漢江碾盤山水利樞紐一期截流設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

1 工程概況

碾盤山水利水電樞紐是國家確定的172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，也是湖北省漢江五級(jí)樞紐項(xiàng)目的重要組成部分。樞紐位于鐘祥市境內(nèi)，壩址上距雅口航運(yùn)樞紐58km，下距興隆水利樞紐117km。碾盤山水利水電樞紐工程為Ⅱ等工程，規(guī)模為大(2)型，主要永久性水工建筑物為2級(jí)建筑物，導(dǎo)流明渠、一二期圍堰為樞紐工程的臨時(shí)建筑物，級(jí)別為4級(jí)。水庫總庫容9.02億m3，調(diào)節(jié)庫容0.83億m3。電站裝機(jī)18萬kW。通航建筑物級(jí)別為Ⅲ級(jí)。

碾盤山水利樞紐一期圍堰工程由上、下游橫向圍堰及縱向圍堰組成，一期橫向圍堰布置在河道右岸，左岸為導(dǎo)流明渠，兩者之間為縱向圍堰，設(shè)計(jì)均為土石圍堰，梯形斷面。上、下游橫向圍堰防滲采用塑性混凝土防滲墻上接土工膜斜墻，縱向圍堰防滲采用塑性混凝土防滲墻上接土工膜心墻。導(dǎo)流建筑全長2338.1m，底寬250m，頂部開口寬度350～400m，兩岸開挖邊坡1∶3，進(jìn)出口底板高程分別39m和38m的導(dǎo)流明渠，為滿足小流量通航需求，明渠底部沿中心線擴(kuò)寬80m寬抽槽，抽槽進(jìn)出口高程分別為37m和36.8m，進(jìn)出口與上下游河道相接。工程采用左岸明渠(一期)、右岸泄水閘(二期)過流、全年圍堰擋水的導(dǎo)流方式。

1.1 水文氣象

根據(jù)碾盤山水利水電樞紐碾盤山水文站1950—2016年多年降水資料統(tǒng)計(jì)，壩址處多年平均降水量為950mm。壩址處降水主要集中在春夏兩季。

漢江洪水由暴雨產(chǎn)生。漢江流域暴雨多發(fā)生于7—9月，具有前后期暴雨的顯著特點(diǎn)。壩址水位-流量關(guān)系、壩址分月平均流量見表1～2。

表1 壩址水位-流量關(guān)系

表2 壩址分月平均流量 單位：m3/s

續(xù)表

1.2 地形、地質(zhì)條件

沿山頭壩址為右高左低的不對(duì)稱河谷，漢江在壩址處流向呈東西向，水面寬度560m左右，江心灘將河床分為左右河槽兩部分，左河槽最低高程31.6m，右河槽最低高程33.6m。漢江平水期水位41.5m左右，江心灘高程41.2m，汛期江心灘淹于水下，枯水期露出水面。左岸Ⅰ級(jí)階地臺(tái)面高程約47m。前沿往往形成4～5m的陡坎與河灘相接，在Ⅰ級(jí)階地上修建有漢江堤防，堤頂高程51～52m；右岸沿山頭一帶為崗地，崗頂高程58～65m，高出漢江水位16～23m，在壩址區(qū)域內(nèi)，沿山頭臨江形成近似直立的陡岸。沿山頭下游側(cè)沿江灘地地面高程為45～47m，寬度400～500m，灘地與Ⅰ級(jí)階地?zé)o明顯分界線。堤防內(nèi)側(cè)階地高程47～48m。

上游圍堰位于漢江河床，河床底部高程為36.79～45.66m。左岸為Ⅰ級(jí)階地前緣，右岸為崗地。上游圍堰地層結(jié)構(gòu)如下：粉細(xì)砂層厚7.90～16.30m，層底高程21.88～31.00m。砂礫石層厚4.80～12.50m，層底高程18.50～21.88m。黏土厚3.0～6.40m，層底高程36.70～39.26m。泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖揭示厚度為14.50～34.90m，層頂高程18.50～39.26m。

2 主要特點(diǎn)及難點(diǎn)

a.由于圍堰河床段上部覆蓋層為粉細(xì)砂，厚7.90～16.30m，層底高程21.88～31.00m；屬淤積型覆蓋層，覆蓋層受水流作用抗沖能力差，起動(dòng)流速僅為0.2～0.4m/s，河床束窄后，在截流流量、落差、龍口流速均較大時(shí)，如果保護(hù)措施不當(dāng)，會(huì)在截流過程中形成沖刷性破壞、滲漏管涌性破壞、護(hù)底體系的自身穩(wěn)定破壞等，造成戧堤多種形式的坍塌而危及施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全，延長截流困難段時(shí)間，如備料不足或不滿足抗沖要求，甚至?xí)?dǎo)致截流失敗。淤積型覆蓋層截流，綜合施工技術(shù)難度大。

b.截流前導(dǎo)流明渠須具備通水通航條件，須拆除左岸進(jìn)場路與縱向圍堰側(cè)之間通行道路及進(jìn)口土埂，縱向圍堰側(cè)施工區(qū)陸上運(yùn)輸中斷，形成孤島，須提前備足戧堤左岸截流石料、機(jī)械設(shè)備及油料等。

c.2019年1月29日對(duì)龍口段區(qū)域四方聯(lián)測成果顯示，實(shí)際臨時(shí)航道未按設(shè)計(jì)要求布置抽槽，與設(shè)計(jì)航道中心線存在較大交角(16°)，航道抽槽疏浚清出的淤沙直接堆積于航道兩側(cè)，在龍口上游100m處形成一較大沙洲，水流被沙洲一分為二，水流方向與戧堤軸線夾角加大，在龍口上下游附近形成漩渦，致使該部位過水流態(tài)發(fā)生變化，左側(cè)堤頭附近河床覆蓋層沖刷嚴(yán)重，形成較深的沖坑，最低高程為26.28m，沖刷深度已達(dá)12m有余。地質(zhì)資料顯示，該部位已沖刷至砂礫石層?？紤]到通航、左右岸交通條件及左岸備料情況，此處船拋?zhàn)o(hù)底施工難度大、強(qiáng)度高，另此處龍口截流合龍時(shí)，水深較大、拋投強(qiáng)度高、水力學(xué)指標(biāo)高，截流施工技術(shù)難度大。

d.一期截流的流量為1110m3/s，由導(dǎo)流明渠分流，河床底高程平均36m，由施工期每日水情預(yù)報(bào)表可知，截流前平均水面高程38.5m，明渠進(jìn)口底高程39m，且明渠進(jìn)口土埂坡腳存有大量原庫岸拋石護(hù)腳，明渠通水進(jìn)口土埂開挖時(shí)，原老拋石水下清除困難，導(dǎo)流明渠的分流條件差，一期截流難度大，必須充分準(zhǔn)備，配備足夠的施工設(shè)備及料物，才能保證截流成功。

3 截流設(shè)計(jì)

3.1 截流時(shí)間及相應(yīng)流量

綜合考慮施工進(jìn)度安排、水文氣象資料分析結(jié)果及現(xiàn)場施工條件，截流時(shí)段安排在3月底進(jìn)行。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 303—2017)的規(guī)定，截流標(biāo)準(zhǔn)可采用截流時(shí)段重現(xiàn)期5～10年的月平均流量，設(shè)計(jì)采用3月份P=20%的月平均流量Q20%=1110m3/s。

3.2 截流方式

本工程一期橫向圍堰布置在河道的右岸，左岸為導(dǎo)流明渠，兩者之間為縱向土石圍堰。

由于一期上游橫向圍堰預(yù)進(jìn)占時(shí)期，導(dǎo)流明渠還未過水，河水僅通過束窄的右岸河床過流，此時(shí)左岸交通可利用導(dǎo)流明渠進(jìn)口土埂或明渠內(nèi)道路經(jīng)裹頭圍堰到達(dá)截流戧堤左肩頭，到龍口合龍階段，明渠已經(jīng)過水，戧堤左岸縱向圍堰已成孤島，須利用事先準(zhǔn)備在縱向土石圍堰上游處的機(jī)械車輛及河道存渣場的截流備料進(jìn)行龍口段的拋填。

右岸有道路可以抵達(dá)圍堰肩頭，考慮實(shí)際施工進(jìn)度及防洪度汛基坑充水反壓要求等因素，本工程選擇上游左右岸雙向進(jìn)占單戧立堵的截流方式，戧堤預(yù)進(jìn)占階段主要從左岸進(jìn)占、右岸輔助。合龍階段以右岸為主、左岸輔助，分流建筑物為導(dǎo)流明渠。

3.3 截流戧堤布置

本工程截流戧堤與上游土石圍堰體型相結(jié)合[1]，布置在圍堰軸線的下游側(cè)，河床截流后，該戧堤結(jié)構(gòu)將成為上游土石圍堰堰體的一部分。本工程上游圍堰上部采用土工膜斜墻，下部為內(nèi)嵌混凝土防滲墻的土石圍堰。為防止截流時(shí)戧堤大粒徑拋投料流失進(jìn)入防滲墻槽孔部位導(dǎo)致防滲墻施工難度增加，避免形成集中滲流通道而影響圍堰安全運(yùn)行，截流戧堤布置于防滲墻下游側(cè)。截流戧堤中心線位于大壩上游圍堰軸線下游24.33m處、防滲墻下游50.32m處，呈直線布置。截流戧堤布置剖面如圖1所示。

3.4 戧堤斷面

本工程導(dǎo)流建筑物為4級(jí)，截流戧堤的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為12—4月P=20%，洪峰流量1530m3/s，經(jīng)計(jì)算，對(duì)應(yīng)的上游水位為42.76m，確定戧堤頂高程為43.5m。上游圍堰戧堤頂寬為12m，戧堤按梯形斷面設(shè)計(jì)，上下游坡比均為1∶2。截流戧堤填筑材料為石渣和塊石料，截流戧堤總長726m。

圖1 截流戧堤布置剖面圖 (高程單位：m，尺寸單位：m)

為降低截流石料的拋投強(qiáng)度及增加戧堤進(jìn)占的工作面寬度，根據(jù)截流前近期壩址水文情況及截流模型試驗(yàn)成果，截流戧堤臨時(shí)堤頂高程控制在高于戧堤上游水位1.2m處，待戧堤合龍后再快速加高至設(shè)計(jì)高程43.5m。不同流量下戧堤合龍前戧堤臨時(shí)堤頂高程控制見表3。

表3 合龍前戧堤臨時(shí)堤頂高程控制

3.5 龍口位置及寬度

根據(jù)截流水力學(xué)計(jì)算及拋投強(qiáng)度分析，將龍口布置于河床靠右岸位置。經(jīng)過截流水力學(xué)計(jì)算，確定右岸向左岸預(yù)進(jìn)占113m，左岸向右岸預(yù)進(jìn)占353m，并做好裹頭保護(hù)，形成260m寬的龍口。上游橫向圍堰戧堤進(jìn)占布置及龍口位置見圖2。

3.6 截流水力學(xué)指標(biāo)的確定

碾盤山水利水電樞紐工程一期河床截流為淤積型覆蓋層河床截流，不僅存在覆蓋層沖刷帶來的截流風(fēng)險(xiǎn)，且存在施工期通航問題。為確保安全經(jīng)濟(jì)截流，有效解決相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)問題，采用1∶90截流整體模型進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

圖2 上游圍堰戧堤進(jìn)占布置圖

考慮到上游丹江口水庫的調(diào)蓄作用，截流時(shí)流量不一定達(dá)到1100m3/s。為實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)的截流目標(biāo)，試驗(yàn)緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，在原地形、實(shí)測地形兩種地形邊界以及設(shè)計(jì)及實(shí)測兩種水位流量關(guān)系邊界條件下，對(duì)截流設(shè)計(jì)流量Q=1110m3/s及Q=650m3/s、Q=845m3/s、Q=1310m3/s等四級(jí)流量下截流進(jìn)占過程水力特性進(jìn)行了測試及分析[2-3]。截流設(shè)計(jì)流量對(duì)應(yīng)龍口水力指標(biāo)見表4，各工況戧堤龍口段特征水力參數(shù)對(duì)比見表5。

表4 龍口段進(jìn)占截流水力特性匯總(Q=1110m3/s)

表5 各工況戧堤龍口特征水力參數(shù)對(duì)比

在實(shí)測地形及實(shí)測水位流量關(guān)系邊界條件下，在截流設(shè)計(jì)流量Q=1110m3/s時(shí)，戧堤合龍后截流總落差為1.59m，戧堤落差為1.23m，戧堤上游平均水位為41.07m；堤頭及龍中線最大流速發(fā)生在龍口寬30～15m階段，堤頭最大流速為3.92m/s，龍中最大流速為4.00m/s；整個(gè)截流進(jìn)占可用中石完成截流，無流失。

在實(shí)測地形條件下，各級(jí)流量下的截流總落差及戧堤落差規(guī)律不明顯。主要是因?yàn)槊髑装甯叱虨?9.00m，介于幾級(jí)流量的下游控制水位之間，為敏感水位段，下游水位變化對(duì)明渠的分流能力影響較大。在實(shí)測地形條件下，各級(jí)流量下的左右堤頭及龍口流速有隨流量增大而增大趨勢。在Q=845～1310m3/s時(shí)，左右堤頭最大流速在3.45～4.08m/s間，龍口最大流速在3.28～4.00m/s間。

3.7 龍口分區(qū)及拋投物料

根據(jù)截流模型試驗(yàn)成果、設(shè)計(jì)及通航要求、龍口布置情況及截流強(qiáng)度等，上游橫向圍堰截流戧堤分為非龍口段及龍口段。非龍口段為左、右岸預(yù)進(jìn)占段，右岸向左岸預(yù)進(jìn)占113m，左岸向右岸預(yù)進(jìn)占353m，均在堤頭拋投大塊石裹頭保護(hù)。龍口段寬度260m，分為4個(gè)區(qū)，詳見圖3。

分區(qū)情況如下：

a.龍口Ⅰ區(qū)。龍口從右岸單向進(jìn)占，龍口寬度由260.0m進(jìn)占至90.0m，左岸暫不進(jìn)占，右岸進(jìn)占170m，龍口流速1.64～2.50m/s(左)。

b.龍口Ⅱ區(qū)。龍口從左右岸雙向進(jìn)占，龍口寬度由90.0m進(jìn)占至60.0m，左岸進(jìn)占10.0m，右岸進(jìn)占20.0m，龍口流速2.27～3.20m/s(右)。

圖3 龍口分區(qū)拋投石料剖面圖

c.龍口Ⅲ區(qū)。龍口從左右岸雙向進(jìn)占，龍口寬度由60.0m進(jìn)占至15.0m，左岸進(jìn)占20.0m，右岸進(jìn)占25.0m，合龍進(jìn)占進(jìn)入最困難段，龍口流速2.27～4.00m/s(中)。

d.龍口Ⅳ區(qū)。龍口從左右岸雙向進(jìn)占，龍口寬度由15m進(jìn)占至合龍，左岸進(jìn)占7.0m，右岸進(jìn)占8.0m，龍口流速4.00～0.00m/s。

根據(jù)截流工程的難易程度、截流模型試驗(yàn)成果及巖石特性，截流拋投料物分別選擇中塊石、大塊石及混凝土塊串體。龍口拋投材料粒徑按照伊茲巴什公式的計(jì)算結(jié)果，并參照國內(nèi)外水電工程截流的實(shí)際資料，綜合分析確定。當(dāng)量直徑0.7～0.9m為大石，當(dāng)量直徑0.4～0.7m為中石，當(dāng)量直徑大于0.9m為特大石，混凝土塊2m×0.5m×0.5m(導(dǎo)流明渠防護(hù)用鉸鏈排混凝土預(yù)制塊)，混凝土塊預(yù)埋DN32PVC管，采用6×37+FC、公稱直徑17.5mm的鋼絲繩，每6～8塊串聯(lián)并用U形卡扣相接組成混凝土塊串體。在龍口流速較小的拋投區(qū)，主要使用中塊石；在龍口流速大的拋頭區(qū)主要使用大塊石，局部部位和時(shí)段采用特大塊石及混凝土塊串體，以抵抗水流沖刷，保證戧堤穩(wěn)定。根據(jù)截流水力學(xué)計(jì)算成果，參照類似工程截流施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合截流模型試驗(yàn)成果，總結(jié)龍口不同分區(qū)的拋投材料數(shù)量，見表6。

表6 龍口分區(qū)及拋投材料數(shù)量

3.8 龍口護(hù)底

淤積型覆蓋層截流，覆蓋層多由泥質(zhì)粉細(xì)砂、泥質(zhì)砂礫石、淤泥質(zhì)黏土、淤泥以及中粗砂等組成，其抗沖能力極差，在截流流量、落差、龍口流速均較大時(shí)，如果保護(hù)措施不當(dāng)，會(huì)在截流過程中形成沖刷性破壞、滲漏管涌性破壞、護(hù)底體系的自身穩(wěn)定破壞等，造成戧堤多種形式的坍塌，危及施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全，延長截流困難時(shí)間，如備料不足或不滿足抗沖要求，甚至?xí)?dǎo)致截流失敗。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于淤積型覆蓋層河床截流，須采取適當(dāng)?shù)淖o(hù)底措施及必要的基礎(chǔ)保沙措施和戧堤防滲措施。

根據(jù)截流模型試驗(yàn)成果、設(shè)計(jì)及通航要求等，于3月1—15日(平均流量653m3/s)上游圍堰戧堤截流前，對(duì)龍口樁號(hào)0+353～0+559進(jìn)行了平拋?zhàn)o(hù)底，護(hù)底石料為粒徑0.4～0.7m的中塊石，船拋石料共13394.21m3，其中戧堤樁號(hào)0+353～0+453水深2.5～12m，最大流速1.48m/s，護(hù)底均厚3.5m；戧堤樁號(hào)0+453～0+559平均水深2.5m，流速0.7～0.84m/s，護(hù)底均厚0.5m。

3.9 截流強(qiáng)度和施工設(shè)備

龍口拋投強(qiáng)度與戧堤前沿能同時(shí)布置的拋投點(diǎn)數(shù)成正比，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式及所選參數(shù)，考慮流失系數(shù)、龍口合龍總拋投量，龍口Ⅰ區(qū)長度170m，龍口從右岸單向進(jìn)占，計(jì)劃耗時(shí)5天,拋投2.83萬m3，拋投強(qiáng)度為340m3/h；龍口Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)長度共90m，左右岸雙向進(jìn)占，計(jì)劃耗時(shí)2天，拋投強(qiáng)度為680m3/h，左右岸戧堤共布置4個(gè)卸料點(diǎn)同時(shí)卸料。

施工設(shè)備的配置和布置須滿足截流施工強(qiáng)度的要求，且考慮截流道路布置、設(shè)備完好率等。為滿足截流拋投強(qiáng)度的要求，須配備足夠的裝、挖、吊、運(yùn)設(shè)備，優(yōu)先選用大容量、高效率、機(jī)動(dòng)性好的設(shè)備，根據(jù)截流拋投強(qiáng)度680m3/h配置挖裝運(yùn)設(shè)備。截流選用的主要設(shè)備見表7。

表7 截流施工主要機(jī)械設(shè)備

3.10 截流水情預(yù)報(bào)

a.水情預(yù)報(bào)由已經(jīng)投入運(yùn)行的水情中心進(jìn)行中短期預(yù)報(bào)，每天預(yù)報(bào)。截流水文勘測委托長江水利委員會(huì)水文局漢江水文水資源勘測局實(shí)施，及時(shí)將預(yù)報(bào)及勘測數(shù)據(jù)傳至截流領(lǐng)導(dǎo)小組和截流指揮部。

b.在已建3個(gè)水位站(壩上、壩下、取水口)的基礎(chǔ)上，新設(shè)4個(gè)比降觀測水尺斷面，分別在龍口寬度240m、200m、160m、120m、90m、60m、30m處各同步觀測一次。龍口左右岸戧堤堤頭上、中、下各布設(shè)一個(gè)水位觀測點(diǎn)，龍口寬度在230～90m每間隔4h、90～60m每間隔2h、60～30m每間隔1h、30～15m每間隔0.5h觀測一次。選擇岸坡較為穩(wěn)定的地段設(shè)立安裝水位自動(dòng)記錄儀器，設(shè)立搪瓷直立式水尺。在龍口附近隨著龍口寬度的縮窄，采用全站儀無棱鏡直接觀測法施測。

c.流速測驗(yàn)布設(shè)13條測速垂線，采用船載ADCP或三體船搭載ADCP定點(diǎn)測量、電波流速儀等方法施測。在明渠與河道的上游分流點(diǎn)以上河段布設(shè)1個(gè)流量測驗(yàn)斷面，在分流明渠及龍口，龍口上、下圍堰位置各布設(shè)1個(gè)流量測驗(yàn)斷面，采用橡皮快艇搭載走航式ADCP施測。

截流具有邊界條件多變，水力條件復(fù)雜的特點(diǎn)，為進(jìn)一步驗(yàn)證截流模型試驗(yàn)報(bào)告的可行性和合理性，必須在截流施工中進(jìn)行原型觀測，一方面指導(dǎo)截流施工進(jìn)展，另一方面及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便采取相應(yīng)有效措施。

4 截流施工

4.1 截流備料

按1110m3/s截流設(shè)計(jì)水力學(xué)指標(biāo)及拋投材料、截流模型試驗(yàn)及河床地形測量成果等進(jìn)行備料，為保證截流順利實(shí)施，參照類似工程的截流經(jīng)驗(yàn)，備料系數(shù)取1.3。截至龍口截流前，共備料6.93萬m3,其中中塊石5.94萬m3，大塊石0.99萬m3，混凝土塊438塊，串聯(lián)混凝土塊的φ17.5鋼絲繩500m，U形卡扣150個(gè)。所有用于截流的材料均按規(guī)格分類在左右岸劃分好的備料場堆放，并立牌標(biāo)識(shí)，以便截流時(shí)統(tǒng)一指揮調(diào)度。

4.2 截流道路設(shè)計(jì)

根據(jù)截流雙向進(jìn)占的安排，截流道路及備料場分布在左岸和右岸，右岸料場布置在場內(nèi)R3道路坡腳梯田，距右岸堤頭0.7km，右岸料場道路根據(jù)場地情況修筑臨時(shí)R4道路，寬度不小于15m，坡比控制在8%以下，考慮到截流時(shí)右岸進(jìn)占為主，拋投強(qiáng)度大，將右岸截流道路布置成環(huán)形，重車從右岸料場經(jīng)R4道路下坡至戧堤，空車上坡經(jīng)R3道路返回料場。右岸料場布置在縱向圍堰平臺(tái)及上游橫向圍堰防滲墻施工平臺(tái)，距左岸堤頭0.5km，根據(jù)場地情況將左岸截流道路亦布置成環(huán)形，重車從左岸料場經(jīng)縱向圍堰平臺(tái)下坡至戧堤，空車上坡經(jīng)防滲墻石渣平臺(tái)返回料場。

4.3 截流施工策劃

為了保障截流順利實(shí)施，項(xiàng)目部組織編寫了《截流施工作業(yè)手冊(cè)》并發(fā)放至每一個(gè)參與人員手中，按照“一線五點(diǎn)法”對(duì)截流任務(wù)進(jìn)行分解，確保每一個(gè)小組、每一個(gè)參與人員都明確自己的崗位職責(zé)。同時(shí)組織了相關(guān)單位的導(dǎo)截流施工專家現(xiàn)場培訓(xùn)指導(dǎo)，對(duì)突發(fā)情況現(xiàn)場解決，確保截流順利完成。

4.4 截流演習(xí)

2019年3月10日上午在右岸已完成預(yù)進(jìn)占段堤頭開展龍口截流演習(xí)，對(duì)截流實(shí)施過程中的拋投強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)料場、道路、堤頭指揮、人員設(shè)備等的工作銜接及配合進(jìn)行了暴露整改，演習(xí)拋投強(qiáng)度達(dá)到470.15m3/h，滿足截流設(shè)計(jì)拋投強(qiáng)度。演習(xí)主要檢驗(yàn)整個(gè)截流施工組織和資源配置是否存在漏洞，通過演習(xí)進(jìn)行資源優(yōu)化及補(bǔ)充，使截流各項(xiàng)工作銜接到位、指令通達(dá)及反應(yīng)迅速，截流過程中的實(shí)際拋投強(qiáng)度不小于理論計(jì)算強(qiáng)度，確保截流順利實(shí)施。

4.5 預(yù)進(jìn)占施工

2019年1月26日非龍口段預(yù)進(jìn)占完成，預(yù)進(jìn)占戧堤按頂高程39.5m和設(shè)計(jì)圖紙控制戧堤體型。

左岸戧堤預(yù)進(jìn)占353m，進(jìn)占物料以中石料為主，圍堰土方預(yù)進(jìn)占330m，左岸戧堤預(yù)進(jìn)占填筑石渣料方量6.03萬m3；右岸戧堤預(yù)進(jìn)占113m，進(jìn)占物料以中石料為主，圍堰土方預(yù)進(jìn)占100m，右岸戧堤預(yù)進(jìn)占各類填筑料總計(jì)2.81萬m3。

戧堤預(yù)進(jìn)占前對(duì)圍堰岸坡進(jìn)行修整，以保證施工質(zhì)量。戧堤預(yù)進(jìn)占施工時(shí)，戧堤落差和流速相對(duì)較小，中石石渣料即可穩(wěn)定，在戧堤前沿全線均勻拋投，使用中石石渣料全斷面拋投施工。填筑料采用自卸汽車運(yùn)輸，全斷面端進(jìn)法拋填，推土機(jī)配合施工。

預(yù)進(jìn)占完成后用大塊石對(duì)左、右岸堤頭進(jìn)行保護(hù)，大塊石采用20～25t自卸汽車運(yùn)至堤頭工作面，推土機(jī)直接沿堤頭坡面推趕，形成龍口裹頭保護(hù)，保護(hù)水位以下預(yù)進(jìn)占戧堤不被水流沖刷掏空。

考慮到淤積型覆蓋層截流的各類風(fēng)險(xiǎn)，須采取必要的戧堤防滲措施，為盡快提供圍堰防滲墻施工作業(yè)面，在戧堤進(jìn)占過程中同時(shí)跟進(jìn)填筑抗?jié)B性能較強(qiáng)的石渣、黏土等材料，以提高戧堤自身的抗?jié)B能力、自穩(wěn)能力及提供防滲墻工作面。

4.6 龍口段施工

根據(jù)水力學(xué)計(jì)算、模型試驗(yàn)成果、截流施工方案及河床地形測量成果等，龍口分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4區(qū)。龍口段施工主要采用全斷面推進(jìn)和凸出上游挑角兩種進(jìn)占方式，在施工中，大塊石以堤頭集料為主，中石以汽車直接拋投為主。為滿足拋投強(qiáng)度，視堤頭的穩(wěn)定情況，采用自卸汽車直接拋填，部分采用堤頭集料，大功率推土機(jī)趕料方式拋投。

龍口Ⅰ、Ⅱ區(qū)龍口流速不是很大，主要采用中塊石直接拋投，2～3個(gè)卸料點(diǎn)進(jìn)占，即自卸汽車運(yùn)料至堤頭后直接卸料入水中，少量塊石由推土機(jī)配合推入水中。龍口Ⅲ、Ⅳ區(qū)流速較大，截流最為困難，為避免拋投量大量流失，拋投大塊石、混凝土串體時(shí)，重點(diǎn)拋投上角及下游突出部位，先在上游側(cè)拋投大料，將水流分離戧體，再用大料拋投下游側(cè)，將落差分擔(dān)在上下游兩側(cè)，然后再用中石拋投中間，如此輪番交替進(jìn)占，經(jīng)過此階段后上游水位壅高較大，流速減小，此時(shí)加快拋投強(qiáng)度，使之盡快合龍。

上游圍堰戧堤合龍過程及完成后，及時(shí)在戧堤上游側(cè)填筑黏土料及碎石土，以減少圍堰的滲漏量，便于防滲墻進(jìn)場施工。下游圍堰施工在靜水中進(jìn)行，不再做戧堤，直接使用相應(yīng)的填筑料分區(qū)填筑。

2019年2月26日的河床實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，臨時(shí)航道疏浚形成的沙洲致使流態(tài)變化，導(dǎo)致左堤頭沖刷嚴(yán)重，考慮到平拋?zhàn)o(hù)底工程量加大，2019年3月10—14日對(duì)右岸戧堤樁號(hào)0+613～0+506進(jìn)行了再次預(yù)進(jìn)占，戧堤上下游落差基本為0，最大流速1.7m/s，最大流量666m3/s。2019年3月14日導(dǎo)流明渠分流，根據(jù)水情中心預(yù)報(bào)及明渠進(jìn)口沖渣需要，于2019年3月16日實(shí)施漢江截流。截流時(shí)段最大流量為730m3/s，實(shí)測最大龍口水深14.6m,實(shí)測龍口最大流速達(dá)4.2m/s，截流落差實(shí)測1.24m，戧堤頂高程41.5m。3月16日10時(shí)12分開始龍口合龍施工，實(shí)測分流流量及龍口水力學(xué)指標(biāo)見表8。

2019年3月19日18時(shí)10分龍口合龍，右岸進(jìn)占長度223.94m，左岸進(jìn)占長度36.06m，總進(jìn)占長度260m，截流戧堤拋投總量126837.2m3，龍口拋投量55120.75m3，最大小時(shí)拋投強(qiáng)度達(dá)到767.93m3。

表8 碾盤山水利樞紐工程一期截流實(shí)測水力學(xué)指標(biāo)

5 結(jié) 語

a.加強(qiáng)水情預(yù)報(bào)，盡可能在小流量下截流，在截流方式確定后，截流難易取決于截流流量。加強(qiáng)截流施工原型觀測，指導(dǎo)截流施工，保障截流工程順利完成。

b.對(duì)于淤積型覆蓋層河床截流，采取適當(dāng)?shù)淖o(hù)底措施，可減小覆蓋層河床沖刷，降低后期龍口段進(jìn)占截流風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于通航河段截流，存在截流與施工期通航的矛盾問題，臨時(shí)航道的疏浚清淤不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致過水流態(tài)變化，進(jìn)而使河床覆蓋層沖刷嚴(yán)重，增加截流施工難度。

c.導(dǎo)流明渠的設(shè)計(jì)及施工過程須充分考慮河道沖淤的演變情況及影響明渠分流能力的可能因素，確保導(dǎo)流明渠正常發(fā)揮功能。

d.針對(duì)碾盤山水利樞紐工程實(shí)際，結(jié)合水工模型試驗(yàn)，對(duì)漢江一期截流前的施工技術(shù)方案、截流施工組織、截流備料、截流機(jī)械設(shè)備、截流道路和場地等方面進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和充分的準(zhǔn)備，整個(gè)截流過程順利，截流取得了成功，為其他類似工程的截流施工提供了較好的借鑒。