基于水電站施工截流方法的分析

摘 要 水利工程建設(shè)中，需要解決很多技術(shù)問題，在諸多技術(shù)難題中，如何對施工河道進行水流宣泄和施工工程控制水量之間的矛盾是最難解決的。文中分析截流在水利水電工程建設(shè)中的作用，探討了截流設(shè)計與施工的主要內(nèi)容，包括截流時段及截流流量的選擇、分流建筑物設(shè)計、截流方案比選、選定截流方案設(shè)計、截流施工，最后簡要地就施工截流方案進行了分析，這一研究對于水電站的施工技術(shù)方法的改進具有一定的意義。

關(guān)鍵詞 水電站施工；截流方法；截流流量；截流方案

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0150-01

水利工程建設(shè)中，需要解決很多技術(shù)問題，在諸多技術(shù)難題中，如何對施工河道進行水流宣泄和施工工程控制水量之間的矛盾是最難以解決的。因此必須合理探究出新的方法以為施工工程的安全性打好基礎(chǔ)，避免水流對工程造成不利影響。這也是水利工程和民用建筑工程之間的差異性體現(xiàn)之一。一般而言，工程上經(jīng)常選擇泄水建筑物和擋水建筑物來做為導(dǎo)流建筑物。過去常常有人將導(dǎo)流擋水物稱作圍堰。建設(shè)擋水建筑物的最基本條件和前提就是必須能夠截流成功。如果截流工程進展不順利導(dǎo)致工程整體工期被迫推后，那么會直接影響圍堰的修建，并對其安全性造成損害，同時延長工期。而且如果工期錯過枯水期，那么將導(dǎo)致施工工程直接推后一整年，并導(dǎo)致這個期間的河道完全失去航運能力，所以，必須要合理解決截流和導(dǎo)流之間的矛盾，并合理安排工期。

1 截流在水利水電工程建設(shè)中的作用

所謂截流，就是通過一定的工程建造以改變航道，具體而言，就是在河道上修建截水建筑物，并改變原河道，進而使得河水改道，合理導(dǎo)流。截流技術(shù)一般有兩種，即無戧堤法截流和戧堤法。無戧堤法截流包括四種主要的方式，有下閘法，水力沖填法，定向爆破法和浮運格箱沉放法。而戧堤法在我國的工程建設(shè)中應(yīng)用得更為廣泛，簡而言之就是“填?！笔浇亓鳎簩⒑哟策^水面逐漸提高，向河道里傾倒石塊等。一般戧堤法截流也有兩種技術(shù)手段，即平堵截流和立堵截流。截流是工程中的重要工程內(nèi)容，關(guān)系到工程的安全性、工期以及成本，并且涉及到下游的防洪問題。在實踐中，沒有合理協(xié)調(diào)工期和工程進度而導(dǎo)致的事故屢見不鮮。1971年，湖南省某水電站工程建設(shè)施工技術(shù)不達標，因此工期被迫一拖再拖。為了能夠搶回工期，水電站建設(shè)方強行進行截流，但是遇到了洪水而導(dǎo)致截流措施沒有達到預(yù)想效果。后來又經(jīng)過幾次嘗試，都沒有達到預(yù)期目標。最后雖然勉強通過驗收，但是其防洪能力十分脆弱。后來遇到洪水，工程坍塌，導(dǎo)致洪災(zāi)，并造成了嚴重的經(jīng)濟損失。

2 截流水力學計算公式

截流水力學是物理學的一個分支，研究水位、落差、流速等因素和水力能量等參數(shù)之間的關(guān)系。它是建立在實驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其公式多為經(jīng)驗公式。但是由于實際情況十分復(fù)雜，所以截流學的公式都是近似性的，有很大的誤差。在理論上能夠講的通的公式到了實際往往需要修正。所以在實踐中，截流水力學只能起到參考作用。但是由于該公式大體上描述出了各個變量之間的關(guān)系，因此具有一定的指導(dǎo)意義，可以作為工程建設(shè)中的修正標準。同時，工程建設(shè)方也不能拘泥于公式，必須根據(jù)實際情況進行調(diào)整，從而依據(jù)實際的水情和水文條件，進行后續(xù)工程的建設(shè)。

根據(jù)截流水力學，河道水量=分流建筑物分流量+上游河道蓄流量+戧堤滲流量+龍口泄流量。

截流工程進行中，龍口的寬度會影響其中的龍口泄流量因數(shù)，而上游河道蓄流量會受到時間因數(shù)的影響。而且不同河流，不同的水文條件也會對工程建設(shè)起到實際的干擾。所以在關(guān)于截流水力學的理論一般都基于這一公式，但是會有一定的修正，從而達到 “正確地定性，近似地定量”。

3 截流設(shè)計與施工的主要內(nèi)容

3.1 截流時段及截流流量的選擇

截流時間的選擇是工程中必須重點考慮的因素。一般要考慮建筑物的施工工期長度和過水的位置和季節(jié)，并要結(jié)合實際的工期和安全性施工的要求，從而進行截流。優(yōu)化選擇截流時間段，進而避開豐水期，尋找到最安全并最低造價的時間段進行施工。這么做的目的，一是提高施工安全系數(shù)，二是降低經(jīng)濟成本。一般工程中常以《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（試行）》為規(guī)章，合理安排工期進度，進行經(jīng)濟效益的初步測度。

3.2 分流建筑物設(shè)計

一般工程中會選擇自然物體作為分流泄水物，因為這樣可以降低經(jīng)濟成本并避免對環(huán)境造成較大影響。但是實際情況限制這一施工原則時，施工方也會采取隧道和明渠等來作為導(dǎo)流泄水建筑物。這些工程也可以被用來做截流或分流建筑物。其分流能力和投入的運營時間也應(yīng)該滿足截流的要求。這些工程的主要內(nèi)容有以下幾個方面：選擇分流建筑物；確定建筑物結(jié)構(gòu)；根據(jù)水利工程一般技術(shù)公式進行實際確定規(guī)格；分流建筑物最后的測試和外圍建筑的拆除等。

3.3 截流方案比選

截流方案的比較包括以下幾個方面：確定龍口的位置，為截流方案確定截流戧堤；龍口段的進占程序；水力學指標和模型試驗的實際調(diào)整；截流方案的技術(shù)選擇，設(shè)備選擇和規(guī)劃和設(shè)計概念計算。在實際工程建設(shè)的過程中，施工人員必須嚴格遵守截流方案確定的技術(shù)選擇和工期安排，從而更好地完成工程建設(shè)，降低經(jīng)濟成本。

3.4 選定截流方案設(shè)計

對截流方案的設(shè)計是在整個工程建設(shè)的過程中必須高度重視的。在對斷面和截流戧堤布置方面，首先要根據(jù)截流水力學的公式和水工模擬試驗而得到相關(guān)的指標，之后降低難度，采用較易實現(xiàn)的工程方法來進行施工建設(shè)。對截流戧的非龍口段分區(qū)進行材料設(shè)計和程序安排。同時，要降低截流的難度并提出具體的水文和力學指標等的測度要求和項目實驗。

3.5 截流施工

截流施工是整個工程建設(shè)中的“重頭戲”，是具體操作的環(huán)節(jié)。施工方法和施工的進度是必須重點監(jiān)督和重點安排的。施工的強度和設(shè)備的選擇、配置的數(shù)量等都是施工方案應(yīng)當包括的內(nèi)容。而施工截流的布置涉及到具體建設(shè)時的諸多內(nèi)容，比如截流交通道路布置、備料堆場和石料堆放等具體問題。要加強組織建設(shè)，包括總指揮所，指揮機構(gòu)，技術(shù)顧問機構(gòu)和信息管理部門，要重點監(jiān)測水文情況變化和氣象預(yù)測，從而更好地指導(dǎo)工程建設(shè)和工程

計算。

4 截流方案

對截流方案的選取，一般有平堵和立堵兩大類別。所謂平度截流，就是河面的龍口位置建立棧橋或者浮橋，同時將截流材料運送到橋上之后，到達預(yù)定位置之后拋入江中。在拋置的過程中，要均勻地拋填上升，直到堆積物能夠?qū)⒑拥廊娼財?。與之不同的是，立堵截流法是將截流物從截流戧堤端口處就投入截流物，并使龍口的截面逐漸縮小直至完全將河道攔斷。截流物一般直接在上游就投入江中，可以降低經(jīng)濟成本和施工難度。對立堵截流而言，因為不必要建設(shè)浮橋，因此安全系數(shù)得到一定程度的提高，因此在實踐中更為廣泛地被采取。對立堵截流龍口而言，龍口處出水流一般呈三向分布，流速變化大，整體較大。對河床而言，總有一側(cè)會受到嚴重的沖刷，因此需要堆積物的體積較大，從而避免沖刷過度而導(dǎo)致安全性受到影響。

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