一級(jí)建造師水利工程講義之施工截流

1F412030 施工截流
1F412031 掌握截流方法
  在施工導(dǎo)流中，截?cái)嘣哟菜?，最終把河水引向?qū)Я餍顾ㄖ锵滦?，在河床中全面開展主體建筑物的施工，就是截流。截流是在河床中修筑橫向圍堰工作的一部分。
  截流方式可歸納為戧堤法截流和無戧堤法截流兩種。戧堤法截流主要有平堵、立堵及混合堵截流；無戧堤法截流主要有建閘截流、水力沖填法、定向爆破截流、浮運(yùn)結(jié)構(gòu)截流等。在工程實(shí)際中應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮臍庀?、地形地質(zhì)、施工條件以及材料等條件選擇截流方法。
  一、戧堤法截流
  （一）平堵 
  平堵（如圖1F412031－1所示）是先在龍口建造浮橋或棧橋，由自卸汽車或其他運(yùn)輸工具運(yùn)來拋投料，沿龍口前沿投拋。先下小料，隨著流速增加，逐漸拋投大塊料，使堆筑戧堤均勻地在水下上升，直至高出水面，截?cái)嗪哟?。一般說來，平堵比立堵法的單寬流量為小，最大流速也小，水流條件較好，可以減小對(duì)龍口基床的沖刷。所以特別適用于易沖刷的地基上截流。由于平堵架設(shè)浮橋及棧橋，對(duì)機(jī)械化施工有利，因而投拋強(qiáng)度大，容易截流施工；但在深水高速的情況下，架設(shè)浮橋，建造棧橋比較困難。
 
（二）立堵
立堵（如圖lF41⒛31－2所示）是用自卸汽車或其他運(yùn)輸工具運(yùn)來拋投料，以端進(jìn)法拋投（從龍口兩端或一端下料）進(jìn)占戧堤，直至截?cái)嗪哟病Ａ⒍略诮亓鬟^程中所發(fā)生的最大流速，單寬流量都較大，加以所生成的楔形水流和下游形成的立軸漩渦，對(duì)龍口及龍口下游河床將產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷，因此不適用于地質(zhì)不好的河道上截流，否則需要對(duì)河床作妥善防護(hù)。立堵法無需架設(shè)浮橋或棧橋，簡化了截流準(zhǔn)備工作，因而贏得了時(shí)間，節(jié)約了投資，在許多水利工程（巖質(zhì)河床）廣泛應(yīng)用。
 （三）混合堵
 混合堵是采用立堵與平堵相結(jié)合的方法，有立平堵和平立堵兩種。
 1．立平堵。為了充分發(fā)揮平堵水力條件較好的優(yōu)點(diǎn)，降低架橋的費(fèi)用，工程中可采用先立堵、后架橋平堵的方式。前蘇聯(lián)布拉茨克水電站，在截流流量3600m3／s、最大落差3．5m的條件下，采用先立堵進(jìn)占，縮窄龍口至100m，然后利用管柱棧橋全面平堵合龍。
 2．平立堵。對(duì)于軟基河床，單純立堵易造成河床沖刷，往往采用先平拋?zhàn)o(hù)底，再立堵合龍的方案。此時(shí)，平拋多利用駁船進(jìn)行。青銅峽、丹江口、大化及葛洲壩等工程均采用此方式。
 二、無戧堤法截流
 （一）建閘截流
 建閘就是在泄水道中預(yù)先修建閘墩，并建截流閘分流，降低戧堤水頭，待拋石截流后，再下閘截流。該方法在三門峽和烏江渡工程中曾成功采用，該法可克服7～8m以上的截流落差，雖然建閘截流可以減小戧堤進(jìn)占時(shí)的落差，待進(jìn)占合龍后再下閘截流。但這種方法需具備建造截流閘的地形地質(zhì)條件。
 （二）水力沖填
 河流在某種流量下有一定的挾砂能力，當(dāng)水流含砂量遠(yuǎn)大于該挾砂能力時(shí)，粗顆粒泥砂將沉淀河底進(jìn)行沖填?；谶@一原理，沖填開始時(shí)，大顆粒泥沙首先沉淀，而小顆粒則沖至其下游逐漸沉落。隨著沖填的進(jìn)展，上游水位逐步壅高，部分流量通過泄水通道下泄。隨著河床過水?dāng)嗝娴目s窄，某些顆粒逐漸達(dá)到抗沖極限值，一部分土體仍向下游移動(dòng)，結(jié)果使戧堤下游坡繼續(xù)向下游擴(kuò)展，一直到?jīng)_填體表面摩阻造成上游水位更大的壅高，而迫使更多流量流向泄水通道，圍堰坡腳才不再擴(kuò)展，而在高度方向急劇增長，直至露出水面。
 （三）定向爆破
 在壩址處于峽谷地區(qū)、巖石堅(jiān)硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，可采用定向爆破截流。利用定向爆破，將大量巖石拋入河道預(yù)定地點(diǎn)，瞬時(shí)截?cái)嗨?。在合龍時(shí)，為了瞬間拋入龍口大量材料封閉龍口，除了用定向爆破巖石外，還可在河床上預(yù)先澆筑巨大的混凝土塊體，將其支撐體用爆破法炸斷，使塊體落入水中，將龍口封閉。
 1971年3月，碧口水電站在流量105m＇／s情況下，將龍口縮窄到⒛m寬，利用左岸陡峻岸坡，設(shè)計(jì)布置了三個(gè)藥包，一次定向爆破堆筑了6800m＇，平均堆積高度為10m，成功地截?cái)嗔怂鳌?
 （四）浮運(yùn)結(jié)構(gòu)截流
 浮運(yùn)結(jié)構(gòu)截流就是將各種浮運(yùn)結(jié)構(gòu)拖至龍口，在埽捆、柴排護(hù)底下，裝載置砂料，充水使其沉沒水中，一次截?cái)嗨?。其后進(jìn)一步發(fā)展浮運(yùn)結(jié)構(gòu)成為封閉式鋼筋混凝土浮箱，在浮箱之間留出缺口形成“梳齒孔”過流，由于縮窄龍口水流不大，浮箱容易沉放，最后，將缺口閘閥放下，即可達(dá)到截?cái)嗨鞯哪康?。截流用浮運(yùn)結(jié)構(gòu)包括舊駁船、鋼筋混凝土等箱型結(jié)構(gòu)。木籠也是一種浮運(yùn)結(jié)構(gòu)，我國新安江水電站曾采用這種方式截流。
 浮運(yùn)結(jié)構(gòu)截流的優(yōu)點(diǎn)是成戧斷面較小，用料較少；缺點(diǎn)是制作需大型設(shè)備，耗用鋼材（鋼纜和金屬閘門）多，造價(jià)高，護(hù)底標(biāo)準(zhǔn)高，基床面要求平整，施工也受氣候、水文等條件影響。
1F412032 掌握減少截流難度的技術(shù)措施
 截流工程是整個(gè)水利樞紐施工的關(guān)鍵，它的成敗直接影響工程進(jìn)度。截流工程的難易程度取決于河道流量、泄水條件、龍口的落差、流速、地形地質(zhì)條件、材料供應(yīng)情況及施工方法、施工設(shè)備等因素。
 減少截流難度的主要技術(shù)措施包括加大分流量，改善分流條件；改善龍口水力條件；增大拋投料的穩(wěn)定性，減少塊料流失；加大截流施工強(qiáng)度等。
 一、加大分流量，改善分流條件
 分流條件好壞直接影響到截流過程中龍口的流量、落差和流速。分流條件好，截流就容易，反之就困難。改善分流條件的主要措施有：
 1．合理確定導(dǎo)流建筑物尺寸、斷面形式和底高程。導(dǎo)流建筑物不僅要滿足導(dǎo)流要求，而且應(yīng)滿足截流的需要。
 2．確保泄水建筑物上下游引渠開挖和上下游圍堰拆除的質(zhì)量。這是改善分流條件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不然泄水建筑物雖然尺寸很大，但分流卻受上下游引渠或上下游圍堰殘留部分控制，泄水能力受到限制，增加截流工作的難度。
 3．在永久泄水建筑物泄流能力不足時(shí)，可以專門修建截流分水閘或其他形式泄水道幫助分流，待截流完成后，借助于閘門封堵泄水閘，最后完成截流任務(wù)。
 4．增大截流建筑物的泄水能力。當(dāng)采用木籠、鋼板樁格式圍堰時(shí)，也可以間隔一定距離安放木籠或鋼板樁格體，在其中間孔口宣泄河水，然后以閘板截?cái)嘀虚g孔口，完成截流任務(wù)。另外也可以在進(jìn)占戧堤中埋設(shè)泄水管幫助泄水，或者采用投拋構(gòu)架塊體增大戧堤的滲流量等辦法減少龍口溢流量和溢流落差，從而減輕截流的困難程度。
  二、改善龍口水力條件
  龍口水力條件是影響截流的重要因素，改善龍口水力條件的措施有雙戧截流、三戧截流、寬戧截流、平拋墊底等。
  （一）雙戧截流
雙戧截流采取上下游兩道戧堤，協(xié)同進(jìn)行截流，以分擔(dān)落差。通常采取上下戧堤立堵。常見的進(jìn)占方式有上下戧輪換進(jìn)占、雙戧固定進(jìn)占和以上兩種進(jìn)占方式混合使用。也有以上戧進(jìn)占為主，由下戧配合進(jìn)占一定距離，局部壅高上戧下游水位，減少上戧進(jìn)占的龍口落差和流速。
雙戧進(jìn)占，可以起到分?jǐn)偮洳?，減輕截流難度，便于就地取材，避免使用或少使用大塊料、人工塊料的好處。但兩線施工，施工組織較單戧截流復(fù)雜；雙戧堤進(jìn)度要求嚴(yán)格，指揮不易；軟基截流，若雙線進(jìn)占龍口均要求護(hù)底，則大大增加了護(hù)底的工程量；在通航河道，船只需要經(jīng)過兩個(gè)龍口，困難較多，因此雙戧截流應(yīng)謹(jǐn)慎采用。
  （二）三戧截流
三戧截流是利用第三戧堤分擔(dān)落差，可以在更大的落差下用來完成截流任務(wù)。
（三）寬戧截流
寬戧截流是增大戧堤寬度，以分散水流落差，從而改善龍口水流條件。
但是進(jìn)占前線寬，要求投拋強(qiáng)度大，工程量也大為增加，所以只有當(dāng)戧堤可以作為壩體（土石壩）的一部分時(shí)，才宜采用，否則用料太多，過于浪費(fèi)。
  （四）平拋墊底
對(duì)于水位較深，流量較大，河床基礎(chǔ)覆蓋層較厚的河道，常采取在龍口部位一定范圍拋投適宜填料，抬高河床底部高程，以減少截流拋投強(qiáng)度，降低龍口流速，達(dá)到降低截流難度的目的。
  三、增大拋投料的穩(wěn)定性，減少塊料流失
  增大拋投料的穩(wěn)定性，減少塊料流失的主要措施有采用特大塊石、葡萄串石、鋼構(gòu)架石籠、混凝土塊體等來提高投拋體的本身穩(wěn)定。也可在龍口下游平行于戧堤軸線設(shè)置一排攔石坎來保證拋投料的穩(wěn)定，防止拋投料的流失。
  四、加大截流施工強(qiáng)度
  加大截流施工強(qiáng)度，加快施工速度，可減少龍口的流量和落差，起到降低截流難度的作用，并可減少投拋料的流失。加大截流施工強(qiáng)度的主要措施有加大材料供應(yīng)量、改進(jìn)施工方法、增加施工設(shè)備投入等。