現(xiàn)場數(shù)據(jù)及時反饋、動態(tài)決策，科學(xué)有效地組織截流實施。截流時，上下游戧堤同時進占，由于進占施工的水力學(xué)條件不一樣，上下游戧堤的拋投物料不同，拋投強度也不相同。在截流實施的過程中，上下游戧堤的推進速度、上下游戧堤頭的水流流速、流態(tài)、上下游水位、水流量、導(dǎo)流底孔分流量以及水下地形、拋投料流失、河床沖淤等情況的反饋十分重要。因此必須對庫區(qū)、壩區(qū)、壩下游的水文進行詳細(xì)監(jiān)測和深入研討，制定出周密的監(jiān)測方案，為明渠截流提供及時、準(zhǔn)確的水文資料和分析成果。由布點水文站將通過各種快速測驗設(shè)備觀測各相關(guān)部位的水位、流速、流量、水下地形沖淤等數(shù)據(jù)通過先進的信息傳輸系統(tǒng)向截流指揮機構(gòu)反饋，才能為截流快速施工提供決策依據(jù)。
四、結(jié)束語
明渠截流，是實現(xiàn)導(dǎo)流明渠封堵、為水電站發(fā)電創(chuàng)造蓄水條件的關(guān)鍵性工程，具有流量大、流速大、落差大、能量大、拋投量大等特點。為了規(guī)避不利的臺風(fēng)氣候和豐水期等水文條件，施工單位在合理調(diào)配資源的情況下，需采用先進的技術(shù)方案和管理模式進行截流快速施工，才能滿足日益提高的工程建設(shè)需要。
參考文獻(xiàn)：
1 陳超敏．烏江銀盤水電站導(dǎo)流明渠截流設(shè)計與實踐[J]．人民長江，2011年16期
2 肖桃李．水電站截流三維水流數(shù)學(xué)模型研究[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報，2010年3期
