施工截流方案优化与实践

在截流形式上,立堵有逐渐代替平堵的趋势。软基河床也较多实行立堵,这是由于护底方法更多、更有效和更可靠,大型机械的使用,使抛投重量和抛投强度可以大大提高,平堵建桥耗资费时,不如立堵简单和经济。

趋向较高水头截流,以减少隧洞或导流明渠工程量。现代运输和吊装机械的发展,使更大块重、更高抛投强度、更高水头截流成为可能。如苏联在同一安加拉河上,1956年伊尔库茨克截流落差2.17m;1959年布拉茨克2.96m;1969 年乌斯特伊里姆斯克3.8m;1987 年鲍谷昌截流设计落差4.3m,就显示这一趋势。为实现高落差截流,常采用双戗或多戗截流方式。

加大抛投强度,不用或少用大料。由于施工机械容量不断增大,有尽量利用一般石料截流的趋势,如伊泰普用料场混合料(直径0.6～1.2m)80万m3,抛投强度140000m3/昼夜,四戗截流,总落差6m;卡博拉巴萨主要用400kg以下块石30万m3 三戗截流。

有减低截流设计标准趋向。一般按当月10%～5%流量设计,但实践结果,总是较实际偏大的多。适当降低截流设计流量标准是合理的。由于水文预报的进展,为安排错过洪峰和调整施工计划也提供了条件。

抛石截流稳定性理论有了进展,逐步由工程性截流向科技性截流转变。随着计算技术发展和对截流理论的不断探索,借助高科技的研究手段,必将更有利于揭示截流机理,减小施工风险。

按截流实际流量大小排序的世界前5名见表10-1。

表10-1　世界立堵截流按流量的排序

按截流实际落差大小排序的世界前5名见表10-2。

表10-2　世界立堵截流按落差的排序

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按截流实际流速大小排序的世界前5名见表10-3。

表10-3　世界立堵截流按流速的排序

按截流实际抛投强度大小排序的世界前5名见表10-4。

表10-4　世界立堵截流按抛投强度的排序

按截流戗堤轴线上水深大小排序的世界前4名见表10-5。

表10-5　世界立堵截流按轴线上水深的排序

20世纪70年代以来,随着大型土石方施工机械(大型自卸汽车、挖掘机、推土机等)的发展,大流量河道截流方法发展很快,双戗堤截流、宽戗堤截流、三戗堤截流等截流方法的成功运用,使截流流量突破10000m3/s,落差超过8m。立堵截流是我国水利工程堵口的传统方法。我国修建的一些大型水利水电工程截流大多采用立堵载流方法。1981年1月长江葛洲坝水利工程截流是我国首次在长江上截流,截流设计流量7300～5200m3/s,实测截流流量4800～4400m3/s,最大落差3.23m,最大流速7m/s,合龙历时36h,创造两岸进占日抛投量72000m3 的国内最高抛投强度。1997年11月长江三峡工程大江截流是我国第二次在长江上截流。三峡工程坝址位于葛洲坝水库内,截流最大水深达60m,居世界首位。截流设计流量19400～14000m3/s,落差1.24～0.80m。截流施工与长江航运关系密切,截流合龙时机必须顾及明渠通航水流条件。通过大量水工模型试验和多种方案的分析对比,采用上游戗堤立堵截流方案,龙口宽度130m,预先对龙口河床平抛石渣块石料及砂砾石料垫底,以减小龙口水深,有利于防止合龙过程中戗堤坍塌,减少合龙抛投工程量,降低合龙抛投强度。实测截流流量11600～8480m3/s,居世界截流工程之冠,并创造了截流日抛投强度19.4万m3 的世界记录。2002年11月6日三峡明渠截流是我国第三次在长江上截流,明渠截流采用双向进占(上游戗堤以右岸为主,下游戗堤从右岸单向进占)上下游双戗立堵方式,截流设计流量为10300m3/s,相应截流最终落差4.06m。按上游戗堤承担2/3落差,下游戗堤承担1/3落差控制上下游口门进占宽度。实际截流流量为10300～8600m3/s,上戗承担最大落差1.73m,下戗承担最大落差1.12m。明渠截流主要经验有:充分发挥双戗堤分担截流落差的作用,合理安排不同材料的抛投,严格堤头进占程序,实时水情测报及现场及时、灵活的指挥;同时,上下游截流戗堤龙口段加糙拦石坎及下游垫底平抛也发挥了重要作用。明渠截流创造了截流流量的新记录,在国内首次成功实现了从设计到施工的双戗配合截流,真正实现了科学化、信息化截流。