1、工程概況及截流特點(diǎn)

　　1.1工程概況

　　瀑布溝水電站工程位于大渡河中游漢源與甘洛兩縣境內，是以發(fā)電為主，兼有防洪、攔砂等綜合利用的大型水電工程。電站裝機容量330萬(wàn)KW。電站樞紐由礫石土心墻堆石壩、地下廠(chǎng)房系統、開(kāi)敞式溢洪道、泄洪洞及尼日河引水工程等組成。擋水建筑物為礫石土心墻堆石壩，最大壩高為186m。

　　大渡河在壩址處由南北流向急轉近東流向，平面上呈“L”型。上游圍堰布置于轉彎段，此段附近坡陡流急。上游圍堰河段呈較寬緩的不對稱(chēng)“V”型河谷，河床部位有較深厚覆蓋層約60m，自下而上由Q1-14卵礫石層（層厚5～20m）、Q1-24含漂卵石層（層厚20m左右）、Q24漂（塊）卵石層（層厚17m左右）三大層組成。各層滲透系數K值差異不大，滲透系數一般為2.3×10^-2～1.04×10^-1cm/s，具有強透水性，均屬強透水層。

　　工程采用圍堰擋水、隧洞導流、大壩基坑全年施工的導流方式。初期導流設計標準為30年一遇，設計流7320m³/s。上、下游圍堰堰頂高程分別為722.5m、682.5m。工程擬采用立堵截流方式于2004年11月中旬實(shí)施河床截流，由兩條導流隧洞過(guò)流，截流流量選用11月中旬10年一遇旬平均流量1000m³/s。導流洞進(jìn)口高程673.0m，出口高程668.0m，洞身為馬蹄形斷面，寬13m、高16.5m，斷面面積201m2.1#導流洞洞長(cháng)926.429m，底坡5.4‰，2#導流洞洞長(cháng)1003.435m，底坡為5.0‰。

　　1.2截流特點(diǎn)

　　1.大渡河天然河床坡降大，水流湍急，11月中旬截流流量1000m³/s，模型試驗戧堤落差達5.69m，最大流速8.61m/s，屬大落差、高流速截流，截流難度大。

　　2.壩址處河床覆蓋層厚度一般40～60m，截流動(dòng)床模型試驗中，戧堤下游最大沖坑深度5.41m。由于河床狹窄，水流流速大，無(wú)法進(jìn)行戧堤龍口護底施工。

　　2、截流設計

　　2.1截流時(shí)段和截流流量

　　根據設計文件以及大渡河瀑布溝水電站工程截流模型試驗大綱評審會(huì )會(huì )議紀要精神，截流試驗研究以11月中旬截流作為基本研究條件。截流流量采用11月中旬10年一遇旬平均流量1000m³/s，非龍口段預進(jìn)占流量采用11月上旬10年一遇旬平均流量1340m³/s，預進(jìn)占戧堤裹頭保護流量采用11月（11月6日～11月30日）20年一遇最大流量1490m³/s。

　　2.2截流方式、截流戧堤布置及龍口位置

　　2.2.1截流方式

　　在初步設計中，截流戧堤位于上游圍堰堰體內，為大壩永久工程的一部分，戧堤軸線(xiàn)平行于大壩軸線(xiàn)。由于大渡河在該處由南北向急轉向東流向，致使戧堤軸線(xiàn)不與主流垂直，截流水力學(xué)條件比較復雜。在試驗大綱評審會(huì )中，專(zhuān)家們對截流戧堤布置進(jìn)行了討論，一致認為，截流戧堤從原圍堰中分離出來(lái)，垂直于河床，在不影響導流洞進(jìn)口流態(tài)條件下盡量上移至導流洞進(jìn)口附近既有利于降低截流難度、改善截流水流條件，又有利于縮短戧堤長(cháng)度，減少龍口合攏時(shí)間，同時(shí)截流材料的選擇也可不受?chē)�堰填筑材料�?a title="施工工藝" href="http://www.zcjx68.com/web/zhuanyeziliao/gongyi/" target="_blank" >施工工藝要求的限制，因此專(zhuān)家推薦采用該方案。同時(shí)根據現場(chǎng)施工條件，確定了截流戧堤采用單戧立堵、雙向進(jìn)占的截流方式。

　　2.2.2截流戧堤布置

　�。�1）戧堤平臺頂高程、斷面

　　由于按11月中旬Q=1000m³/s流量截流時(shí)，截流終落差試驗成果表明，圍堰合攏閉氣后，圍堰上游水位為681.26m，考慮波浪爬高及安全超高，戧堤頂高程定為684m（模型試驗高程683m）。戧堤頂面長(cháng)度103m，戧堤斷面為梯形，上下游坡由進(jìn)占拋投料自然形成。為滿(mǎn)足施工強度要求，同時(shí)考慮戧堤防滲，戧堤頂寬定為30m，其中上游側5m采用有利于防滲的土料或小粒徑跟進(jìn)。

　�。�2）戧堤位置

　　在模型試驗中，經(jīng)多軸線(xiàn)方案對比，發(fā)現截流戧堤距導流洞進(jìn)口約70m時(shí)，進(jìn)入上圍堰防滲墻施工部位的拋投料流失料很少，大石和中石更少；同時(shí)導流洞進(jìn)口水流流態(tài)也沒(méi)有明顯變化；另外，戧堤軸線(xiàn)再往上移的余地較小。因此，截流戧堤軸線(xiàn)最終定在距導流洞進(jìn)口約70m處。軸線(xiàn)控制點(diǎn)坐標見(jiàn)表1

　　表1、戧堤軸線(xiàn)控制點(diǎn)坐標表

　�。�3）龍口位置及龍口寬度選擇

　　截流戧堤軸線(xiàn)全長(cháng)約103m，現有河床水面線(xiàn)寬度70m左右。地質(zhì)資料表明，戧堤位置無(wú)適合最終合攏的淺薄覆蓋層地段。綜合考慮截流戧堤備料基本在左岸和右岸截流戧堤地勢開(kāi)闊等因素，選定的龍口位置位于河床偏左岸，以利兩岸同時(shí)進(jìn)占，均衡拋投。

　　截流龍口寬度指截流戧堤預留的最小寬度，亦即合攏的起始口門(mén)寬。龍口寬度的選擇沒(méi)有進(jìn)行不同寬度的對比分析，但綜合考慮了如下因素：

　�。�1）進(jìn)占流量1490m³/s時(shí)，經(jīng)龍口束窄壅高后的水位不高于戧堤平臺頂高程684m；控制左、右岸非龍口段堤頭流速，保證中、小石基本不被沖刷流失。避免因采取裹頭保護措施而增加工程費用。

　　當非龍口段進(jìn)占形成B=70m龍口，左堤頭中石裹頭、右堤頭小石裹頭，遭遇裹頭防沖保護流量1490m³/s時(shí)，戧堤落差0.18m；左堤頭最大流速2.83m/s，右堤頭最大流速1.41m/s，龍中最大流速4.71m/s；左右堤頭材料穩定性較好，基本不流失。

　�。�2）龍口工程量能在二天左右完成。

　�。�3）合攏前兩岸的進(jìn)占長(cháng)度滿(mǎn)足有關(guān)截流施工的準備工作要求。

　　2.3分流建筑物及其泄流能力

　　工程截流期間，主要通過(guò)左岸兩條導流隧洞導流。導流洞進(jìn)口高程673.0m，出口高程668.0m，洞身為馬蹄形斷面，寬13m、高16.5m，斷面面積201m2.1#導流洞洞長(cháng)926.43m，底坡5.4‰，2#導流洞洞長(cháng)1003.44m，底坡為5.0‰。

　　導流洞進(jìn)出口圍堰殘埂對截流的影響較大，進(jìn)口圍堰殘埂必須挖除到1m以下。截流設計按照上游圍堰殘埂拆除到1.0m以下。相應泄流水位流量關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)表2和圖1。

　　表2、導流洞泄流流量與截流戧堤上游水位關(guān)系表

　　2.4.戧堤進(jìn)占方案

　　2.4.1進(jìn)占程序

　　截流進(jìn)占采取雙向進(jìn)占。非龍口段左岸進(jìn)占12m，右岸進(jìn)占21m，形成B=70m龍口。龍口段進(jìn)占左、右岸堤頭進(jìn)占長(cháng)度按1：2控制。見(jiàn)PBGJL-001截流設計圖。

　　龍口段進(jìn)占拋投強度按1.5萬(wàn)m³/d控制，其中左堤頭0.5萬(wàn)m³/d，右堤頭1.0萬(wàn)m³/d。

　　2.4.2截流戧堤非龍口段進(jìn)占及其水力學(xué)參數

　　11月上旬，導流洞具備分流條件后，進(jìn)行非龍口段進(jìn)占，左岸進(jìn)占12m，右岸進(jìn)占21m，形成B=70m寬龍口。此時(shí)龍口流量950～927m³/s，龍口平均流速3.08m/s，龍口最大流速4.54m/s，落差0.16m。

　　堤頭按照Q=1490m³/s進(jìn)行裹頭防沖保護。左岸小石進(jìn)占10m，然后用中石進(jìn)行裹頭護腳2m左右，左岸總進(jìn)占長(cháng)度12m.

　　右岸小石進(jìn)占21m，小石裹頭。

　　2.4.3截流戧堤龍口段進(jìn)占及其水力學(xué)指標

　　龍口段進(jìn)占流量Q=1000m³/s，左、右岸堤頭進(jìn)占長(cháng)度按1：2控制。進(jìn)占拋投強度按1.5萬(wàn)m³/d強度控制，其中左堤頭0.5萬(wàn)m³/d，右堤頭1.0萬(wàn)m³/d.水力學(xué)主要參數見(jiàn)表3.

　　表3、截流水力學(xué)參數表

　　1.B=70m～50m進(jìn)占

　　本進(jìn)占段左堤頭共進(jìn)占6.7m，右堤頭共進(jìn)占13.3m。左堤頭小石全斷面進(jìn)占5m后，上挑角采用小石進(jìn)占中石突前進(jìn)占，其它部位小石進(jìn)占。右堤頭小石全斷面進(jìn)占。

　　2.B=50m～35m進(jìn)占

　　本進(jìn)占段左堤頭共進(jìn)占5m，右堤頭共進(jìn)占10m。

　　此區段開(kāi)始B=50m時(shí)，左堤頭采用中石進(jìn)占4.3m后，上挑角用大石配合中石進(jìn)占，軸線(xiàn)以下仍用小石滯后2m進(jìn)占。

　　左堤頭大石進(jìn)占2m（此時(shí)B=44m）時(shí)，換用特大塊石于上挑角突前進(jìn)占。

　　左堤頭進(jìn)占3m（此時(shí)B=41m）時(shí)，流失料堆積體與左堤頭下坡腳相接，此時(shí)戧堤軸線(xiàn)以下部位適當使用中石配合小石進(jìn)占。

　　右堤頭上挑角中石突前進(jìn)占4m（此時(shí)B=44m）時(shí)，換用大塊石于上挑角突前進(jìn)占，軸線(xiàn)以下仍用小石滯后2m進(jìn)占。

　　右堤頭進(jìn)占6m（此時(shí)B=41m）后，戧堤軸線(xiàn)以下部位進(jìn)占適當使用中石配合小石進(jìn)占。

　　形成B=35m龍口時(shí)，戧堤最大落差4.03m。左堤頭最大流速7.05m/s，右堤頭最大流速為7.05m/s。

　　3.B=35m～20m進(jìn)占

　　本進(jìn)占段左堤頭共進(jìn)占5m，右堤頭共進(jìn)占10m。

　　左右堤頭均采用少量特大塊石配合大石突前進(jìn)占，拋投料一部分于堤頭坡面累積，一部分隨水流滾動(dòng)，于戧堤下坡腳處的堆積料表面及上游停留。上挑角進(jìn)占比較緩慢，但龍口堆積體在不斷向上游延伸，龍口底部也在不斷抬升。此時(shí)應加大進(jìn)占拋投強度，以減小拋投料的流失量。戧堤軸線(xiàn)以下進(jìn)占拋投材料應以中石和大石為主，少量小石、特大塊石配合進(jìn)占。

　　B=28m時(shí)，戧堤軸線(xiàn)處龍口已形成三角形斷面。在戧堤軸線(xiàn)處加大特大塊石的拋投量，以便保證更多的拋投材料穩定在龍口戧堤范圍內，減少流失量。

　　形成B=20m龍口時(shí)，戧堤落差5.69m。左堤頭最大流速7.78m/s，右堤頭最大流速為7.78m/s。龍口最大流8.61m/s。

　　4.B=20m～0m進(jìn)占合攏

　　左、右堤頭進(jìn)占端面拋投材料均以大石為主，部分中、小石配合進(jìn)占。進(jìn)占至B=10m時(shí)，龍口拋投材料露出水面，采用小石進(jìn)占直至合攏。

　　龍口段進(jìn)占合攏過(guò)程中，戧堤上游面約5m寬采用小石、石渣料始終滯后進(jìn)占戧堤3～5m跟進(jìn)，以增強戧堤防滲能力，避免因滲流量過(guò)大造成戧堤下游側坍塌。

　　戧堤合攏后，戧堤上游為大片順時(shí)針?lè )较虻幕亓鲄^，上游坡腳處最大回流流速0.82m/s，坡腳外8m處最大回流流速0.71m/s。

　　2.5拋投材料粒徑及數量的選定

　　2.5.1拋投材料用量

　　在不考慮拋投材料流失系數的情況下，拋投材料總用量約30500m³（不含高程683m～684m填筑量4500m³），其中小石（0.2m～0.4m）約占57.5%，17550m³；中石（0.4m～0.7m）約占20.3%，6200m³；大石（0.7m～1.0m）約占11%，3350m³；特大石（1.0～1.3m）約占11.2%，3400m3.拋投材料分區見(jiàn)PBGJL-001，用量見(jiàn)表4.

　　表4、戧堤進(jìn)占拋投料使用情況表

　　2.5.2拋投材料備存量

　　拋投料粒徑的選擇是根據模型試驗計算結果，參考水工模型試驗成果，并結合其它工程實(shí)踐經(jīng)驗得出�？紤]材料中間運輸流失、截流沖刷流失等因素的影響，確保截流萬(wàn)無(wú)一失，截流備料總量以理論拋投量的1.8倍計，則總的材料備用量按照表4的1.8倍考慮，分別為小石31690m³；中石11160m³；大石6030m³；特大石6120m³，合計55000m³。

　　2.5.3混凝土四面體、鋼筋籠的拋投

　　在截流進(jìn)占過(guò)程中，由于龍口落差大、流速大，拋投材料產(chǎn)生一定的流失。為減少流失量，預制30塊20噸砼四面體、20個(gè)鉛絲籠，在龍口段進(jìn)占過(guò)程中進(jìn)行拋投，起到攔石坎的作用，減少后續拋投材料的流失量。隨著(zhù)龍口縮小，根據現場(chǎng)水力條件的變化情況，繼續拋投砼四面體或者塊石串等，直至拋投的大中塊石基本穩定為止。

　　3、防滲平臺的跟進(jìn)施工

　　為了為防滲墻施工贏(yíng)得工期，在截流進(jìn)占過(guò)程中圍堰防滲墻施工平臺跟進(jìn)施工。在截流戧堤龍口段進(jìn)占前，上游圍堰砼防滲墻施工平臺頭部應順應河勢使水流平順，右岸砼防滲墻施工平臺最大跟進(jìn)長(cháng)度應以平臺迎水側80m，平臺背水側44m為宜。

　　4、截流戧堤防洪預案

　　模型試驗中，河床水力學(xué)參數是按照設計提供的參數確定的，是河床沒(méi)有束窄或抬高的天然河床。瀑布溝工程前期施工已經(jīng)使河床水力學(xué)條件發(fā)生變化，因此，有必要編制防洪預案。預案采用百年一遇流量約Q=2000m³/s、導流洞進(jìn)口水位685.97m、波浪爬高按照1.5m設計。

　　主要措施：上游側增加5m大石和特大石護坡、戧堤頂加高到高程687.5m，具體見(jiàn)下圖。

　　預案增加大石9200m³、石碴11420m³，合計20620m³。

　　5、結語(yǔ)

　　瀑布溝水電站工程截流從指標來(lái)看屬大落差、高流速截流，而且截流段河床地形地質(zhì)條件復雜，截流難度相當大，要確保順利截流關(guān)鍵是科學(xué)指導的前提下高度重視截流，做好一切準備工作，確保萬(wàn)無(wú)一失。